כיצד לבצע אימות ואימות של מערכות רכישה נתונים בפרויקטים הנדסיים

בפועל, V&V הוא תהליך של רצף ולא שער רצף. אימות מוקדם תופס פגמים עיצוב זול, בעוד אימות מגלה פגמים לא תואמים בין המערכת והעולם האמיתי.

תפקיד מערכות רכישת נתונים בפרויקטי הנדסה

ארכיטקטורות DAS מודרניות נעות מ ⁇ קומפקטיות, מוטבעת לרשתות מבוזרות של חיישנים המחוברים לפלטפורמות מבוססות ענן. מרכיבים אופייניים כוללים טרנסנפורים (למשל, מדדי זנים, thermocouples, accelerometers), מודולים של מיזוג אותות אנלוגיים לדיגיטליים, מתגי נתונים ותוכנה להצגת תהליכים שונים, אשר הם כפופים לטמפרטורה קיצונית, הפרעות אלקטרומגנטיות, ו-0.5 גרם להפרעות מפונקטיביות, עלולות של סגסוגת של מיליוני שגיאות.

הקמת V&V Framework

דרישות הגנה וקבלה קריטריה

כל מאמץ V&V מתחיל עם מפרט דרישות ברורות, בדיקות דרישות דרישות דרישות דרישות דרישות צריך לכסות מדדי ביצועים (דיוק, החלטה, קצב הדגימה, ספירת ערוצים), גבולות סביבתיים (טווח זמני, לחות, הלם), שלמות נתונים (דיוק הזמן הדגמה, נוגד-aliasing מפרטים מסנן), ומגבלות תפעוליות (צריכת חשמל, פרוטוקול תקשורת) להשתמש בדרישות מעקב (R) כדי לספק דרישות בדיקה ספציפיות (כגון דרישות מדידה) של מערכת ניהול התקנים (מקסימום של מערכת ניהול כלי מדידה (רזולוציה של מערכת הפעלה (רזולוציה של מערכת הפעלה) או ניהול התקנים (10%) (רזולוציה של מערכת ניהול התקנים (מקסימום של מערכת הפעלה (רזולוציה של מערכת הפעלה (רזולוציה של מערכת ניהול התקנים (מקסימום של מערכת הפעלה (רזולוציה של מערכת הפעלה) (10%) (רזולוציה של מערכת הפעלה (רזולוציה של מערכת הפעלה (10%) או ניהול התקנים).

פיתוח V&V Plan

תוכנית V& המתועדת (VVPlan) היא מפת הדרכים לכל הפעילויות הבאות.

• סקופ ומטרות של V& מאמץ V.
• תפקידים ואחריות של צוות ההנדסה, אבטחת איכות, ומבקרים עצמאיים.
• רשימת בדיקות, ניתוח ותהליכי בדיקה (למשל, ניתוח קוד סטטי, קלליברציה, מבחן מערכת מקצה לקצה).
• קריטריונים קבלה נגזרים מן הדרישות ספציפיות.
• תיאור סביבת מבחן (כולל ציוד מבחן, שרשרת קליברציה, גירסאות תוכנה).
• לוח זמנים ו הקצאת משאבים
• מסמכים ותבניות דיווח

התוכנית צריכה להיות נבדקה על ידי בעלי עניין ומעודכנת ככל שהעיצוב מתפתח.

V& מפורט;V פעילויות עבור מערכות רכישה

עיצוב ואימות

לפני חומרה נאסף או תוכנה הוא פרוס, לאמת את העיצוב נגד דרישות באמצעות ביקורות, סימולציות, אבטיפוס.

• (FLT:0)Component Selection VerificationFLT:1: ודא שכל חיישן ו- ADC עומדים בדיוק הדרוש, לינאריות וזמן התגובה.
• (ב) [15] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (FLT:0)Firmware / Software Code Review ReviewofLT:1: Per review Code forתקנו את התצורה של ADC, סינון נתונים, טיפול בפעמים, וגילויי שגיאות. השתמש בכלים ניתוח סטטי כדי לזהות פוטנציאל bu overflows או תנאי גזע.
• (FLT:0) ,VificationFLT:1; מודלים של ריצה של DAS עם אותות קלט מציאותיים (למשל, סינוסי, צעד ורעש) כדי לוודא כי התגובה של המערכת עונה מפרטים לפני ייצור חומרה.

