Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 57412-2017 "Компьютерные модели в процессах разработки, производства и эксплуатации изделий. Общие положения" (утв. приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 10 марта 2017 г. N 110-ст)

Computer models of products in design, manufacturing end maintenance. General

Дата введения - 1 июля 2017 г.

Введен впервые

Предисловие

1 Разработан Акционерным обществом "Научно-исследовательский центр "Прикладная Логистика" (АО НИЦ "Прикладная Логистика"), Открытым акционерным обществом "Т-Платформы" (ОАО "Т-Платформы") и Федеральным государственным унитарным предприятием "Научно-исследовательский институт стандартизации и унификации" (ФГУП "НИИСУ")

2 Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 700 "Математическое моделирование и высокопроизводительные вычислительные технологии" совместно с Техническим комитетом по стандартизации ТК 482 "Интегрированная логистическая поддержка экспортируемой продукции военного назначения"

3 Утвержден и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 10 марта 2017 г. N 110-ст

4 Введен впервые

Введение

В связи с развитием современных информационных технологий расширяется использование технологий компьютерного моделирования при решении задач разработки, производства и обеспечения эксплуатации изделий. Компьютерные модели становятся одной из форм представления результатов проектно-конструкторской деятельности.

При этом одновременно возрастает роль компьютерного моделирования как альтернативы физическим испытаниям, позволяющего существенно сократить затраты на испытания в ходе создания изделий.

1 Область применения

Стандарт устанавливает общие требования к компьютерным моделям, их классификации и применению на всех стадиях жизненного цикла промышленной продукции* (далее - изделий).

На основе настоящего стандарта допускается, при необходимости, разрабатывать стандарты, учитывающие особенности выполнения компьютерных моделей конкретных видов изделий в зависимости от их специфики.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 2.052 Единая система конструкторской документации. Электронная модель изделия. Общие положения

ГОСТ 2.053 Единая система конструкторской документации. Электронная структура изделия. Общие положения

ГОСТ 2.058 Единая система конструкторской документации. Правила выполнения реквизитной части электронных конструкторских документов

ГОСТ 2.307 Единая система конструкторской документации. Нанесение размеров и предельных отклонений

ГОСТ 2.308 Единая система конструкторской документации. Указания допусков формы и расположения поверхностей

ГОСТ 2.309 Единая система конструкторской документации. Обозначения шероховатости поверхностей

ГОСТ 20886 Организация данных в системах обработки данных. Термины и определения

ГОСТ Р 15.000 Система разработки и постановки продукции на производство. Основные положения

ГОСТ Р 15.201 Система разработки и постановки продукции на производство. Продукция производственно-технического назначения. Порядок разработки и постановки продукции на производство

ГОСТ Р 53392 Интегрированная логистическая поддержка. Анализ логистической поддержки. Основные положения

ГОСТ Р 54089 Интегрированная логистическая поддержка. Электронное дело изделия. Основные положения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины, определения и сокращения

3.1 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 20886, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1 модель: Сущность, воспроизводящая явление, объект или свойство объекта реального мира*(**).

3.1.2 объект моделирования: Явление, объект или свойство объекта реального мира*.

3.1.3 аспект моделирования: Отдельное свойство или совокупность свойств объекта моделирования, являющихся предметом исследования с помощью моделирования.

3.1.4 математическая модель: Модель, в которой сведения об объекте моделирования представлены в виде математических символов и выражений*.

3.1.5 информационная модель: Модель, в которой сведения об объекте моделирования представлены в виде совокупности элементов данных и отношений между ними*.

Примечание - Состав (номенклатура) данных определяется областью интереса разработчика модели и потенциального или реального пользователя.

3.1.6 моделирование: Изучение свойств и/или поведения объекта моделирования, выполненное с использованием его моделей*.

3.1.7 компьютерная модель (электронная модель): Модель, выполненная в компьютерной (вычислительной) среде и представляющая собой совокупность данных и программного кода, необходимого для работы с данными.

3.1.8 проверка адекватности компьютерной модели: Совокупность действий с моделью, результатом которых является подтверждение ее соответствия моделируемому объекту реального мира*.

3.1.9 контроль результатов компьютерного моделирования: Совокупность действий, результатом которых является подтверждение соответствия компьютерной реализации модели исходной математической или информационной модели*.

3.1.10 компьютерная модель изделия: Компьютерная модель, в которой объектом моделирования является изделие(ия)*.

3.1.11 компьютерное моделирование изделия: Моделирование, выполненное с использованием компьютерной модели изделия.

Примечание - Компьютерное моделирование изделия выполняют с цепью получения данных, необходимых для принятия решений в процессах разработки, проектирования, производства, сопровождения эксплуатации и других задач а ходе жизненного цикла изделия.

