МИ 2517-99. Государственная система обеспечения единства измерений. Метрологическая аттестация программного обеспечения средств измерений параметров физических объектов и полей с использованием компьютерных программ генерации цифровых тестовых сигналов. Рекомендация

(утв. ГП «ВНИИФТРИ» Госстандарта России 25.01.1999)

ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. Разработана Государственным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений» (ГП «ВНИИФТРИ») Госстандарта России.

В.М. Бухштабер, д.ф.-м.н. (руководитель работы).

С.Г. Цыганков, к.т.н. (руководитель работы).

Ю.Ф. Верховых, В.О. Сурговито.

3. Утверждена ГП «ВНИИФТРИ» 25 января 1999 г.

4. Зарегистрирована ВНИИМС 18 марта 1999 г.

5. Вводится впервые.

6. Ссылочные нормативные документы

Обозначение НД, на который дана ссылка	Номер пункта, приложения
МИ 2174-91	1.1
ГОСТ 19.402-78	2.1
ГОСТ 19.505-79	2.1
МИ 2439-97	2.2

Настоящая рекомендация распространяется на программное обеспечение (ПО) компьютерных средств измерений (КСИ) параметров физических объектов и полей, устанавливает порядок проведения его метрологической аттестации и определяет требования к содержанию программы метрологической аттестации (ПМА).

Термины, применяемые в настоящей рекомендации, приведены в Приложении А.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Основной задачей метрологической аттестации программного обеспечения средств измерений (СИ) параметров физических объектов и полей с использованием компьютерных программ генерации цифровых тестовых сигналов является определение метрологических характеристик аттестуемого ПО, связанных с погрешностью воспроизведения параметров физических объектов и полей, путем использования компьютерного генератора цифровых тестовых сигналов, соответствующих принятым моделям и заданным значениям параметров исследуемых объектов, и выдача документа с указанием результатов аттестации.

В процессе подготовки и проведения метрологической аттестации ПО КСИ может быть использован документ МИ 2174-91 «Государственная система обеспечения единства измерений. Аттестация алгоритмов и программ обработки данных при измерениях. Основные положения», относящийся к вопросам метрологической аттестации программ обработки результатов наблюдений и измерений.

2. МАТЕРИАЛЫ, ПРЕДСТАВЛЯЕМЫЕ НА МЕТРОЛОГИЧЕСКУЮ АТТЕСТАЦИЮ

2.1 На метрологическую аттестацию представляются следующие материалы:

• Технические требования на проведение метрологической аттестации ПО КСИ;
• Программное обеспечение КСИ;
• Описание программ, входящих в состав аттестуемого ПО (ГОСТ 19.402-78);
• Руководство оператора к ПО (ГОСТ 19.505-79);
• Описание применяемого компьютерного генератора цифровых тестовых сигналов (ГЦТС) и свидетельство о его метрологической аттестации;
• Проект ПМА ПО КСИ с использованием ГЦТС.

2.2 Технические требования (ТТ) должны содержать следующие пункты:

• Постановка задачи разработки ПО КСИ;
• Требования к ГЦТС, используемому для метрологической аттестации ПО КСИ;
• Перечень метрологических характеристик ПО КСИ, подлежащих определению.

В постановке задачи разработки ПО КСИ приводится формулировка решаемой задачи измерения параметров физического объекта посредством КСИ, включая список измеряемых параметров объекта. Дается описание функциональной схемы КСИ, в состав которого входит ПО как функциональный блок преобразования информации. В пункте приводится описание принятой при проектировании ПО исходной математической модели цифрового сигнала, поступающего на систему обработки данных КСИ, при этом измеряемые параметры объекта должны входить в список параметров модели.

В пункте «Требования к ГЦТС» приводится описание составных частей физической системы (блоков), модели которых должны входить в полную математическую модель тестового сигнала. Приводятся значения или диапазоны значений задаваемых параметров моделируемых блоков, в том числе параметров моделируемых искажений (шумов) преобразуемых сигналов.