בדיקות אינטגרציה (SIT)

לאחר שמערכות תת-מערכת מתאספות, לבצע בדיקות אינטגרציה שמפעילות נתונים מחיישנים לאחסון.זה כולל אימות פרוטוקולי תקשורת (למשל RS-485, Modbus, Ethernet), מסנכרנים מספר ערוצים, ובדיקה כי הנתונים מעוצבים כראוי וזמניים. השתמש בסימנים הידועים של בדיקות מוזרקים במסוף כדי לאשר את השגתם הסופית והיציאה.

המונחים: metroological system

קליברציה קובעת את היחסים בין הפלט DAS לבין תקן התייחסות בולט.בהתאם לתפקיד המערכת, calibration עשוי להתבצע במספר נקודות (למשל, אפס, אורך, וכמה רמות ביניים) על טווח המדידה הצפוי. Document calibration שצוין בו זמנית עקומות, תקציבי אי ודאות, ו מרווחי פרויקט כפייה.

בדיקות סביבתיות

מערכות רכישת נתונים חייבות לפעול באופן אמין בסביבת היעד שלהן.אימות סביבתי ואימות כוללים:

• (FLT:0) Temperature CyclingFLT:1: חשיפת המערכת לטמפרטורות הפעלה מינימליות ומרביות המפורטות; ודא כי כל המדידות נותרו בגבולות סחף אפשריים.
• (ב) [15] ⁇ ⁇ ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (FLT:0) ו- ShockFLT:1: החל פרופילים של ההתקנה (למשל, ליד מכונות רוטט, על כלי רכב). לבדוק כי שימור המחבר, המפרקים מכרים, חיישן עולה לשרוד ללא הידרדרות אות.
• (FLT:0) תאימות אלקטרונית (EMC)IRLT:1: ביצוע בדיקות קרינה ועריכת בדיקות חסינות בסטנדרטים כמו IEC 61000-4 כדי להבטיח כי מנועים הסמוכים, רדיו או קווי חשמל אינם גורמים שגיאות מעל מפרט רצפת הרעש.

אינטגרציית נתונים ובדיקת אחריות

ניתוח ארוך טווח דורש כי נתונים לא אבודים או מושחתים.לת בדיקות לתקופות מורחבות (שעות עד שבועות) תוך מעקב:

• (ב) [15] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (FLT:0)Timestamp Accuracy FLT:1: בדוק כי הסינכרון השעון הפנימי (למשל, באמצעות NTP או GPS) שומר דיוק בתוך גבולות שנקבעו.
• (FLT:0) גילוי ושיקום מחדש: איזרקו תקלות (למשל, ניתוק חיישן, זיכרון מלא, אובדן כוח) ולוודא כי המערכת שגיאות בחסד, ניסיונות התאוששות, ושומר על נתונים שנרכשו בעבר.
• (FLT:0) Anti-aliasing PerformanceFLT:1hil: השתמש אות ידוע גבוה מעל תדירות Nyquist כדי לאמת כי המסנן מעצימה אותו לרמה הנדרשת (בדרך כלל −60 dB או יותר).

המונחים: Operational Scenario

אימות סופי מבוצע על ידי DAS המותקן בתנאים תפעוליים אמיתיים או מדומים ביותר.זה בדרך כלל כרוך:

• (ב) ,0) השוואות ברייט (FLT:1): עיין בכלי ההתייחסות לצד DAS לתקופה קצרה כדי להשוות בין המדידות בתנאים שדהיים בפועל.
• (FLT:0) זריקות בנזין 1: הכירו כמות פיזית ידועה (למשל, משקל מצופה על מד מתח) מבלי להודיע למפעיל לבחון את כל שרשרת המערכת, כולל כל תוכנה לאחר עיבוד.
• (FLT:0) ניטור מעקב ארוך-דורה 1: אפשר למערכת לאסוף נתונים עבור מחזור התפעולי המיועד שלה (למשל, 24 שעות, שבוע) תוך אימות מעת לעת של תת-קבוצה של ערוצים עם קלברטור נייד.

מסמך כל סטייה ופעולה נכונה (recalibration, תצורת תוכנה, התאמה חומרה) לפני שהמערכת שוחררה לשימוש בייצור.

כלי ותוכנות עבור V&V

פרויקטים הנדסיים מודרניים נהנים ממגוון כלים ששותפים אוטומטית חלקים של תהליך V&V, להפחית את השגיאה האנושית ולספק רשומות ניתנות לביקורת.

