CC BY
4
Анализ времени проведения испытаний системы управления на
испытательном стенде
А.В. Журавлев, К.А. Аксенов
Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина,
Екатеринбург
Аннотация: В статье выполнен анализ времени проведения испытаний системы управления на испытательном стенде, выделены компоненты времени проведения испытаний, приведен порядок расчета для типового испытательного стенда. Полученные результаты могут быть использованы для оценки времени проведения испытаний систем управления на этапе проектирования испытательных стендов.
Ключевые слова: система автоматического управления, ракетно-космическая техника, испытательный стенд, анализ процесса отработки, экспериментальная отработка, время проведения испытаний.
Введение
Задача обеспечения работоспособности систем управления изделиями ракетно-космической техники может быть решена только с помощью комплексного подхода, включающего совершенствование архитектуры, разработку новой широкой номенклатуры функционально-ориентированной электронной компонентной базы [1], создание научной и промышленной инфраструктуры проектирования, производства, испытания и эксплуатации
[2]. Среди указанных мероприятий задачи проверки функционирования системы на соответствие заложенным в нее требованиям, контроля характеристик системы управления на соответствие требуемым значениям, обеспечения полноты отработки аппаратного и программного обеспечения
[3], решаемые на этапе наземной экспериментальной отработки, особенно важны [4, 5].
С увеличением сложности программно-аппаратного обеспечения систем управления, обусловленным тенденцией ужесточения требований к функциональным характеристикам системы управления и необходимостью внедрения в состав систем специализированных вычислительных устройств,
сложность контроля систем управления непропорционально возрастает, что приводит к необходимости увеличения числа испытаний, совершенствования испытательных стендов, которые используются для решения задач контроля и отработки систем управления, а в условиях ограниченных ресурсов и минимизации времени проведения одного испытания [6].
Актуальной становится задача анализа времени проведения испытания системы управления на испытательном стенде с целью разложения его по компонентам для дальнейшего сокращения за счет автоматизации и распараллеливания [7].
Время проведения испытания
Проведение испытания на испытательных стендах состоит из следующих этапов [8]:
• разработки задания на испытание (формирование ТЗ);
• подготовки имитации для проведения испытания;
• проведения режима;
• анализа полученных результатов.
Время проведения испытания (7испыт) вычисляется по формуле (1).
Гиспыт ГПМ_пункт """ Гимит """ Греж """ ^анализ (1),
где ГПМпункт- время разработки задания на испытание (формирования ТЗ);
Гимит - время подготовки испытания;
Греж - время проведения режима;
Ганализ - время анализа полученных результатов.
Отдельно для расчета эффективности испытательного стенда выносится время подготовки и оценки результатов испытаний, состоящее из суммы времен:
• разработки задания на испытание (формирование ТЗ);
• подготовки имитации для проведения испытания;
и
• анализа полученных результатов.
Время разработки задания на испытание (формирования требований)
Время разработки задания на испытание (7п м ПуН кт) вычисляется по формуле (2) и складывается из:
• времени анализа пункта ИД ( ^ ал и 3_ Ид_пункт)
• времени анализа существующих методов внесения имитации
( )
времени формулирования задания на испытание ( )
• времени согласования задания ( ¿со гл асо впун кт)
При вычислении времени разработки задания на испытание учитывается количество схожих пунктов (пункты в которых проверяются разные части одной и той же группы требований), путем введения коэффициента схожести пунктов ПМ (/0хОЖ_п м). Данный коэффициент определяет долю времени разработки на одно испытание от общего времени анализа группы требований. Из опыта создания программ-методик испытаний количество схожих пунктов в среднем 10, следовательно
^схож_ПМ ОД^ПМ_пункт ^схож_Пм(^анализ_ИД_пункт ^анализ_сущ_метод
(2)
Из опыта эксплуатации испытательных стендов определены значения параметров для расчета времени разработки задания на испытание, приведенные в таблице 1 .
Таблица № 1
Время разработки задания на имитацию.
Параметр Значение (в мин.)
^анализ_ИД_пункт 10
^анализ_сущ_метод 40
М Инженерный вестник Дона, №5 (2023) ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/n5y2023/8386
£формулир_пункт 20
^согласовпункт 20
ГПМ_пункт = 9 мин.
