VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Процедура аттестации программного обеспечения (ПО) при испытаниях с целью утверждения типа процессорных средств измерений (СИ) должна идти в ногу с развитием технологий, в частности, необходимо учитывать широкое распространение случаев использования встроенного ПО в измерительных системах.

Аттестация алгоритма (программы) обработки данных — это исследование свойств алгоритма на моделях исходных данных, в результате которого определяют свойства и оценивают количественные характеристики алгоритма (программы). Различают общую и метрологическую аттестации алгоритма (программы). Вследствие общей аттестации алгоритма (программы) получают оценки характеристик точности, устойчивости и сложности алгоритма (программы) при различных моделях входных данных.

При метрологической аттестации получают оценки характеристик составляющих погрешности (неопределенности) результатов обработки в конкретных условиях применения этого алгоритма. Основным содержанием процедуры аттестации программы является аттестация алгоритма обработки данных, реализуемого данной программой. «Хорошая» программа не должна вносить значимых погрешностей в суммарную погрешность результата измерения.

Предоставляя большие возможности и преимущества, использование измерительного ПО может привести к появлению дополнительных погрешностей, связанных, например, с неадекватностью, нестабильностью (необусловленностью) и неправильной реализацией алгоритмов, положенных в основу программы, конечной разрядностью и т. д.

Аттестация ПО СИ должна устанавливать соответствие программного обеспечения указанным требованиям. В связи с этим приобретают особую важность методы аттестации.

Аттестация ПО. Объекты аттестации

Все СИ с целью обеспечения единства измерений подвергаются оценке соответствия определенным требованиям либо в виде испытаний для утверждения их типа и поверки, если они используются в сфере действия государственного метрологического контроля и надзора, либо в виде калибровки, если они в этой сфере не используются. В настоящее время программное обеспечение, входящее в их состав, как правило, не аттестуется отдельно, а проходит аттестацию в составе средства измерений, т.е. в процессе испытаний не учитывается выбор алгоритма и способ его реализации программным средством, а также другие важные характеристики ПО.

Аттестация может распространяться на следующие виды ПО СИ:

• ПО, являющееся частью измерительной системы и функционирующее на базе персонального компьютера;

• ПО, являющееся самостоятельным программным продуктом, который может применяться для сбора, обработки, хранения и представления измерительной информации;

• ПО, являющееся неотъемлемой частью СИ (встроенное ПО);

• ПО для контроллеров и вычислительных блоков.

Объектами аттестации, в соответствии с рекомендацией МИ 2174-91, могут быть:

• алгоритмы обработки данных, представляющие собой самостоятельные объекты использования;

• программы обработки данных, реализующие выбранный алгоритм обработки и представляющие собой самостоятельный программный продукт;

• алгоритмы и программы обработки данных в составе прикладного программного обеспечения конкретных измерительных устройств,

• информационно-вычислительных комплексов, информационно-измерительных систем, методик выполнения измерений [4].

МИ 2174-91 различает общую (исследовательскую) и метрологическую аттестацию ПО.

Общая аттестация алгоритма (программы) заключается в исследовании их внутренних свойств с целью последующего обоснования их применения в конкретных задачах. В результате такой аттестации получают характеристики точности, устойчивости и сложности алгоритмов (программ) по отношению к различным моделям исходных данных.

Метрологическая аттестация – исследование точностных свойств алгоритма (программы) в рамках конкретной измерительной задачи или методики выполнения измерений с целью оценивания характеристик составляющих погрешности результатов измерений. В результате аттестации получают оценки характеристик составляющих погрешностей результатов обработки [2].

В таблице 2 приведены основные отличия общей и метрологической аттестации.

Таблица 2. Виды аттестации

Общая (исследовательская)	Метрологическая
Объект аттестации, алгоритм (программа), который является
Самостоятельным объектом	Составной частью прикладного программного обеспечения конкретных измерительных устройств, измерительно-вычислительных комплексов, измерительных систем
Цель аттестации
Последующее обоснование применения алгоритма (программы) в конкретных задачах	Оценивание характеристик, составляющих погрешность получаемых результатов измерений
Исходные данные
Может применяться для обработки исходных данных с различными свойствами	Необходима значительная априорная информация об исходных данных
Объект исследования
Внутренние свойства алгоритма (программы)	Точностные свойства алгоритма в рамках конкретной измерительной задачи
Результат аттестации, свидетельство об аттестации с указанием
Характеристик точности, устойчивости и сложности алгоритма (программы) при различных моделях исходных данных	Характеристик, составляющих погрешность результатов обработки (оценка влияния программного обеспечения на метрологические характеристики СИ)
Аттестацию проводят
На заключительном этапе разработки алгоритма (программы), прежде, чем рекомендовать его для практического применения	При выборе алгоритма для решения конкретной измерительной задачи при проектировании измерительно-вычислительных комплексов, измерительных систем

Методы аттестации программного обеспечения средств измерений

При аттестации ПО СИ необходимо выполнить весь тот набор испытаний и проверок, который нужен для подтверждения свойств ПО требованиям нормативной документации, например, требованиям ГОСТ Р 8.654-2009. Этот набор включает в себя:

- проверку документации, сопровождающей ПО;

- проверку разделения программного обеспечения и его идентификации;

- проверку структуры программного обеспечения;

- оценку погрешности программного обеспечения;

- проверку защищенности программного обеспечения и данных[3].