Для измеряемых параметров физического объекта и других параметров моделей, указанных в ТТ, приводятся названия, обозначения, определения и сведения для их однозначного толкования.

Приводимый в ТТ перечень метрологических характеристик ПО КСИ представляется вместе с необходимыми сведениями для их однозначного толкования (определения, необходимые формулы и т.д.). Набор метрологических характеристик ПО КСИ выбирается с учетом их последующего использования для определения метрологических характеристик КСИ в целом как измерительной системы в соответствии МИ 2439-97.

ТТ подписываются разработчиками аттестуемого ПО и их метрологической службой.

2.3. ПО представляется на метрологическую аттестацию в виде установленной на ЭВМ рабочей системы, содержащей все необходимые программные компоненты (выполняемые модули и все специальные файлы, обеспечивающие работу ПО), а также дополнительные специальные аппаратные средства, выполняющие определенные вычислительные функции (например, блоки быстрого преобразования Фурье, векторные процессоры и т.д.). Если ПО выпускается как самостоятельный программный продукт, то, кроме того, представляется инсталляционная форма ПО на стандартном носителе (магнитном, оптическом или др.).

2.5. Проект ПМА подписывается разработчиками ПМА, разработчиками ПО и согласовывается с метрологической службой организации — разработчика ПО.

По согласованию с заказчиком (разработчиком ПО) ПМА может быть разработана организацией, проводящей метрологическую аттестацию.

2.6. При составлении документации содержание, объем и наличие разделов документов определяются назначением и спецификой выполнения программы. Например, при развитом пользовательском интерфейсе раздел «Руководство оператора» может содержать только пункт «Запуск программы», а при достаточно развитой системе справок программы может отсутствовать ряд пунктов в «Описании программы» и т.д. Документация не должна быть перегружена чисто техническими сведениями, не имеющими отношения к аттестации.

3. ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ ПМА

3.1 ПМА должна содержать следующие разделы:

• Вводная часть;
• Краткие сведения о работе программ, входящих в состав аттестуемого ПО;
• Перечень метрологических характеристик аттестуемых программ;
• Методика определения метрологических характеристик;
• Оформление результатов аттестации.

3.2. Раздел «Вводная часть» рекомендуется излагать в следующей формулировке: «Настоящая программа метрологической аттестации распространяется на... (имя аттестуемой программы) и устанавливает содержание и методику метрологической аттестации». Приводятся сведения о назначении программ, представленных к аттестации, а также об области их применения.

В разделе определяется также порядок внесения изменений и дополнений в ПМА, целесообразность которых выявлена в процессе аттестации. Все изменения оформляются дополнением к ПМА.

Примечание. При аттестации последующих версий программ должны быть приведены отличия от предыдущих версий.

3.3. В разделе «Краткие сведения о работе аттестуемой программы» приводятся обозначения и названия параметров исследуемого объекта, в том числе восстанавливаемых при работе аттестуемой программы.

Приводится также описание алгоритма, необходимое для понимания назначения и работы программы. Если алгоритм дается в виде формул, то приводятся обозначения, названия и формулы для всех вводимых промежуточных переменных.

3.4. В разделе «Перечень метрологических характеристик аттестуемых программ» приводится список метрологических характеристик, указанных в ТТ. Области задаваемых значений параметров функциональных блоков КСИ как параметров модели тестового сигнала должны соответствовать областям значений параметров блоков, указанным в ТТ.

3.5. В разделе «Методика определения метрологических характеристик» приводится описание последовательности действий, выполняемых для определения метрологических характеристик.

3.5.1 Для определения метрологических характеристик могут быть использованы следующие методы:

• непосредственное определение характеристики по одной реализации сигнала;
• статистическое моделирование.

Допускаются другие способы определения метрологических характеристик.

3.5.2. Непосредственное определение метрологических характеристик путем обработки одной реализации тестового сигнала применяется в том случае, когда каждое значение оцениваемой характеристики может быть получено непосредственно как значение функций от результатов применения аттестуемой программы к одной реализации тестового сигнала, соответствующего заданным значениям параметров физического объекта. Используемые при этом формулы могут содержать статистические оценки параметров по последовательности полученных результатов.

В данном методе при наличии сложных или громоздких формул (например, при использовании численного интегрирования, обработке достаточно больших массивов отсчетов и т.д.) могут быть использованы процедуры ЭВМ, реализованные в виде отдельных программ.

3.5.3. Метод статистического моделирования применяется в случаях, когда для определения оцениваемой характеристики требуется использовать статистические оценки по множеству реализаций генерируемого сигнала.

Для осуществления метода необходимо ввести дополнительный параметр, определяющий реализацию тестового сигнала как элемент статистического ансамбля возможных реализаций, поступающих на обработку посредством аттестуемой программы. В соответствии со свойствами ансамбля выбирается подходящая вероятностная модель распределения для данного параметра как случайной величины. Значение характеристики получается как результат применения соответствующей статистической процедуры к последовательности результатов обработки, определяемой последовательностью случайных отсчетов дополнительного параметра при неизменном наборе значений устанавливаемых параметров физического объекта.

Число используемых реализаций определяется требуемой точностью вычисления значений характеристики или ограничением времени генерации массива реализаций. Возможно определение числа реализаций в процессе исследования в зависимости от полученного результата к текущему моменту времени (последовательный статистический анализ).

Для генерации последовательности случайных отсчетов дополнительного параметра и вычислительных процедур обработки могут быть использованы отдельные программы ЭВМ.

3.5.4. Обоснование используемой методики приводится в приложении к ПМА. Набор и значения метрологических характеристик используемых генераторов, а также область значений задаваемых параметров моделей должны соответствовать задаче аттестации и ее корректному решению.

3.5.5. При изложении пунктов методики определения метрологических характеристик используемые формулы приводятся без выводов с необходимыми пояснениями для их правильного применения. Для вводимых промежуточных переменных приводятся определяющие выражения. В приложениях к ПМА даются выводы формул, выполненные в процессе разработки ПМА, а также ссылки на литературу. Для приближенных формул и формул численных методов приводятся оценки точности (если они не очевидны) и границ применимости (если это необходимо в дальнейших выкладках). В методике определения метрологических характеристик приводятся ссылки на соответствующие приложения.

Для вспомогательных компьютерных программ, используемых при определении метрологических характеристик ПО КСИ, следует приводить ссылки на соответствующую документацию (при использовании готовых программных продуктов) или ссылки на приложения к ПМА, где должны быть представлены описания программ, достаточные для контроля их работы (назначение программ, описание используемых алгоритмов, выбор значений параметров, оценка точности и т.д.).

3.6. В разделе «Оформление результатов аттестации» указываются формы представления полученных результатов для каждой метрологической характеристики. Формы протокола, фиксирующего полученные результаты и свидетельства об аттестации, приводятся в приложениях к ПМА.

4. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ АТТЕСТАЦИИ И ОФОРМЛЕНИЕ ЕЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1. Организация, которая проводит метрологическую аттестацию, рассматривает представленные материалы на соответствие требованиям данного МИ (разделы 2 и 3).

В соответствии с требованиями к ГЦТС, приведенными в ТТ, и с характеристиками, приведенными в документации на ГЦТС, проводится оценка применимости ГЦТС для метрологической аттестации ПО КСИ.

4.2. По результатам рассмотрения представленных материалов при наличии замечаний материалы возвращаются разработчику для доработки. Замечания приводятся в протоколе, подписанном исполнителем.

4.3. Метрологическую аттестацию ПО проводят по ПМА, утвержденной организацией, проводящей аттестацию.

4.4. Полученные значения метрологических характеристик и параметры, при которых проводились измерения, заносятся в таблицу. В таблице указываются также методы определения метрологических характеристик со ссылкой на соответствующий пункт ПМА, даты проведения измерений, применяемые ГЦТС и другие необходимые сведения об условиях проведения измерений. Таблица подписывается исполнителями, проводившими измерения.