• (FLT:0) דרישות ניהול יישומים 1: כלים כמו IBM DOORS או Jira עם מודולים של קישורים לדרישות מבחן ותוצאות.
• (FLT:0)Calibration Management SoftwareFLT:1: תוכניות כגון Beamex CMX או Fluke MET/TRACK לוח זמנים קללות, תעודות לאחסן ותקציבי אי ודאות תואמים.
• (FLT:0) Data Acquisition Test HarnessesFLT:1: תסריטים ב- Python או Labview יכולים להזריק אותות, תגובות יומן, ולהשוות באופן אוטומטי תוצאות נגד קריטריונים קבלה.
• (FLT:0) ,Simulation EnvironmentssFLT:1: MATLAB / Simulink או NI VeriStand לאפשר אימות מבוסס מודל של אלגוריתמים של שליטה ורכישה לפני חומרה אמיתית.
• (FLT:0)Document Control SystemsFLT:1: השתמש ב-Expositories מבוקרת גירסה (למשל, Git for Code, SharePoint for מפרטים) כדי לשמור על עקבות של כל שינוי.

בחירת הכלים הנכונים תלויה בקנה מידה הפרויקט, איכות הסביבה הרגולטורית (למשל, אווירורל מול בדיקות מוצר צרכני), ומומחיות צוות.

שיתוף פעולה עם תקני תעשייה

מגזרי הנדסה רבים מנדט V&V עבור מערכות רכישת נתונים כחלק הסמכה איכות או בטיחות.

• (FLT:0) ISO 9001:2015 (ניהול איכות) אנדרל 1: נדרש ארגונים לקבוע את השיטות לניטור, מדידה, ניתוח, הערכה... כדי להבטיח תוצאות לגיטימיות ", זה מרמז על קלביעה ואימות של ציוד מדידה.
• (FLT:0) ISO/IEC 17025 (הפועלים והקליברציה) ⁇ FLT:1: מספק דרישות כלליות למיומנות של בדיקות ומעבדות קליברציה.
• (FLT:0)IEEE 1012 (מערכת ותוכנה ואימות) ו- אימות (Fitation and Actation) 1: תקן מקיף עבור V&V תהליכים לאורך מחזור חיי המערכת, כולל DAS במערכות קריטיות (למשל, כוח גרעיני, avionics).
• (FLT:0)MIL-STD-810 (שיקולים הנדסיים) אנדרט 1: תיאור שיטות בדיקה סביבתיות עבור ציוד צבאי; לעתים קרובות מותאם ל- DAS מסחרי שחייב לשרוד תנאים קשים.

(הופנה מהדף V&V מתכננים את הסטנדרטים האלה לא רק משפרים את האיכות, אלא גם מקלה על אישור רגולטורי וקבלת לקוחות.Refer to the FLT:0 ISO 9001:2015:2015igFLT:1 לפרט נוסף.

V& מבוסס סיכון; V: עדיפות לתפקודים קריטיים

לא כל ערוצי רכישת נתונים יש השפעה שווה על תוצאות הפרויקט.גישה מבוססת סיכון מתמקדת V& משאבים על פונקציות שכישלונן יובילו לנזק הגדול ביותר (בטיחות, עלות, לוח הזמנים) לבצע ניתוח מצב ואפקטים (FMEA) מוקדם בפרויקט כדי לדרג את מצבי הכשל הפוטנציאליים.עבור כל פריט בסיכון גבוה, לקבוע בדיקות כי במיוחד לחץ על תרחיש הכשל. לדוגמה, אם גז טורבינות DAS אחראי על תנאי בקרה נמוכים יותר, עלולים, כגון: הפונקציה VOPICT (אפקטיבי) עשוי להיות אחראי על ידי טיפול בטמפרטורה נמוכה יותר, בתנאי תיקון, בתנאי מדידה נמוכה יותר, בתנאי מדידה נמוכה יותר, בתנאי טיפול נמוכה יותר, בתנאי מדידה נמוכה יותר, בתנאי מדידה נמוכה יותר.

מסמכים ודיווח על הפרקטיקה הטובה ביותר

אחריות מדרישות לתוצאות

לשמור על מריצה מעקב חי המפות כל דרישה לפעילות אימות או אימות אחד או יותר.לאחר כל מבחן, להקליט את מעמד המעבר / חול, תאריך ביצוע הבדיקה, המפעיל וכל חריגות.מטריקס זה הופך לראיות של עמידה במהלך ביקורות או ביקורות לקוחות.

נוהלי מבחן סטנדרטיים

כתיבת הליכים בדיקה מפורטים מספיק כדי להיות חוזר על ידי מהנדסים שונים.כולל הוראות ההתקנה, ערכי קלט מבחן, תוצאות צפויות, וקריטריונים לעבור / פפיר. השתמש ברשימות כדי להבטיח כי לא ניתן לדלג על שום צעד.