Время подготовки имитаций
Время подготовки имитации (Гимит) вычисляется по формуле (3) и складывается из:
• времени постановки задачи (£постзадач)
времени проектирования имитации (£проектир)
• времени ввода имитации (£ввод)
• времени автономной отработки (£автотраб)
При вычислении времени подготовки имитаций учитывается количество схожих имитаций (имитации в которых проверяются разные части одной и той же группы требований), путем введения коэффициента схожести имитаций (^схож имит). Данный коэффициент определяет долю времени разработки на одну имитацию от общего времени анализа группы требований. Из опыта создания программ-методик испытаний количество схожих имитаций в среднем 10, следовательно ^схожимит = 0,1.
Гимит ^схож_имит (^пост_задач " ^проектир " ^ввод " ^авт_отраб) (3)
Из опыта эксплуатации испытательных стендов определены значения параметров для расчета времени подготовки имитаций, приведенные в таблице 2.
Таблица № 2
Параметры для расчета времени подготовки имитаций.
Параметр Значение (в мин.)
^постзадач 15
^проектир 60
и
^ввод 15
^-автотраб 30
7и м и т= 12 мин.
Время проведения режима
Проведение режима состоит из штатных и технологических операций. Технологические операции разделяются на предварительные и завершающие технологические операции.
Время проведения режима (Т ) вычисляется по формуле (4).
7=7+7 =7 +7+7 (4)
' реж ' штат 1 ' тех опер ' пред в тех о пер 1 ' штат 1 ' заверштехопер V V?
где 7штат - время штатных операций;
7тех О пер - время технологических операций;
7П р ед втехо п ер - время предварительных технологических операций; 73 авер штехо п ер - время завершающих технологических операций; Время штатных операций (7штат) вычисляется по формуле (5) и складывается из:
• времени включения аппаратуры ( £штв кл) ;
• времени задания режима ( ¿шт_вв Од);
• времени проведения режима ( £штр еж);
• времени завершающих операций после окончания режима ( £шт_3 ав ер ш).
(5)
Время штатных операций ( ) является входной информацией, получаемой на основе исходных данных (с учетом соотношения проводимых режимов).
Время предварительных технологических операций ( )
вычисляется по формуле (6) и складывается из:
Т = £ + £ + £ + £
1 штат ^штвкл 1 1-шт_ввод 1 1-шт_Реж 1 1-шт_завеРш
• времени записи задания режима в журнал ( £.
задание/ э
) ;
• времени предпускового конфигурирования технологического программного обеспечения (ТПО) ( ), которое определяется средним временем предпускового конфигурирования одного имитатора/регистратора ( £ТП 0 _ко н ф_Т0) и количеством технологического оборудования ( );
• времени запуска ТПО ( ), которое определяется средним временем запуска одного имитатора/регистратора ( ) и количеством технологического оборудования ( ).
^предв_тех_опер ^задание ^ТПО конф ^ТПОзапуск
= ¿з ад ан и е+( ^ТП 0 _ко н ф_Т0 "" ^Т П 0 _з апуск_Т0) '^Т0 (6)
Время завершающих технологических операций ( )
вычисляется по формуле (7) и складывается из:
• времени останова ТПО ( £ТП 0 останов), которое определяется средним временем останова одного имитатора/регистратора ( ) и количеством технологического оборудования ( );
• времени списывания диагностической информации технологическим программным обеспечением со штатной аппаратуры ( £Т П0 _ди а гТ0), которое определяется средним временем списывания диагностической информации с одного вычислительного модуля ( ) и количеством вычислительных модулей ( Л/в М) (Количество вычислительных модулей является входной информацией и определяется ТТ, ТЗ);
• времени сохранения диагностической информации на сервер ( £ТП 0 _сохр), которое определяется средним временем сохранения диагностической информации с одного имитатора/регистратора ( ) и количеством технологического оборудования ( );
М Инженерный вестник Дона, №5 (2023) ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/n5y2023/8386
• времени записи отчета в журнал ( ).