3.2 Сокращения

В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

ЖЦ - жизненный цикл;

ИО - информационный объект;

КД - конструкторский документ;

КМ - компьютерная модель;

НИР - научно-исследовательская работа;

ОКР - опытно-конструкторская работа;

ОМ - объект моделирования;

СЧ - составная часть (изделия).

4 Основные положения

4.1 КМ изделий и связанных с изделиями процессов используют на всех стадиях ЖЦ изделий.

4.2 Техническое содержание КМ определяется целью моделирования и совокупностью исследуемых свойств анализируемого ОМ, при этом процесс формализации определенных свойств объекта моделирования выполняется в интересах конкретной решаемой задачи.

Примечание - Под целью моделирования подразумевается совокупность решаемых в ходе моделирования научно-технических и/или инженерных задач.

4.3 КМ изделия классифицируют по следующим признакам***:

а) по исследуемому аспекту моделирования (исследуемым свойствам ОМ);

б) используемому способу описания ОМ.

4.4 По исследуемому аспекту моделирования КМ изделия подразделяют:

а) на функциональные, аспектом моделирования в которых является выделение и описание функций изделия, их структуры и взаимосвязи;

б) структурные, аспектом моделирования в которых являются структуры изделия (например, конструкторская, технологическая, эксплуатационная электронная структура изделия по ГОСТ 2.053, логистическая структура изделия по ГОСТ Р 53392)*;

в) геометрические, аспектом моделирования в которых являются преимущественно форма, размеры и свойства, связанные с формой и размерами (например, размеры и допуски по ГОСТ 2.307, шероховатость по ГОСТ 2.308, допустимые отклонения формы по ГОСТ 2.309 и др.)*;

г) физико-механические, аспектом моделирования в которых являются физико-механические свойства изделия и взаимодействие изделия с внешней средой (статика, кинематика, динамика твердого тела, гидро- и газодинамика, деформации, теплопроводность и др.)*.

д) физико-химические, аспектом моделирования в которых являются изменения свойств материалов изделия (коррозионное разрушение материала, старение и т.д.)*;

е) техническо-экономические, аспектом моделирования в которых являются взаимосвязанные технические и экономические свойства изделия (например, модель стоимости жизненного цикла изделия, модель стоимости послепродажного обслуживания изделий);

ж) процессные, аспектом моделирования в которых являются процессы, непосредственно связанные с изделием (например, модель технологического процесса изготовления изделия или модель процесса технической эксплуатации изделия).

Примечание - Приведенный перечень классификационных признаков может быть расширен в зависимости от решаемых в ходе моделирования задач. Допускается классификация по другим признакам, отражающим значимость исследуемых свойств ОМ.

4.5 По используемому способу описания ОМ различают математические и информационные модели.

4.6 Математические модели в зависимости от метода нахождения решения (определения вида зависимости одних параметров модели от других) подразделяют:

а) на аналитические, описывающие свойства ОМ системой уравнений, для которой может быть найдено аналитическое решение в явном виде (например, отдельные модели механики твердого тела на основе уравнений динамики)*;

б) численные, описывающие свойства ОМ системой уравнений, для которых нахождение решения осуществляется с использованием методов вычислительной математики (например, разностных методов или методов конечных элементов, конечных или граничных объемов и т.д., используемых для решения задач механики деформируемого твердого тела, теплообмена, гидродинамики и электродинамики и т.д.);

в) имитационные, в которых форму и коэффициенты зависимости одних параметров модели от других находят путем многократного испытания модели с различными входными данными (например, модели массового обслуживания, модели, описывающие динамику изменения складских запасов)*.

4.7 Информационные модели подразделяют:

а) на формальные (знаковые), в которых описание ОМ выполняют с помощью специализированных языков (например, модель данных для описание геометрии и структуры изделия согласно [2])*;

б) описательные (образные), в которых описание ОМ выполняют с помощью естественного языка или изображений (например, текст, описывающий свойства или поведение ОМ или его визуальное изображение (фотография))*.

4.8 Кроме указанных в 4.2 - 4.7 классификационных признаков модели могут быть дополнительно классифицированы:

а) по назначению (области деятельности, в которой решаются задачи моделирования и стадии ЖЦ изделия) - на научные (исследовательские), конструкторские, технологические, эксплуатационные, демонстрационные и др.*;

б) по степени приближения представления к объекту реального мира - на упрощенные и точные;

в) по степени взаимосвязанности - на основные и производные;

г) по совокупности исследуемых свойств - на простые и комбинированные (например, простые для исследования одного свойства и комбинированные для исследования совокупности свойств)*;

д) по зависимости свойств модели от времени - на статические и динамические;

е) по характеру изменения свойств модели во времени - на детерминированные и стохастические;

ж) по области определения рассматриваемых свойств и принимаемых ими значений - на дискретные и непрерывные и другим признакам, представляющим значимость с точки зрения разработчика модели.

Примечание - Модели, классифицируемые по двум или более классификационным признакам, называют гибридными*.

4.9 КМ, состоящую из набора взаимосвязанных моделей, описывающих один ОМ, называют составной (комплексной).

4.10 Одному ОМ может соответствовать несколько моделей, в том числе с различными классификационными признаками. С другой стороны, одна и та же модель может применяться при исследовании различных ОМ*.

4.11 Разработка КМ сложных объектов иерархического типа, допускающих декомпозицию анализируемого ОМ на составляющие ее элементы, состоит в последовательном анализе и моделировании отдельных его компонентов с последующим установлением связей между моделями компонентов ОМ. В этом случае КМ каждого уровня иерархии формируется как объединение КМ компонентов ОМ нижележащего уровня, а процесс взаимодействия ОМ моделируется с установлением координирующих связей между взаимодействующими уровнями.

4.12 Примеры типовых инженерных задач, решаемых с применением различных компьютерных моделей изделия, приведены в приложении Б.

5 Общие требования к разработке и применению компьютерных моделей

5.1 Разработку КМ следует выполнять со степенью детализации, соответствующей стадии ЖЦ ОМ по ГОСТ Р 15.000 и соответствующему виду работ. Полнота и подробность КМ должны соответствовать решаемым в ходе моделирования задачам*.

5.2 Требования к моделям, разрабатываемым на стадиях ЖЦ изделия (способам моделирования, перечню исследуемых свойств ОМ, степени детализации, форме представления результатов и др.), следует устанавливать в соответствующих технических заданиях (на НИР, аванпроект, ОКР и их СЧ), согласно ГОСТ Р 15.201*.

5.3 Разработанные КМ изделия, а также полученные результаты компьютерного моделирования включают в состав результатов выполняемых работ (НИР, аванпроекта, ОКР или иных работ, выполняемых по контракту с заказчиком) по согласованию с заказчиком с учетом 5.5*.

5.4 В общем случае процесс разработки КМ включает следующие этапы:

а) содержательная постановка задачи на концептуальном уровне (системный анализ, включая разработку и утверждение (согласование) критерия оценки КМ)*;

б) построение модели (принятие условных обозначений и описание ОМ, элементов ОМ и связей между ними в принятой форме)*;

в) выбор метода решения с учетом знаний и предпочтений пользователя и разработчика*;

г) разработка КМ (программная реализация, включая разработку алгоритма, программного кода (при необходимости) или выбор программного обеспечения);

д) применение полученной КМ для моделирования ОМ;

е) контроль и анализ полученных результатов, определение адекватности разработанной КМ*.

Примечание - Следует иметь в виду, что при использовании в инженерной практике систем автоматизации математических вычислений и информационного моделирования разработчик КМ (пользователь системы), как правило, выполняет только часть этапов процесса. Как правило, в этом случае задачей разработчика КМ является концептуальная постановка задачи и формальное описание модели принятым методом, в то время как выбор метода решения и сама вычислительная реализация скрыты от пользователя такой автоматизированной системы.

5.5 Форму представления и порядок проверки, согласования и утверждения КМ для каждой стадии разработки и этапа выполняемых работ определяет разработчик, если иное не установлено в техническом задании. Для КМ изделий, разрабатываемых по государственному оборонному заказу, это решение должно быть согласовано с заказчиком (военным представительством) в соответствии с действующими нормативными документами.

5.6 Типовой состав реквизитов КМ - на основе ГОСТ 2.058. При необходимости допускается вводить дополнительные реквизиты.

_______________________________

* В настоящем стандарте под промышленной продукцией [1] понимается преимущественно продукция машиностроения и приборостроения.

** Здесь и далее знаком "*" отмечены пункты, к которым даны комментарии в приложении А.

*** В рамках области действия настоящего стандарта.

Библиография

[1] Федеральный закон Российской Федерации от 31 декабря 2014 г. N 488-ФЗ "О промышленной политике в Российской Федерации"

[2] ИСО 10303-1-94. Системы автоматизации производства и их интеграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными. Часть 1. Обзор и основные принципы

[3] ANS US PRO/IPO-100-1996 Initial Graphics Exchange Specification (ANSI/ASME Y14.26M-1989 Digital Representation for Communication of Product Definition Data. The American Society of Mechanical Engineers or the American National Standards Institute. New York City. NY, 1989)