דיווח על מציאת

יצירת רשמי V& דוחות עבור כל שלב.דוח בנוי היטב צריך לכלול:

• סיכום של מעמד הציות.
• סקופ של בדיקות שבוצעו.
• תוצאות בדיקות בצורת tabular או גרפי.
• רשימת הלא-רפורמות עם ניתוח שורש ופעולות נכונות.
• מסקנה על מוכנות המערכת לפריסה.

כל הדיווחים צריכים להיחתם על ידי מהנדס אחראי וסקירה עצמאית. Retain רשומות עבור חיי הפרויקט, בתוספת כל תקופת שימור רגולטורית.

מלכודות נפוצות וכיצד להימנע מהם

• דרישות ההרחבה:0 (דרישות בלתי צפויות) דרישות ; דרישות Vague או חריפות להוביל לבדיקות שאינן ניתנות לחלוף באופן אובייקטיבי. להשקיע זמן בכתב SMART (Specific, Measurable, Achievable, ⁇ , Time-bound) דרישות.
• (FLT:0) ל- Independent ReviewFLT:1: לאחר עיצוב צוות זהה ולוודא שהמערכת מפחיתה את האובייקטיביות.
• (FLT:0) ,ההתעדות רק בתנאי אידיאלים 1: A DAS שעובד על ספסל המעבדה עלול להיכשל בשדה בשל רעש, סחף טמפרטורה או טעות מפעיל.
• (FLT:0) אבחון תוכנה /Firmware UpdatescioFLT:1: לאחר אימות, כל שינוי בתוכנה או קושחה חייב לגרום לבדיקות רגרסציה כדי להבטיח כי תיקונים לא הציגו באגים חדשים.
• (FLT:0) תקציב יעיל עבור V&VirFLT:1: חיתוך פינות על בדיקות כדי לעמוד בלוח הזמנים היא מלכודת קלאסית. הקצאה של לפחות 10-20% של התקציב של הפרויקט עבור אימות ואימות פעילויות, בהתאם לקריירות.

מחקר מקרה: V&V של מערכת ניטור סטריקט

שקול DAS מותקן על גשר כבישי כדי לפקח על זן ועקירה עבור הערכת עייפות.המערכת משתמשת 64 מדפי זנים, 16 transducers עקירה, והקלטה של קידוד נתונים ב 100 הרץ.

• (FLT:0)VerificationFLT:1: כל ערוץ מד מתח נבדק עבור מתח צבירה נכונה, איזון הגשר, והשגת הגדרת שימוש בסימולטור התנגדות דיוק.
• (ב) ⁇ :0) ⁇ (ה) ⁇ : קלביעה במשקל מת בוצעה ב-10% מהערוצים, והתוצאות שימשו כדי להפיק ממטריקס תיקון החל על כל הערוצים.
• (FLT:0) אימות סביבתי (Environmental אימות: 1) המערכת הופעלה במשך 72 שעות בחדר אקלים ב -10 מעלות צלזיוס ל- +40 ° C ו-95% RH. Strain קוראות היו בהשוואה לסיבוב הרבעון המשולב המתואם טמפרטורה; סחף נשאר בתוך ±2 ±.
• (FLT:0)Field אימותFLT:1: לאחר ההתקנה, משאית מבוקרת של משקל ידוע נודדת על הגשר בכמה מהירויות.הנקודות המדוייקות של הניקוד המדוייקות תואמים את הערכים הצפויים ממודל יסוד סופי בתוך 5%, ומאשר כי DAS נכון כבש תגובה מבנית.

כל תוצאות הבדיקה, כולל תעודות קילבציה ולוגים סביבתיים, היו ארכיונים כחלק מתיעוד הפרויקט.בעל הגשר קיבל את המערכת בהתבסס על ראיות אלה.

מסקנה

אימות ואימות אינם ביורוקרטיים אלא שיטות הנדסיות חיוניות שמבטיחות את האיכות והאמינות של מערכות רכישת נתונים.על ידי מעקב אחר מסגרת V& מובנים;V - החל מדרישות ברורות, המשך באמצעות סקירה עיצוב, בדיקות שילוב, קלבציה, סיווג סביבתי ואימות תפעולי - צוותי ייצור של ניהול נתונים יכולים לזהות ולתקן בעיות מוקדמות, להפחית את הכשלי השטח ולבנות ביטחון בנתונים שמניעים החלטות קריטיות ב- VF12: