Þemað er haldið áfram , við skulum líta á vandamálið við stærðfræðilega líkanagerð frá hinni hliðinni. Eftir að við erum sannfærð um að líkanið samsvari hinum heimasköpuðu sannleika lífsins, getum við svarað meginspurningunni: "Hvað, nákvæmlega, höfum við hér?" Þegar við búum til líkan af tæknilegum hlut viljum við venjulega ganga úr skugga um að þessi hlutur standist væntingar okkar. Í þessu skyni eru gerðar kraftmiklir útreikningar á ferlum og niðurstaðan borin saman við kröfurnar. Þetta er stafrænn tvíburi, sýndarfrumgerð osfrv. smart strákar sem, á hönnunarstigi, leysa vandamálið um hvernig á að tryggja að við fáum það sem við ætluðum okkur.
Hvernig getum við fljótt gengið úr skugga um að kerfið okkar sé nákvæmlega það sem við hönnum, mun hönnunin okkar fljúga eða fljóta? Og ef það flýgur, hversu hátt? Og ef það flýtur, hversu djúpt?
Þessi grein fjallar um sjálfvirkni sannprófunar á samræmi við kröfur tæknibyggingar þegar búið er til kraftmikil líkön af tæknikerfum. Sem dæmi skulum við skoða þátt í tækniforskriftinni fyrir loftkælikerfi flugvéla.
Við lítum á þær kröfur sem hægt er að gefa upp tölulega og sannreyna stærðfræðilega út frá ákveðnu reiknilíkani. Það er ljóst að þetta er aðeins hluti af almennum kröfum fyrir hvaða tæknikerfi sem er, en það er í að athuga þær sem við eyðum tíma, taugum og peningum í að búa til kraftmikil líkön af hlutnum.
Þegar tæknilegum kröfum er lýst í formi skjals má greina nokkrar gerðir af mismunandi kröfum, sem hver um sig krefst mismunandi nálgunar til að mynda sjálfvirka sannprófun á uppfyllingu kröfunnar.
Íhugaðu til dæmis þetta litla en raunhæfa sett af kröfum:
- Lofthiti í andrúmslofti við innganginn að vatnsmeðferðarkerfinu:
á bílastæðinu - frá mínus 35 til 35 ºС,
á flugi - frá mínus 35 til 39 ºС. - Stöðuþrýstingur andrúmslofts á flugi er frá 700 til 1013 GPa (frá 526 til 760 mm Hg).
- Heildarloftþrýstingur við innganginn að SVO loftinntaki í flugi er frá 754 til 1200 GPa (frá 566 til 1050 mm Hg).
- Kælilofthiti:
á bílastæðinu - ekki meira en 27 ºС, fyrir tæknilegar blokkir - ekki meira en 29 ºС,
á flugi - ekki meira en 25 ºС, fyrir tæknilegar blokkir - ekki meira en 27 ºС. - Kæliloftstreymi:
þegar lagt er - að minnsta kosti 708 kg/klst.
í flugi - ekki minna en 660 kg/klst. - Lofthiti í tækjahólfum er ekki meira en 60 ºС.
- Magn fínlauss raka í kæliloftinu er ekki meira en 2 g/kg af þurru lofti.
Jafnvel innan þessa takmarkaða setts krafna eru að minnsta kosti tveir flokkar sem þarf að meðhöndla á mismunandi hátt í kerfinu:
- kröfur um rekstrarskilyrði kerfisins (ákvæði 1-3);
- færibreytukröfur fyrir kerfið (ákvæði 3-7).
Kröfur um rekstrarskilyrði kerfisins
Ytri skilyrði fyrir kerfið sem verið er að þróa við líkanagerð er hægt að tilgreina sem jaðarskilyrði eða sem afleiðing af rekstri hins almenna kerfis.
Í kraftmikilli uppgerð er nauðsynlegt að tryggja að tilgreind rekstrarskilyrði falli undir hermunarferlið.
Parametric kerfiskröfur
Þessar kröfur eru færibreytur sem kerfið sjálft gefur upp. Í líkanaferlinu getum við fengið þessar færibreytur sem útreikningsniðurstöður og gengið úr skugga um að kröfurnar séu uppfylltar í hverjum tilteknum útreikningi.
Kröfur um auðkenningu og kóðun
Til að auðvelda vinnu með kröfur mæla núverandi staðlar með því að úthluta auðkenni fyrir hverja kröfu. Þegar auðkennum er úthlutað er mjög æskilegt að nota sameinað kóðakerfi.
Kröfukóðinn getur einfaldlega verið tala sem táknar pöntunarnúmer kröfunnar, eða hann getur innihaldið kóða fyrir gerð kröfunnar, kóða fyrir kerfið eða eininguna sem hann á við, færibreytukóða, staðsetningarkóða og allt annað sem verkfræðingur getur ímyndað sér. (sjá grein fyrir notkun kóðun)
Tafla 1 gefur einfalt dæmi um kröfukóðun.
- kóða uppspretta krafna R-kröfur TK;
- kóða gerð krafna E - kröfur - umhverfisbreytur, eða rekstrarskilyrði
S - kröfur sem kerfið gefur; - stöðukóði loftfars 0 – hvaða, G – lagt, F – á flugi;
- tegundarkóði eðlisbreytu T – hitastig, P – þrýstingur, G – rennsli, raki H;
- raðnúmer kröfunnar.
| ID Kröfur |
Lýsing | Viðfang |
| REGT01 | Umhverfishiti við innganginn að vatnskælikerfinu: á bílastæðinu - frá mínus 35ºС. allt að 35 ºС. | |
| REFT01 | Lofthiti í andrúmslofti við innganginn að loftvarnarkerfinu: á flugi - frá mínus 35 ºС til 39 ºС. | |
| REFP01 | Stöðugur loftþrýstingur í andrúmslofti í flugi er frá 700 til 1013 hPa (frá 526 til 760 mm Hg). | |
| REFP02 | Heildarloftþrýstingur við innganginn að SVO loftinntaki í flugi er frá 754 til 1200 hPa (frá 566 til 1050 mm Hg). | |
| RSGT01 | Kæliloftshiti: þegar lagt er ekki meira en 27 ºС | |
| RSGT02 | Kælilofthiti: á bílastæðinu, fyrir tæknieiningar ekki meira en 29 ºС | |
| RSFT01 | Hitastig kælilofts í flugi ekki meira en 25 ºС | |
| RSFT02 | Kælilofthiti: á flugi, fyrir tæknieiningar ekki meira en 27 ºС | |
| RSGG01 | Kæliloftstreymi: þegar lagt er ekki minna en 708 kg/klst | |
| RSFG01 | Kæliloftstreymi: á flugi ekki minna en 660 kg/klst | |
| RS0T01 | Lofthiti í tækjahólfum ekki meira en 60 ºС | |
| RSH01 | Magn fínlauss raka í kæliloftinu er ekki meira en 2 g/kg af þurru lofti |
Kröfur sannprófunarkerfi hönnun.
Fyrir hverja hönnunarkröfu er reiknirit til að meta samsvörun hönnunarfæribreytanna og færibreytanna sem tilgreindar eru í kröfunni. Í stórum dráttum inniheldur hvaða eftirlitskerfi sem er alltaf reiknirit til að athuga kröfur einfaldlega sjálfgefið. Og jafnvel hvaða eftirlitsstofnun sem er inniheldur þá. Ef hitastigið fer út fyrir mörkin kviknar á loftkælingunni. Þannig er fyrsta stig allrar reglugerðar að athuga hvort færibreyturnar standist kröfurnar.
Og þar sem sannprófun er reiknirit, þá getum við notað sömu verkfæri og verkfæri og við notum til að búa til stjórnunarforrit. Sem dæmi, SimInTech umhverfið gerir þér kleift að búa til verkefnapakka sem innihalda ýmsa hluta líkansins, framkvæmdir í formi aðskildra verkefna (hlutlíkan, stýrikerfislíkan, umhverfislíkan osfrv.).
Kröfustaðfestingarverkefnið í þessu tilfelli verður sama reikniritverkefnið og er tengt líkanpakkanum. Og í kraftmiklum líkanagerð framkvæmir það greiningu til að uppfylla kröfur tækniforskrifta.
Mögulegt dæmi um kerfishönnun er sýnt á mynd 1.
Mynd 1. Dæmi um hönnun sannprófunarverkefnis.
Rétt eins og fyrir stýrialgrím er hægt að setja upp kröfur sem sett af blöðum. Til þæginda við að vinna með reiknirit í burðarlíkanaumhverfi eins og SimInTech, Simulink, AmeSim, er hæfileikinn til að búa til fjölþrepa mannvirki í formi undirlíkana notuð. Þetta skipulag gerir það mögulegt að flokka ýmsar kröfur í sett til að einfalda vinnu með fjölda krafna, eins og gert er fyrir stjórnalgrím (sjá mynd 2).
Mynd 2. Stigveldisskipulag kröfustaðfestingarlíkans.
Sem dæmi má nefna að í því tilviki sem hér er til skoðunar eru tveir hópar aðgreindir: kröfur um umhverfið og kröfur beint til kerfisins. Þess vegna er tveggja stiga gagnauppbygging notuð: tveir hópar, sem hver um sig er blað reikniritsins.
Til að tengja gögn við líkanið er notað staðlað kerfi til að búa til merkjagagnagrunn sem geymir gögn til skiptis milli hluta verkefnisins.
Þegar hugbúnaður er búinn til og prófaður eru aflestur skynjara (hliðstæður raunverulegra kerfisskynjara) sem eru notaðar af stjórnkerfinu settar í þennan gagnagrunn.
Fyrir prófunarverkefni er hægt að geyma allar færibreytur sem reiknaðar eru í kraftmikla líkaninu í sama gagnagrunni og nota þannig til að athuga hvort kröfurnar séu uppfylltar.
Í þessu tilviki er hægt að framkvæma kraftmikla líkanið sjálft í hvaða stærðfræðilegu líkanakerfi sem er eða jafnvel í formi keyranlegs forrits. Eina krafan er tilvist hugbúnaðarviðmóta til að gefa út líkanagögn í ytra umhverfi.
Mynd 3. Að tengja sannprófunarverkefnið við flókna líkanið.
Dæmi um sannprófunarblað fyrir grunnkröfur er sýnt á mynd 4. Frá sjónarhóli framkvæmdaraðila er það hefðbundið reiknimynd þar sem kröfur sannprófunaralgrímið er sett fram á myndrænan hátt.
Mynd 4. Kröfurathugunarblað.
Helstu hlutum ávísanablaðsins er lýst á mynd 5. Athugunarreikniritið er myndað á svipaðan hátt og hönnunarmyndir stjórnalgríma. Hægra megin er kubbur til að lesa merki úr gagnagrunninum. Þessi blokk hefur aðgang að merkjagagnagrunninum meðan á uppgerð stendur.
Móttekin merki eru greind til að reikna út kröfur um sannprófunarskilyrði. Í þessu tilviki er hæðargreining gerð til að ákvarða staðsetningu flugvélarinnar (hvort sem það er lagt eða á flugi). Í þessu skyni geturðu notað önnur merki og reiknaðar færibreytur líkansins.
Sannprófunarskilyrðin og færibreyturnar sem verið er að athuga eru fluttar yfir í staðlaða sannprófunarkubba, þar sem þessar færibreytur eru greindar til að uppfylla tilgreindar kröfur. Niðurstöðurnar eru skráðar í merkjagagnagrunninn á þann hátt að hægt er að nota þær til að búa til gátlista sjálfkrafa.
Mynd 5. Uppbygging kröfustaðfestingarreiknings.
Færibreyturnar sem á að prófa nota ekki endilega merki sem eru í gagnagrunninum, sem er stjórnað af færibreytum sem reiknaðar eru út meðan á hermiferlinu stendur. Ekkert kemur í veg fyrir að við framkvæmum viðbótarútreikninga innan ramma krafnadraganna, rétt eins og við reiknum út sannprófunarskilyrðin.
Til dæmis, þessi krafa:
Fjöldi virkjunar leiðréttingarkerfisins á flugi að markmiði ætti ekki að fara yfir 5 og heildar notkunartími leiðréttingarkerfisins ætti ekki að fara yfir 30 sekúndur.
Í þessu tilviki er reiknirit til að stemma stigu við fjölda ræsinga og heildar notkunartíma bætt við hönnunarskýringuna yfir kröfurnar.
Dæmigerð sannprófunarblokk fyrir kröfur.
Hver staðlað krafa gátreitur er hannaður til að reikna út uppfyllingu kröfu af ákveðinni gerð. Til dæmis fela umhverfiskröfurnar í sér svið umhverfishitastigs þegar lagt er í bílastæði og á flugi. Þessi blokk verður að fá lofthitastigið í líkaninu sem færibreytu og ákvarða hvort þessi færibreyta nái yfir tilgreint hitastig./p>
Kubburinn inniheldur tvö inntaksport, param og condition.
Sá fyrsti er mataður með færibreytunni sem verið er að athuga. Í þessu tilviki, „Ytra hitastig“.
Boolean breyta er afhent í seinni höfnina - skilyrðið til að framkvæma athugunina.
Ef TRUE (1) er móttekið við annað inntak, þá framkvæmir blokkin kröfustaðfestingarútreikning.
Ef annað inntakið fær FALSE (0), þá eru prófunarskilyrðin ekki uppfyllt. Þetta er nauðsynlegt svo hægt sé að taka tillit til útreikningsskilyrða. Í okkar tilviki er þetta inntak notað til að virkja eða slökkva á athuguninni, allt eftir ástandi líkansins. Ef flugvélin er á jörðu niðri meðan á uppgerðinni stendur, þá eru kröfur tengdar flugi ekki athugaðar og öfugt - ef flugvélin er á flugi, þá eru kröfur sem tengjast rekstri í biðstöðu ekki kannaðar.
Þetta inntak er einnig hægt að nota þegar líkanið er sett upp, til dæmis á upphafsstigi útreiknings. Þegar líkanið er komið í tilskilið ástand eru ávísunarblokkirnar óvirkar, en um leið og kerfið nær tilskilinni rekstrarham er kveikt á ávísunarblokkunum.
Færibreytur þessarar blokkar eru:
- jaðarskilyrði: efri (UpLimit) og neðri (DownLimit) sviðsmörk sem þarf að athuga;
- nauðsynlegur útsetningartími kerfis á mörkum (TimeInterval) í sekúndum;
- Beiðni auðkenni ReqName;
- leyfilegt að fara yfir svið Out_range er Boolean breyta sem ákvarðar hvort gildi sem fer yfir merkt svið sé brot á kröfunni.
Í sumum tilfellum gefur prófgildisúttakið til kynna að kerfið hafi einhverja framlegð og gæti verið að starfa utan rekstrarsviðs þess. Í öðrum tilfellum þýðir úttak að kerfið getur ekki haldið stillingum innan marka.
Mynd 6. Dæmigerður eignathugunarreitur á skýringarmyndinni og færibreytur hennar.
Sem afleiðing af útreikningi þessa blokk myndast Result breytan við úttakið, sem tekur eftirfarandi gildi:
- 0 – rEkkert, gildi ekki skilgreint;
- 1 – Lokið, kröfunni er fullnægt;
- 2 – rVilla, kröfunni er ekki fullnægt.
Kubbamyndin inniheldur:
- auðkennistexti;
- stafrænar skjáir á breytum mælimarka;
- litauðkenni færibreytunnar.
Inni í blokkinni gæti verið frekar flókin rökræn ályktunarrás.
Til dæmis, til að athuga rekstrarhitasvið einingarinnar sem sýnd er á mynd 6, er innri hringrásin sýnd á mynd 7.
Mynd 7. Innri skýringarmynd af mælieiningu hitastigssviðs.
Inni í hringrásarblokkinni eru eiginleikarnir sem tilgreindir eru í blokkarbreytunum notaðir.
Auk þess að greina samræmi við kröfur inniheldur innri skýringarmynd reitsins graf sem er nauðsynlegt til að sýna uppgerð niðurstöður. Þetta línurit er hægt að nota bæði til að skoða meðan á útreikningi stendur og til að greina niðurstöður eftir útreikning.
Útreikningsniðurstöðurnar eru sendar til úttaks reitsins og eru samtímis skráðar í almenna skýrsluskrá sem er búin til á grundvelli niðurstaðna fyrir allt verkefnið. (sjá mynd 8)
Dæmi um skýrslu sem er búin til á grundvelli uppgerðarniðurstaðna er html skrá sem búin er til samkvæmt tilteknu sniði. Hægt er að stilla sniðið að geðþótta á það snið sem tiltekið fyrirtæki samþykkir.
Inni í hringrásarblokkinni eru eiginleikarnir sem tilgreindir eru í blokkarbreytunum notaðir.
Auk þess að greina samræmi við kröfur inniheldur innri skýringarmynd reitsins graf sem er nauðsynlegt til að sýna uppgerð niðurstöður. Þetta línurit er hægt að nota bæði til að skoða meðan á útreikningi stendur og til að greina niðurstöður eftir útreikning.
Útreikningsniðurstöðurnar eru sendar til úttaks reitsins og eru samtímis skráðar í almenna skýrsluskrá sem er búin til á grundvelli niðurstaðna fyrir allt verkefnið. (sjá mynd 8)
Dæmi um skýrslu sem er búin til á grundvelli uppgerðarniðurstaðna er html skrá sem búin er til samkvæmt tilteknu sniði. Hægt er að stilla sniðið að geðþótta á það snið sem tiltekið fyrirtæki samþykkir.
Mynd 8. Dæmi um skýrsluskrá sem byggir á uppgerðarniðurstöðum.
Í þessu dæmi er skýrsluformið stillt beint í verkeiginleikanum og sniðið í töflunni er stillt sem alþjóðleg verkmerki. Í þessu tilviki leysir SimInTech sjálft vandamálið við að setja upp skýrsluna og blokkin til að skrifa niðurstöður í skrá notar þessar línur til að skrifa í skýrsluskrána.
Mynd 9. Stilling skýrslusniðs í alþjóðlegum verkefnamerkjum
Notkun merkjagagnagrunns fyrir kröfur.
Til að gera sjálfvirkan vinnu með eignastillingar er búið til staðlað skipulag í merkjagagnagrunninum fyrir hverja dæmigerða blokk. (sjá mynd 10)
Mynd 10. Dæmi um uppbyggingu kröfuathugunarblokkar í merkjagagnagrunni.
Merkjagagnagrunnur veitir:
- Geymir allar nauðsynlegar færibreytur kerfiskröfur.
- Þægilegt útsýni yfir núverandi verkefniskröfur frá tilgreindum breytum og núverandi líkananiðurstöðum.
- Setja upp eina blokk eða hóp af blokkum með því að nota forskriftarforritunarmál. Breytingar á merkjagagnagrunninum leiða til breytinga á gildum blokkareigna á skýringarmyndinni.
- Geymsla textalýsinga, tengla á tækniforskriftir eða auðkenni í kröfustjórnunarkerfinu.
Auðvelt er að stilla uppbygging merkjagagnagrunns fyrir kröfur til að vinna með kröfustjórnunarkerfi þriðja aðila. Almenn skýringarmynd um samskipti við kröfustjórnunarkerfi er sýnd á mynd 11.
Mynd 11. Skýringarmynd um samskipti við kröfustjórnunarkerfið.
Samspilsröð SimInTech prófunarverkefnisins og kröfueftirlitskerfisins er sem hér segir:
- Erindisskilmálar eru sundurliðaðir í kröfur.
- Kröfur tækniforskrifta eru auðkenndar sem hægt er að sannreyna með stærðfræðilíkönum á tæknilegum ferlum.
- Eiginleikar valinna krafna eru fluttir yfir í SimInTech merkjagagnagrunninn í uppbyggingu staðlaðra blokka (til dæmis hámarks- og lágmarkshitastig).
- Í útreikningsferlinu eru byggingargögn flutt yfir á blokkahönnunarmyndir, greining er framkvæmd og niðurstöðurnar vistaðar í merkjagagnagrunni.
- Þegar útreikningi er lokið eru greiningarniðurstöður fluttar yfir í kröfustjórnunarkerfið.
Kröfuþrep 3 til 5 má endurtaka í hönnunarferlinu þegar breytingar verða á hönnun og/eða kröfum og endurprófa þarf áhrif breytinganna.
Ályktanir.
- Stofnuð frumgerð kerfisins gefur verulega minnkun á greiningartíma núverandi gerða til að uppfylla kröfur tækniforskrifta.
- Fyrirhuguð prófunartækni notar þegar fyrirliggjandi kraftmikil líkön og er hægt að nota jafnvel fyrir hvaða kraftmikla líkön sem er, þar með talið þau sem ekki eru framkvæmd í SimInTech umhverfinu.
- Notkun hópgagnaskipulags gerir þér kleift að búa til þarfastaðfestingarpakka samhliða líkanaþróun, eða jafnvel nota þessa pakka sem tækniforskriftir fyrir gerð líkana.
- Hægt er að samþætta tæknina við núverandi kröfustjórnunarkerfi án verulegs kostnaðar.
Fyrir þá sem lesa til enda,
Heimild: www.habr.com