Аттестация программного обеспечения в соответствии с МИ 2174

Аттестация ПОсредств измерений представляет собой достаточно сложную исследовательскую задачу, решение которой определяется конкретной программной и аппаратной реализацией соответствующего средства измерений.

Методика аттестации включает в себя следующие обязательные процедуры:

1. Устанавливается набор основных характеристик алгоритмов П₁,…,Пn , которые следует оценивать. В частности, такими характеристиками для алгоритмов, используемых при обработке данных многократных прямых измерений, могут быть:

П₁ = СКО случайной погрешности результатов измерения;

П₂ = граница систематической погрешности  результата измерения.

Иногда указанные характеристики удобно представлять в приведенной форме, отнесенными к соответствующим погрешностям среднего арифметического.

В качестве показателя устойчивости алгоритма принимают точку срыва П_ср, т.е. допустимую долю выбросов в данных, наличие которых не приводит к нарушению работоспособности алгоритма.

1. Устанавливается набор моделей исходных данных u_1,…,u_m, поступающих на обработку. В качестве моделей данных могут приниматься, например, независимые случайные величины со средним и дисперсией , имеющие гауссовские распределения; независимые случайные величины, имеющие равномерные распределения на интервале ; линейно изменяющаяся последовательность с интерсептоми наклоном и т.д.

2. Вычисляются (оцениваются) значения характеристик алгоритмов (программ) на выбранных типовых моделях. Результаты таких оценок могут быть представлены в виде таблиц значений характеристик алгоритма в зависимости от используемых моделей исходных данных.

3. Оформляется свидетельство об аттестации алгоритма (программы), включающее указанные таблицы.

Аттестация ПО в соответствии с МИ 2174 сводится к оценке искажений, вносимых тестируемым ПО в модели исходных данных. В принципе, такая процедура аттестации не требует наличия так называемого эталонного ПО и позволяет оценить свойства ПО, а также степень его влияния на метрологические характеристики средств измерений. Проблема заключается в удачном выборе характеристик алгоритма и таких моделей исходных данных, которые в максимальной степени соответствовали бы той реальной измерительной задаче, которая решается конкретным ПО[5].

Аттестация программного обеспечения по методике МИ 2955

Методика аттестации ПО, как правило, является составной частью программы испытаний СИ в целях утверждения типа и должна включать следующие основные этапы:

- определение перечня исследуемых характеристик и параметров, исходных данных и критериев, которым должны удовлетворять результаты, полученные аттестуемым ПО;

- проведение аттестации в соответствии с методикой аттестации и получение результатов анализа документации и функциональных проверок аттестуемого ПО;

- обработка результатов аттестации и их оформление в виде протокола аттестации.

Методика аттестации разрабатывается для каждого отдельного ПО СИ с учетом его назначения и функциональных особенностей.

В методике аттестации:

- приводится перечень исследуемых характеристик, свойств и параметров ПО, необходимых исходных данных и опорных («эталонных») ПО, а также критерии, позволяющие производить оценку характеристик аттестуемого ПО;

- определяются и описываются методы аттестации, которые должны обеспечить проверку всех основных функций аттестуемого ПО, а также его соответствие требованиям к ПО СИ;

- описывается последовательность действий при проведении процедуры аттестации ПО.

Результаты аттестации ПО признаются положительными, если при анализе документации и проведении функциональных проверок, предусмотренных методикой аттестации, устанавливается соответствие аттестуемого ПО требованиям ГОСТ Р 8.654 и другой нормативной документации.

По результатам аттестации и установления идентификационных данных (признаков), степени влияния ПО на МХ СИ и уровня защиты ПО СИ составляется протокол аттестации, подписанный непосредственными исполнителями аттестации и утвержденный руководителем уполномоченного органа[1].

Список использованных источников

1. МИ 2955-2010 ГСИ. Типовая методика аттестации программного обеспечения средств измерений. – М.: Изд-во стандартов, 2010. – 22 с.

2. МИ 2174-1991 ГСИ. Аттестация алгоритмов и программ обработки данных при измерениях. Основные положения. – С.–Петербург.: ВНИИМС, 1993. – 14 с.

3. ГОСТ Р 8.654-2009 ГСИ. Требования к программному обеспечению средств измерений. Основные положения. – М.: Изд-во стандартов,2009.-19 с.

4. Кудеяров Ю.А., Стефанов Ю.В, Паньков А.Н. Аттестация программного обеспечения средств измерений //Компетентность 3/64/2009 . с.22-26

5. Кудеяров, Ю.А. Аттестация программного обеспечения средств измерений: Учебное пособие / Ю.А. Кудеяров. – М.,2006 – 80 с.

Код для цитирования: Скопировать