^заверш тех опер ^ТПО останов ^ТПО диаг ^ТП0_сохр ^отчет = ( ^ТП0 _о стано в_Т0 + ^ТП0_диаг_Т0) * ^Т0 + ^ТП0_диаг_В М * ^В М + ¿отчет (7)
Исходя из опыта эксплуатации испытательных стендов, определены значения параметров для расчета времени проведения режима, приведенные в
таблице 3.
Таблица № 3
Параметры для расчета времени проведения режима.
Параметр Значение (в сек.) Значение (в мин.)
¿задание 60 1
¿ТП0_конф_Т0 30 0.5
¿ТП0_запуск_Т0 15 0.25
¿ТПОостановТО 15 0.25
¿ТП0_диаг_Т0 45 0.75
¿ТПО_диаг_ВМ 60 1
¿отчет 120 2
Время проведения анализа
Время проведения анализа (Ганализ) вычисляется по формуле (8) и складывается из:
• времени получения диагностической информации ( );
• времени первичного анализа ( ), которое определяется средним временем первичного анализа ДИ одного имитатора/регистратора ( ) и количеством технологического оборудования ( );
• времени полного анализа ( £п 0 лна н ал и 3), которое определяется средним временем полного анализа ДИ одного имитатора/регистратора ( ^п 0 л н_а н ал и 3 _то) и количеством технологического оборудования ( ЛЛто). При вычислении времени проведения анализа учитывается количество схожих испытаний (испытания, в которых проверяются разные части одной и той же группы требований) [9], путем использования коэффициента схожести имитаций (^сх0ж_имит). Данный коэффициент определяет долю времени разработки на одну имитацию от общего времени анализа группы требований. Судя по опыту создания программ-методик испытаний, количество схожих имитаций в среднем - 10, следовательно, //м и т = 0 , 1 .
^анализ ^получ_ДИ ^схож_имит(^первич_анализ ^полн_анализ)
(8)
Исходя из опыта эксплуатации испытательных стендов, определены значения параметров для расчета времени проведения анализа, приведенные в таблице 4.
Таблица № 4
Параметры для расчета времени проведения анализа.
Параметр Значение (в мин.)
^получ_ДИ 15
^-первичанали з_Т0 15
^полн_анализ_Т0 120
Заключение
Результаты проведенного анализа времени проведения испытаний систем управления на испытательных стендах систем управления позволяют проводить оценку времени испытаний на этапе проектирования испытательного стенда при его типовой структуре [10]. Порядок расчета времени, определенный в работе, может быть использован в моделях
типового и автоматизированного испытательных стендов для расчета данного показателя. Наличие двух компонентов времени проведения режима и времени подготовки и оценки результатов позволяет проводить распараллеливание работ при проведении испытаний, что, в свою очередь, позволяет сокращать общее время испытаний для заданного объема.
Литература
1. Волков С.В., Изергин О.Е., Кобзаева А.С., Кочергин М.Д., Вертянов Д.В., Тимошенков С.П. Универсальный источник питания с цифровой системой контроля параметров гальванической среды // Инженерный вестник Дона, 2023, №2 URL: ivdon.ru/magazine/archive/n2y2023/8184/.
2. Микрин Е.А. Бортовые комплексы управления космическими аппаратами и проектирование их программного обеспечения. М: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. С. 94-128.
3. Канер Сэм, Джек Фолк, Енг Кек Нгуен Тестирование программного обеспечения. Фундаментальные концепции менеджмента бизнес-приложений: Пер. с англ./Сэм Канер, Джек Фолк, Енг Кек Нгуен. - К.: Издательство «ДиаСофт», 2001. - 544 с.
4. Дудин Н.В., Хохряков В.А., Щепочкин И.Н. Процесс отработки программного обеспечения ФГУП научно-производственного объединения автоматики имени академика Н.А. Семихатова // Актуальные проблемы ракетно-космической техники («III Козловские чтения»). Сборник трудов. Самара: ФГУП «ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс», 2013. С. 218-221
5. Корнюшкин Д.А., Крылов А.А. Задачи совершенствования современных автоматизированных систем управления технологическими процессами// Инженерный вестник Дона, 2023, №3 URL: ivdon.ru/magazine/archive/n3y2023/8284/.
6. Поршнев С.В., Костромин В.А. Система информационной поддержки технологических процессов разработки и изготовления систем управления
ракетно-космической техникой. Журнал научных публикация для аспирантов и докторантов. URL: jurnal.org/articles/2007/inf22.html
7. Рогозов Ю.И., Лапшин В.С., Свиридов А.С., Кучеров С.А., Беликов А.Н., Липко Ю.Ю. Подход к проектированию технических средств технологических процессов // Инженерный вестник Дона, 2023, №2. URL: ivdon. ru/magazine/archive/n2y2023/8197/.
8. Zhuravlev A. V., Aksyonov K. A. and Knyazev R. O., System analysis and processing of parameters of the test bench // 7th International Young Scientists Conference on Information Technology, Telecommunications and Control Systems, ITTCS 2020 (Innopolis University, Innopolis, 2020) pp. 012002. URL: doi.org/10.1088/1742-6596/1694/1/012002.
9. Тюгашев А.А. Система интеллектуальной поддержки проектирования и верификации бортового программного обеспечения // Сборник трудов III Всероссийской научно-технической конференции «Системы управления беспилотными космическими и атмосферными летательными аппаратами». М.: ФГУП «МОКБ «Марс», 2015. С. 128-129.
10. Zhuravlev A. V., Aksyonov K. A. and Knyazev R. O., Methodology for building the optimal test bench of software and hardware complexes of control systems // 7th International Young Scientists Conference on Information Technology, Telecommunications and Control Systems, ITTCS 2020 (Innopolis University, Innopolis, 2020) - pp. 012003. URL: doi.org/10.1088/1742-6596/1694/1/012003
References
1. Volkov S.V., Izergin O.E., Kobzaeva A.S., Kochergin M.D., Vertyanov D.V., Timoshenkov S.P. Inzhenernyj vestnik Dona, 2023, №2. URL: ivdon.ru/magazine/archive/n2y2023/8184/.
2. Mikrin E.A. Bortovy'e kompleksy' upravleniya kosmicheskimi apparatami i proektirovanie ix programmnogo obespecheniya [Onboard spacecraft control systems and design of their software]. M: MGTU im. N.E'. Baumana, 2003. pp. 94-128.
3. Kaner Cem, Jack Falk, Hung Quoc Nguyen Testirovanie programmnogo
obespecheniya [Testing computer software]. K.: IzdateFstvo «DiaSoft», 2001. 544 p.
4. Dudin N.V., Xoxryakov V.A., Shhepochkin I.N. Aktual'ny'e problemy' raketno-kosmicheskoj texniki («III Kozlovskie chteniya»). Sbornik trudov. Samara: FGUP «GNPRKCz «CzSKB-Progress», 2013. pp. 218-221.
5. Kornyushkin D.A., Kry'lov A.A. Inzhenernyj vestnik Dona, 2023, №3 URL: ivdon.ru/magazine/archive/n3y2023/8284/.
6. Porshnev S.V., Kostromin V.A. Zhurnal nauchny'x publikaciya dlya aspirantov i doktorantov. URL: j urnal .org/articles/2007/inf22 .html
7. Rogozov Yu.I., Lapshin V.S., Sviridov A.S., Kucherov S.A., Belikov A.N., Lipko Yu.Yu. Inzhenernyj vestnik Dona, 2023, №2. URL: ivdon.ru/magazine/archive/n2y2023/8197/.
8. Zhuravlev A.V., Aksenov K. A. and Knyazev R. O. 7th International Conference of Young Scientists on Information Technologies, Telecommunications and Control Systems, ITTCS 2020 (Innopolis University, Innopolis, 2020) p. 012002. URL: doi.org/10.1088/1742-6596/1694/1/012002 .
9. Tyugashev A.A. Sbornik trudov III Vserossijskoj nauchno-texnicheskoj konferencii «Sistemy^ upravleniya bespilotny'mi kosmicheskimi i atmosferny'mi letatefnymi apparatami». M.: FGUP «MOKB «Mars», 2015. pp. 128-129.
10. Zhuravlev A.V., Aksenov K. A. and Knyazev R. O. 7th International Conference of Young Scientists on Information Technologies, Telecommunications and Control Systems, ITTCS 2020 (Innopolis University, Innopolis, 2020) p. 012003. URL: doi.org/10.1088/1742-6596/1694/1/012003
