1
Первый слайд презентации
ТЕМА №4
Корректность ПС
МиКПО
Изображение слайда
2
Слайд 2: Рассматриваемые вопросы
Основные понятия и виды корректности программ.
Типы эталонов и методы измерений и проверки корректности программ.
Ошибки в ПС (количественное описание ошибок, классификационная схема программных ошибок, источники ошибок).
Управление технологической безопасностью ПС и данных
МиКПО
Изображение слайда
Корректность комплексов программ
Корректность
текстов
программ
Синтаксическая
Корректность
программных
модулей
Корректность
данных
Корректность
групп и комплексов
программ
Семантическая
Структурная
Функциональная
Структурная
Конкретных
значений
Структурная и
межмодульных
связей
Функциональная
Детерминированная
Стохастическая
Детерминированная
Динамическая
Стохастическая
МиКПО
Изображение слайда
КОНСТРУКТИВНАЯ
Заключается в соответствии их структуры общим правилам структурного программирования и конкретным правилам оформления и внутреннего построения программных модулей.
данных
модулей
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ
Определяется корректностью обработки исходных данных и получения результатов.
КОНСТРУКТИВНАЯ
Определяется правилами их структурирования и упорядочения.
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ
Связана, в основном, с конкретизацией их содержания в процессе исполнения программ, а также при подготовке данных внешними абонентами.
МиКПО
Изображение слайда
5
Слайд 5: Корректность групп программ
КОНСТРУКТИВНАЯ
Определяется правилами структурного, модульного построения программных комплексов и общими правилами организации межмодульных связей. Эта составляющая может быть проверена формализованными автоматизированными методами.
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ
Можно разделить на:
детерминированную корректность – обеспечивается тогда, когда между исходными и результирующими данными используемых программ и определенными эталонными значениями устанавливается однозначное соответствие
стохастическую корректность – результирующие и исходные данные соответствуют распределениям случайных величин
динамическую корректность – соответствие изменяющихся во времени результатов исполнения программ эталонным данным
МиКПО
Изображение слайда
6
Слайд 6: Схема взаимодействия компонент, определяющих обнаруживаемые отклонения программ от эталонов
Модель области
определения исходных данных
Эталоны:
формализованные правила;
программные спецификации;
тесты
Проверяемые программы:
исходные тесты;
результаты исполнения
Средства сравнения программ
и их результатов с эталонами
Отклонение от эталонов
МиКПО
Изображение слайда
Методы получения
эталонных значений
ручные или на ЭВМ расчеты
по аналитическим формулам
использование результатов
функционирования ранее
разработанных реальных комплексов
программ или их компонент
разработка упрощенных
или обобщенных математических
моделей проверяемых программ
разработка правдоподобных
гипотез и постановка
умозрительных экспериментов
МиКПО
Изображение слайда
8
Слайд 8: Верификация программ и инварианты
Верификация (подтверждение правильности) программ состоит в проверке и доказательстве корректности разработанной программы по отношению к совокупности формальных утверждений, представленных в программной спецификации и полностью определяющих связи между входными и выходными данными этой программы, при этом отношения между переменными на входе и на выходе программы анализируется не в виде конкретных значений (или распределений, как при тестировании), а в виде описания их свойств, проявляющихся при любых процессах обработки этих переменных в контролируемой программе (т.е. проверка на более высоком уровне).
Инварианты – представляют собой условия, не зависящие от входных спецификаций программы и отражающие фактические отношения между переменными программы.
МиКПО
Изображение слайда
9
Слайд 9: Блок-схема системы верификации программных модулей
Разработчик
программы
Текст программы
на языке
Автоматическая генерация
инвариантов верификации
Контроль исходных данных
и дополнение условий верификации
Группирование условий верификации
по этапам доказательства корректности
Доказательство корректности
компонент программы
Доказательство корректности взаимодействия
компонент и программы в целом
Спецификации на
программный модуль
Синтаксический контроль
корректности спецификаций
МиКПО
Изображение слайда
10
Слайд 10: Понятие ошибки
В широком смысле слова под ошибкой понимают неправильность, погрешность или неумышленное, невольное искажение объекта или процесса. При этом подразумевается, что известно правильное или неискаженное состояние объекта, к которому относится ошибка.