На основании анализа полученных результатов принимается решение о выдаче свидетельства о метрологической аттестации ПО. Оформляется протокол, фиксирующий полученные результаты и принятое решение. К протоколу прилагается таблица полученных результатов. Форма протокола определяется в ПМА. Рекомендуемая форма протокола приводится в Приложении Б.

4.5. В случае положительного решения о выдаче Свидетельства организация, проводившая аттестацию, оформляет Свидетельство о метрологической аттестации (по форме, приведенной в Приложении В), в котором приводятся полученные значения метрологических характеристик с указанием применяемых моделей, значений соответствующих параметров и способов определения характеристик. Свидетельство о метрологической аттестации подписывается руководителем организации, проводившей аттестацию, или уполномоченным на то его заместителем.

В случае отрицательного решения вся документация возвращается разработчикам для проведения работ по коррекции методики и соответствующих разделов документации.

ГЕНЕРАТОР ЦИФРОВЫХ ТЕСТОВЫХ СИГНАЛОВ — аттестованная компьютерная программа, предназначенная для формирования последовательностей цифровых отсчетов, соответствующих заданной математической модели сигнала, поступающего на компьютерную систему обработки данных.

КОМПЬЮТЕРНОЕ СРЕДСТВО ИЗМЕРЕНИЙ — средство измерений, позволяющее получить решение измерительной задачи путем обработки измерительных данных с применением проблемно-ориентированного программного обеспечения.

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНОГО СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ — компьютерная программа или система программ, входящая в состав КСИ, реализующая определенный алгоритм определения измеряемых величин путем обработки реализаций цифрового сигнала, поступающего с аналого-цифрового преобразователя (АЦП) КСИ.

ПРОТОКОЛ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ АТТЕСТАЦИИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ФИЗИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ И ПОЛЕЙ

1. Имя программы: _________________________________________________________

2. Назначение программы: __________________________________________________

---

---

3. Полученные значения метрологических характеристик:

Определены метрологические характеристики в соответствии с разделом ___ ПМА.

    Полученные  значения  характеристик,  а  также  параметры, при которых,
проводились  измерения,  и  другие необходимые сведения приведены в Таблице

полученных результатов, прилагаемой к протоколу.

4. Выводы по полученным результатам:

    На  основании  анализа  полученных результатов принято решение о выдаче
Свидетельства  о  метрологической  аттестации  программы  (или  о доработке

методики определения метрологических характеристик).

Исполнители (должности, фамилии, инициалы, подписи)

---

---

---

«» ______________ 19 г.

СВИДЕТЕЛЬСТВО № О МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ АТТЕСТАЦИИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ФИЗИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ И ПОЛЕЙ

Имя программы: ____________________________________________________________

Назначение и область применения программы: ________________________________

---

---

Организация — разработчик программы: ______________________________________

Результаты метрологической аттестации <*>:

Название и обозначение характеристики: ________________________________

Использованные модели: ________________________________________________

Применяемые генераторы тестовых сигналов: _____________________________

Метод определения характеристики: _____________________________________

Значения задаваемых параметров: _______________________________________

Полученные значения характеристики: ___________________________________

По результатам метрологической аттестации

протокол от «» ____________________ 19 г.

программа _______________ допускается к применению с указанными в настоящем свидетельстве характеристиками

Дата выдачи свидетельства: «» ___________________ 19 г.

Руководитель организации, проводившей аттестацию М.П.

               ___________________  _______________________
                    (подпись)         (фамилия, инициалы)

--------------------------------

    <*>   Результаты   аттестации  приводятся  для  каждой  характеристики.
Допускается   приводить  результаты  в  виде  сводной  таблицы,  содержащей
указанные  сведения.  Возможно оформление таблицы на отдельном листе или на

обороте свидетельства.

---