Считается, что в программе имеется ошибка, если она не выполняет того, что пользователю разумно от нее ожидать. В результате наличие ошибки становится функцией, как самого программного комплекса, так и неформализованных ожиданий его пользователей.
МиКПО
Изображение слайда
11
Слайд 11: Первичные и вторичные ошибки (часть 1)
Первичные ошибки – это искажения в тексте программ, подлежащие корректировке. Однако непосредственно обнаруживается ошибка по ее вторичным проявлениям, путем сравнения результатов функционирования программы с одним из перечисленных выше типов эталонов. Искажение выходных результатов исполнения программы, или вторичная ошибка, вызывает необходимость выполнения ряда операций по локализации и устранению первичной ошибки.
В первом приближении величину вторичной ошибки в j -х результатах решения задачи за счет пропущенных при отладке первичных ошибок можно оценить статистически следующим образом:
Если принять, что при длительности отладки величина есть вероятность наличия в программе первичной ошибки k -го типа, которая при исполнении программы вносит в результирующую j -ю переменную дополнительную ошибку, то значение вторичной ошибки у j -й переменной можно представить выражением
,
где m – полное количество типов, не выявленных в программе, первичных ошибок.
МиКПО
Изображение слайда
12
Слайд 12: Первичные и вторичные ошибки (часть 2)
Формальная оценка значений и затруднительна, в лучшем случае их можно оценить методами экспертного опроса при условии четкой предварительной классификации m типов первичных ошибок в программах (индекс k ) и q выходных величин (индекс j ). Тогда можно получить общую средневзвешенную ошибку функционирования системы вследствие не выявленных первичных ошибок:
Потеря эффективности программ за счет неполной отлаженности в первом приближении можно считать прямо пропорциональным (с коэффициентом ) среднеквадратическим вторичным ошибкам в выходных результатах:
МиКПО
Изображение слайда
13
Слайд 13: Первичные и вторичные ошибки (итог)
Таким образом, оценка вторичных ошибок функционирования программ может в принципе производиться по значениям потерь вследствие не устраненных первичных ошибок в программе. Вторичные ошибки являются определяющими для эффективности функционирования программ, и не каждая первичная ошибка вносит заметный вклад в выходные результаты. Вследствие этого ряд первичных ошибок может оставаться необнаруженным и, по существу, не влияет на функциональные характеристики программы.
МиКПО
Изображение слайда
14
Слайд 14: Классификационная схема ошибок
Изображение слайда
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
ПС И БД
МиКПО
Изображение слайда
16
Слайд 16: Основные понятия
Безопасность данных – защита данных от случайного или преднамеренного разрушения, раскрытия или модификации.
Секретность – право лица решать, какую информацию он желает разделить с другими, а какую скрыть.
Конфиденциальность – понятие, которое употребляется по отношению к данным; это статус, предоставленный данным и согласованный между лицом или организацией, предоставляющей данные, и организацией, получающей данные. Конфиденциальность определяет требуемую степень защиты данных.
Целостность – имеет место тогда, когда данные в системе не отличаются от данных в исходных документах, т.е. не произошло случайного или преднамеренного изменения данных, их уничтожения.
МиКПО
Изображение слайда
17
Слайд 17: Цели обеспечения безопасности использования программ и данных
Сохранение целостности, полноты и достоверности информации и программ обработки данных, установленных собственником или уполномоченным им лицом.
Предотвращение утечки, хищения, утраты, несанкционированного уничтожения, искажения модификации (подделки), блокирования, копирования и других непредусмотренных негативных воздействий на ПС и данные, информационную систему.
Обеспечение конституционных прав граждан на сохранение личной тайны и конфиденциальности персональной информации, накапливаемой в БД.
Сохранение секретности, конфиденциальности информации в соответствии с действующим законодательством.
Соблюдение прав авторов программной и информационной продукции, используемых в информационной системе.
МиКПО
Изображение слайда
18
Слайд 18: Модель анализа безопасности информационной системы при отсутствии злоумышленных угроз
Объекты уязвимости
вычислительный процесс
информация БД
объектный код программ
информация для потребителей
Дестабилизирующие факторы и угрозы безопасности
Внутренние:
ошибки проектирования при постановке задач
ошибки алгоритмизации задач
ошибки программирования
недостаточное качество средств защиты
Внешние:
ошибки персонала при эксплуатации
искажения информации в каналах
сбои и отказы аппаратуры ЭВМ
изменения конфигурации системы
Меры предотвращения угроз безопасности
предотвращение ошибок в CASE -технологиях
систематическое тестирование
обязательная сертификация
Оперативные методы повышения безопасности
временная избыточность
информационная избыточность
программная избыточность
Последствия нарушения безопасности
разрушение вычислительного процесса
разрушение информации БД
разрушение текста программ
разрушение информации для потребителей
Модель анализа безопасности информационной системы при отсутствии злоумышленных угроз
МиКПО
Изображение слайда
19
Слайд 19: Оперативные методы повышения безопасности
Временная избыточность состоит в использовании некоторой части производительности ЭВМ для контроля исполнения программ и восстановления вычислительного процесса.
Информационная избыточность состоит в дублировании накопленных, исходных и промежуточных данных, обрабатываемых программой.
Программная избыточность для контроля обеспечения достоверности наиболее важных решений по обмену и обработки информации.
МиКПО
Изображение слайда
20
Последний слайд презентации: ТЕМА №4
Корректность ПС
МиКПО
КОНЕЦ ТЕМЫ №4
МиКПО
Изображение слайда
С этим файлом связано 1 файл(ов). Среди них: Rekun.docx.
Показать все связанные файлы
Подборка по базе: Общие сведения о горении и горючих веществах, пожаре и его разви, 01. Введение. Основные уравнения электродинамики.pdf, 1 Основные понятия и определения ИС.docx, Статья 3. Основные понятия, используемые в настоящем Федеральном, Тема 1. Первая помощь содержание, объем, организационные и юриди, Вредители свеклы. Основные вредители свеклы. Меры борьбы с ними., 3. Этические нормы и принципы оказания психологической помощи (1, Психическое здоровье и личное развитие. Критерии психического зд, МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ , ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3 Основные типы и форматы данных в электро
- CALS-технологии
CALS-технологии это непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного цикла изделий, или ИПИ (информационная поддержка процессов жизненного цикла изделий) — информационные технологии, используемые в управлении процессами жизненного цикла изделия или системы, в основном для сложных (высокотехнологичных и наукоёмких) образцов продукции машиностроения и иных объектов техники.
В общем виде CALS-технологии — это процесс создания единого информационного пространства в отдельно взятой системе обеспечения жизненного цикла продукции. С развитием производственных систем возникла необходимость разработки механизмов и процедур оперативного обмена данными между различными субъектами производственных отношений на разных этапах использования изделий.
Первоначально данная концепция была реализована в вооруженных силах США для снижения объемов бумажного документооборота, повышения оперативности обратной связи между заказчиками и поставщиками вооружений и амуниции, повышении управляемости системы и снижении общих затрат на информационную область. Сама аббревиатура CALS обозначала «компьютерную поддержку поставок».
С течением времени CALS-технологии и CALS-системы значительно расширили поле своей деятельности. Различные отрасли машиностроения, строительных и транспортных сфер, область разработки проектов наукоемких производств. При этом если изначально применение ограничивалось производством и эксплуатацией, то теперь концепция действовала на всех стадиях жизненного цикла продукции.
Основные принципы CALS-технологий базируются на контроле и организации этапов существования продукции. К ним относят:
- Обеспечение системного управления (использование специальных информационных пространств);
- Минимизацию затрат на всех стадиях;
- Использование стандартных механизмов описания управляемых объектов (интеграция информационных потоков);
- Дифференциацию программных элементов на основе использования общих стандартов (данных и интерфейсов доступа) и применение платформ на коммерческой основе;
- Представление информации на безбумажной основе с приоритетом использования электронной подписи;
- Сопутствующий инжиниринг все процессов;
- Непрерывное корректирование и усовершенствование с целью создания оптимальной модели управления.
Создание информационной плоскости предполагает решение задачи на двух уровнях:
- Автоматизация отдельных элементов производства и формирование сопутствующих информационных потоков управления данными;
- Композиция различных информационных блоков (что помимо получения однородной информационной среды, гарантирует и композицию общей стратегии предприятия).
К преимуществам интегрированной среды можно отнести:
- Защиту данных во времени (обеспечение целостности);
- Обеспечение доступа к информации всех участников проекта, независимо от их положения в пространстве;
- Минимизацию потерь данных;
- Гибкость реагирования системы на внесенные коррективы (изменения доступны практически мгновенно в рамках всей системы);
- Повышение пропускной способности обработки данных;
- Широкие возможности разнообразных платформ проектирования и поддержки.
Перспективы применения CALS на промышленных предприятиях заключаются в формировании специализированной организационно-информационной среды, позволяющей:
- Значительно увеличить уровень кооперации различных производств за счет однородных стандартов обработки информации;
- Снизить влияние территориального расположения предприятий и тем самым ограничить влияние расстояний на эффективность взаимодействия;
- Создать виртуальные элементы производств, позволяющих контролировать процессы проектирования, производства и эксплуатации изделий на уровне отдельных практических задач;
- Защитить результаты работы на основе преемственности результатов работы на всех этапах жизненного цикла продукции;
- Оптимизировать затраты за счет снижения бумажных составляющих документооборота;
- Использовать «прозрачность» процессов управления и контроля, благодаря разработке интегрированных моделей;
- Создать мощную информационную поддержку всех этапов цикла производства;
- Создать общую систему стандартизации информации об изделии;
- Обеспечить требуемый уровень качества продукции.
Применение основ CALS-технологий крайне важно для соответствия уровня развития предприятия современным тенденциям на международной промышленной арене.
Примерами CALS-технологий являются цифровые методы проектирования производств, поддерживающие контроль жизненного цикла продукции (Product LifecycleManagement) — так называемые PLM-системы. К ним относят следующие классы систем:
- CAD – (Computer Aided Design) – решение задач проектирования изделий и элементов; моделирование объектов на плоскости (2D-модель) и в пространстве (3D-модель); средства получения чертежей; архивы данных по элементам конструкций и создание шаблонов документов.
- CAE – (Computer Aided Engineering) – исследование свойств объектов (при изготовлении и эксплуатации); создание проверочных систем анализа объекта по разработанной модели; оптимизация параметров объекта по заданным условиям и ограничениям.
- CAM — (Computer Aided Manufacturing) – программирование контроллеров станков с ЧПУ; исследование вариантов траектории инструмента по алгоритмам обрабатываемой поверхности; анализ геометрических конфликтов; подгонка к оборудованию.
- PDM — (Product Data Management) — хранение данных и контроль документации; создание архива образцов; обеспечение доступа к информации и ее защита.
CALS-технологии — это прежде всего методика информационной поддержки бизнес процессов, которая нашла свое применение в различных сферах производственной деятельности. Эффективность ее распространения и использования базируется на системной разработке соответствующей информационной среды. Для реализации данной цели необходимым условием является использование специальных композиционных подходов по формированию новых систем поддержки. Примером подобной компании на рынке России является НИЦ CALS-технологий «Прикладная логистика». Основные задачи компании лежат в плоскости прогрессивных платформ и нормативов их использования. Основными направлениями деятельности есть: осуществление оперативного наблюдения различных проектных данных и минимизация потерь продукции. НИЦ CALS-технологий — разработчик нескольких известных авторских платформ. Сделаем их краткий обзор.
Еще одной важной функцией вычислительных методов является управление различными ресурсами и потоками предприятия в реальном времени — материально-техническими, финансовыми, процессами складирования, персоналом, планированием и сбытом продукции. Системы, реализующие выполнение перечисленных задач относятся к ERP-системам (Enterprise Resource Planning − управление ресурсами предприятия).
Такие системы представляют новую методологию управление CALS-технологиями, которая реализует требуемый функционал на основе специальной информационной инфраструктуры.
К типовым функциям данного класса программных продуктов относят:
- Создание и контроль различных спецификаций (позволяют определить конечное изделие, учесть все необходимые ресурсы для производства);
- Управление сбытом продукции (прогноз реализации изделия на основе планов продаж);
- Анализ потребности в материалах (определение размера партий и сроков поставок, конкретных групп сырья и комплектующих);
- Организацию закупочной деятельности (формирование договоров о поставках, оптимизация складской деятельности предприятия);
- Планирование загрузки производственных мощностей (на уровне как всего предприятия, так и отдельных цехов или рабочих мест);
- Контроль финансовых ресурсов (учет и аудит финансов).
CALS-технологии в России используются на многих отечественных предприятиях, как гражданского, так и военного сектора. Электронная документация используется для многих изделий. К примеру, в авиации для самолетов, вертолетов, авиационных двигателей и комплектующих. Помимо этого, ведутся разработки систем навигации, телефонной и радио связи, управления. Применяются при проектировании и разработке автотракторной техники. Элементы системы используются на Воронежском механическом заводе, в государственной корпорации «Росатом», НПП «Аэросила», ОАО «Российские железные дороги» и др. Как видим, примеры CALS-технологии достаточно разнообразны.
2 Первичные ошибки, вторичные ошибки и их проявления
Под ошибкой в широком смысле слова понимается неправильность, погрешность или неумышленное, невольное искажение объекта или процесса. При этом подразумевается, что известно правильное или неискаженное эталонное состояние объекта, к которому относится ошибка. Считается, что если программа не выполняет того, что пользователь от нее ожидает, то в ней имеется ошибка.
Важной особенностью процесса выявления ошибок в сложных программах является отсутствие полностью определенной правильной программы-эталона, которому должен соответствовать проверяемый текст. Поэтому нельзя гарантированно утверждать, что возможно написать программу без ошибок.
Распределение выявленных ошибок
Искажения в тексте программ (первичные ошибки) являются элементами, подлежащими корректировке. Однако непосредственно наличие ошибки обнаруживаются по ее вторичным проявлениям. Искажение выходных результатов исполнения программ (вторичная ошибка) вызывает необходимость выполнения ряда операций по локализации устранению первичной ошибки (отладка программ).
Одним из критериев профессионального мастерства программистов является их способность обнаруживать и исправлять собственные ошибки. Начинающие программисты не умеют этого делать, у опытных программистов это не вызывает затруднений. Ошибки в программах делают все. Только программисты разной квалификации делают разные по сложности и количеству ошибки.
На этапе отладки программ выявляются и исправляются много ошибок, но не все. Опыт показывает, что всякая последняя найденная ошибка на самом деле является предпоследней, т.к. программисты не продумывают до конца последствия исправления найденной ошибки.
Убывание ошибок в программном обеспечении и интенсивность их обнаружения не беспредельно. После отладки в течение некоторого времени интенсивность обнаружения ошибок при самом активном тестировании снижается настолько, что разработчики попадают в зону нечувствительности к программным ошибкам и отказам. При такой интенсивности отказов программ трудно прогнозировать затраты времени, необходимые для обнаружения очередной ошибки. Создается представление о полном отсутствии ошибок в программе, о невозможности и бесцельности их поиска. Поэтому усилия на отладку сокращаются, и интенсивность обнаружения ошибок еще больше снижается. Этой предельно низкой интенсивности обнаружения отказов соответствует наработка на обнаруженную ошибку, при которой прекращается улучшение характеристик программного обеспечения на этапах его отладки и испытаний у заказчика.
Ошибку можно отнести к одному из ниже перечисленных классов:
- системные ошибки;
- ошибки в выборе алгоритма;
- алгоритмические ошибки;
- технологические ошибки;
- программные ошибки.
Системные ошибки в большом (сложном) программном обеспечении определяются, прежде всего неполной информацией о реальных процессах, происходящих в источниках и потребителях информации.
На начальных стадиях проектирования ПО не всегда удается точно сформулировать целевую задачу всей системы и требования к ней. В процессе проектирования ПО целевая функция системы уточняется и выявляются отклонения от уточненных требований, которые могут квалифицироваться как системные ошибки.
Некачественное определение требований к программе приводит к созданию программы, которая будет правильно решать неверно сформулированную задачу. В таких случаях, как правило, требуется полное перепрограммирование.
Признаком того, что создаваемая для заказчика программа может оказаться не соответствующей его истинным потребностям, служит ощущение неясности задачи. Письменная регистрация требований к программе заставляет заказчика собраться с мыслями и дать достаточно точное определение требований. Всякие устные указания являются заведомо ненадежными и часто приводят к взаимному недопониманию.
При автономной и в начале комплексной отладки ПО доля найденных системных ошибок в нем невелика (примерно 10%), но она существенно возрастает (до 35—40%) на завершающих этапах комплексной отладки. В процессе эксплуатации преобладающими являются системные ошибки (примерно 80% всех ошибок). Следует отметить также большое количество команд и групп программ, которые корректируются при исправлении каждой системной ошибки.
Ошибки в выборе алгоритма. В настоящее время накоплен значительный фонд алгоритмов для решения типовых задач.
К сожалению, часто плохой выбор алгоритма становится очевидным лишь после его опробования. Поэтому все же следует уделять внимание и время выбору алгоритма, с тем, чтобы впоследствии не приходилось переделывать каждую программу.
Во избежание выбора некорректных алгоритмов, необходимо хорошо ознакомиться с литературой по своей специальности.
К алгоритмическим ошибкам следует отнести, прежде всего, ошибки, обусловленные некорректной постановкой функциональных задач, когда в спецификациях не полностью оговорены все условия, необходимые для получения правильного результата. Эти условия формируются и уточняются в значительной части в процессе тестирования и выявления ошибок в результатах функционирования программ.
К алгоритмическим ошибкам следует отнести также ошибки связей модулей и функциональных групп программ. Их можно квалифицировать как ошибки некорректной постановки задачи. Алгоритмические ошибки проявляются в неполном учете диапазонов изменения переменных, в неправильной оценке точности используемых и получаемых величин, в неправильном учете связи между различными переменными, в неадекватном представлении формализованных условий решения задачи в спецификациях или схемах, подлежащих программированию и т.д. Эти обстоятельства являются причиной того, что для исправления каждой алгоритмической ошибки приходится изменять иногда целые ветви программного обеспечения, т.е. пока еще существенно больше операторов, чем при исправлении программных ошибок.
Алгоритмические ошибки значительно труднее поддаются обнаружению методами формализованного автоматического контроля. Вот почему необходимо тщательным образом продумывать алгоритм прежде, чем транслировать его в программу.
Некоторые программисты проверяют алгоритм следующим образом. Через несколько дней после составления алгоритма они повторно обращаются к описанию задачи и составляют алгоритм заново. Затем сличают оба варианта. Такой шаг на первый взгляд может показаться пустой тратой времени, однако всякая ошибка на уровне алгоритма может в дальнейшем обернуться катастрофой и повлечь основательный пересмотр программы.
Технологические ошибки — это ошибки документации и фиксирования программ в памяти ЭВМ. Они составляют 5—10 % от общего числа ошибок, обнаруживаемых при отладке. Большинство технологических ошибок выявляются автоматически формализованными методами (например, транслятором).
Программные ошибки. Языки программирования — это искусственные языки, созданные человеком для описания алгоритмов. Все предложения таких языков строятся по строгим синтаксическим правилам, обеспечивающим однозначное их понимание, что позволяет поручать расшифровку алгоритма ЭВМ, построенного по правилам семантики.
10.1. Общие
особенности дефектов, ошибок и рисков
в сложных программных средствах
10.2. Причины
и свойства дефектов, ошибок и модификаций
в сложных программных средствах
10.3. Риски
в жизненном цикле сложных программных
средств
10.4. Риски
при формировании требований к
характеристикам сложных программных
средств
Статистика
ошибок и дефектов в комплексах программ
и их характеристики
в
конкретных типах проектов ПС могут
служить ориентирами
для
разработчиков при распределении ресурсов
в жизненном цикле ПС
и предохранять их от излишнего оптимизма
при оценке достигнутого качества
программных продуктов. Источниками
ошибок в ПС являются специалисты
— конкретные люди с их индивидуальными
особенностями, квалификацией, талантом
и опытом. При этом можно выделить
предсказуемые
модификации, расширения и совершенствования
ПС и
изменения,
обусловленные
выявлением случайных, непредсказуемых
дефектов и ошибок.
Вследствие
этого плотность потоков и размеры
необходимых корректировок
в модулях и компонентах при разработке
и сопровождении ПС могут
различаться в десяток раз. Однако в
крупных комплексах программ статистика
и распределение типов выполняемых
изменений для коллективов разных
специалистов нивелируются и проявляются
достаточно общие закономерности, которые
могут использоваться как ориентиры при
их выявлении и систематизации. Этому
могут помогать оценки типовых дефектов,
модификаций и корректировок путем их
накопления и обобщения по опыту создания
определенных классов ПС в конкретных
предприятиях.
К
понятию
«риски» относятся
негативные события и их величины,
отражающие потери, убытки или ущерб от
процессов или продуктов, вызванные
дефектами при
проектировании требований, недостатками
обоснования проектов ПС, а также при
последующих этапах разработки, реализации
и всего жизненного цикла комплексов
программ. В ЖЦ ПС не всегда
удается достигнуть требуемого
положительного эффекта и может проявляться
некоторый ущерб — риск в создаваемых
проектах, программных
продуктах и их характеристиках. Риски
проявляются, как негатив-ные
последствия дефектов функционирования
и применения ПС, которые
способны нанести ущерб системе, внешней
среде или пользователю в результате
отклонения характеристик объектов или
процессов от заданных требованиями
заказчика, согласованными с разработчиками.
Оценки
качества программных средств могут
проводиться с двух позиций: с позиции
положительной эффективности
и непосредственной адекватности
их характеристик назначению, целям
создания и применения,
а также с негативной
позиции возможного
при этом ущерба — риска от
использования ПС или системы. Показатели
качества преимущественно
отражают положительный эффект от
применения системы или ПС и основная
задача разработчиков проекта состоит
в обеспечении высоких значений
качества. Риски характеризуют возможные
негативные
последствия дефектов или
ущерб пользователей при применении и
функционировании ПС и системы, и задача
разработчиков сводится к сокращению
дефектов и ликвидации рисков. Поэтому
методы и системы управления качеством
в жизненном цикле ПС близки к методам
анализа и управления рисками
проектов комплексов программ, они должны
их дополнять и совместно
способствовать совершенствованию
программных продуктов и систем на их
основе.
Характеристики
дефектов и рисков непосредственно
связаны с достигаемой
корректностью, безопасностью и надежностью
функционирования
программ и помогают:
-
оценивать
реальное состояние проекта и планировать
необходимую трудоемкость и длительность
для его положительного завершения; -
выбирать
методы и средства автоматизации
тестирования и отладки программ,
адекватные текущему состоянию разработки
и сопровождения
ПС, наиболее эффективные для устранения
определенных видов дефектов и рисков; -
рассчитывать
необходимую эффективность контрмер и
дополнительных
средств оперативной защиты от
потенциальных дефектов и невыявленных
ошибок;
— оценивать
требующиеся ресурсы ЭВМ по расширению
памяти и производительности, с учетом
затрат на реализацию контрмер при
модификации и устранении ошибок и
рисков.
Понятие
ошибки в программе —
в
общем случае под ошибкой подразумевается
неправильность,
погрешность или неумышленное искажение
объекта или процесса, что может быть
причиной
ущерба —риска
при
функционировании
и применении программы. При этом
предполагается, что
известно
правильное, эталонное состояние объекта
или процесса, по
отношению к которому может быть определено
наличие отклонения — ошибки
или дефекта. Исходным эталоном для
любого ПС являются спецификация
требований заказчика или потенциального
пользователя, предъявляемых
к программам. Подобные документы
устанавливают состав, содержание
и значения результатов, которые должен
получать пользователь при
определенных условиях и исходных данных.
Любое отклонение результатов
функционирования программы от
предъявляемых к ней требований и
сформированных по ним эталонов-тестов,
следует квалифицировать как ошибку
—
дефект
в программе,
наносящий
некоторый ущерб. Различия между ожидаемыми
и полученными результатами функционирования
программ могут быть следствием ошибок
не только в созданных программах, но и
ошибок в первичных требованиях
спецификаций, явившихся
базой при создании эталонов-тестов. Тем
самым проявляется объективная
реальность, заключающаяся в невозможности
абсолютной корректности и полноты
исходных спецификаций и эталонов для
сложных проектов
ПС.
На
практике в процессе ЖЦ ПС исходные
требования поэтапно уточняются,
модифицируются, расширяются и
детализируются по согласованию
между заказчиком и разработчиком. Базой
таких уточнений являются неформализованные
представления и знания специалистов-заказчиков
и
разработчиков, а также результаты
промежуточных этапов проектирования.
Однако установить некорректность таких
эталонов еще труднее, чем обнаружить
дефекты в сопровождаемых программах,
так как принципиально отсутствуют
формализованные данные, которые можно
использовать как исходные. В процессе
декомпозиции и верификации исходной
спецификации
требований на ПС возможно появление
ошибок в спецификациях
на группы программ и на отдельные модули.
Это способствует расширению спектра
возможных дефектов и вызывает необходимость
со-
здания
гаммы методов и средств тестирования
для выявления некорректностей в
спецификациях на компоненты разных
уровней.
Важной
особенностью процесса выявления ошибок
в программах является отсутствие
полностью определенной программы-эталона,
которой
должны соответствовать текст и результаты
функционирования разрабатываемой
программы. Поэтому установить наличие
и локализовать дефект непосредственным
сравнением с программой без ошибок в
большинстве
случаев невозможно. При отладке и
тестировании обычно сначала обнаруживаются
вторичные
ошибки
ириски,
т.е.
последствия и результаты
проявления некоторых внутренних дефектов
или некорректностей программ
(рис. 10.1). Эти внутренние дефекты
следует
квалифицировать как первичные
ошибки
или причины обнаруженных аномалий
результатов. Последующая
локализация и корректировка таких
первичных ошибок должна
приводить к устранению ошибок,
первоначально обнаруживаемых в
результатах функционирования программ.
Потери
эффективности и риски программ за счет
неполной корректности в первом приближении
можно считать прямо пропорциональными
(с
коэффициентом) вторичным ошибкам в
выходных результатах. Типичным является
случай, когда одинаковые по величине и
виду вторичные ошибки
в различных результирующих данных
существенно различаются по своему
воздействию на общую эффективность и
риски применения комплекса программ.
Это влияние вторичных ошибок, в лучшем
случае, можно
оценить методами экспертного анализа
при условии предварительной, четкой
классификации видов возможных первичных
ошибок в программах
и выходных величин. Таким образом, оценка
последствий, отражающихся
на вторичных ошибках и функционировании
программ, может, в
принципе,
производиться по
значениям ущерба —
риска
вследствие неустраненных их причин —
первичных
ошибок в программе. Вторичные
ошибки являются определяющими для
эффективности функционирования
программ, однако не каждая первичная
ошибка вносит заметный вклад в выходные
результаты. Вследствие этого ряд
первичных ошибок может
оставаться необнаруженным и, по существу,
не влияет на функциональные
характеристики ПС.
Появление
ошибок в программах, естественно,
предшествует их обнаружению и устранению
на основе вторичных проявлений. Наибольшее
число
первичных ошибок вносится на этапах
системного анализа и разработки
модификаций программ. При этом на долю
системного анализа приходятся наиболее
сложные для обнаружения и устранения
дефекты. На последующих этапах разработки
изменений ПС ошибки вносятся и устраняются
в программах в процессе их корректировки
по результатам тестирования. Общие
тенденции состоят в быстром росте затрат
на выполнение каждого изменения на
последовательных этапах процессов
модификации
программ.
При
системном анализе модификаций
интенсивность обнаружения ошибок
относительно невелика, и ее трудно
выделить из процесса проектирования
ПС. Интенсивность проявления и обнаружения
вторичных ошибок
наиболее велика на этапе активного
тестирования и автономной отладки
программных компонентов. Затем она
снижается приблизительно экспоненциально.
Различия интенсивностей устранения
первичных ошибок, на основе их вторичных
проявлений, и
внесения первичных ошибок
при
корректировках программ определяют
скорость достижения заданного качества
версий ПС. Уровень серьезности последствий
ошибок варьирует
от классов проектов и от предприятия,
но, в общем, можно разделить ошибки
на три уровня.
Небольшими
ошибками называют
такие, на которые средний пользователь
не обратит внимания при применении ПС
вследствие отсутствия их проявления
и последствия которых обычно так и не
обнаруживаются. Небольшие ошибки могут
включать орфографические ошибки на
экране, пропущенные разделы в справочнике
и другие мелкие проблемы. Такие ошибки
никогда не помешают выпуску и применению
версии системы и программного
продукта. По десятибалльной шкале рисков
небольшие ошибки находятся в пределах
от 1 до 3-го приоритета (см. ниже).
Умеренными
ошибками называют
те, которые влияют на конечного
пользователя, но имеются слабые
последствия или обходные пути, позволяющие
сохранить достаточную функциональность
ПС. Это такие дефекты,
как неверные ссылки на страницах,
ошибочный текст на экране и даже сбои,
если эти сбои трудно воспроизвести и
они не оказывают влияния на существенное
число пользователей. Некоторые умеренные
ошибки, возможно,
проникают в конечный программный
продукт. Ошибки, которые можно
исправить на этом уровне, следует
исправлять, если на это есть время
и возможность. По десятибалльной шкале
умеренные ошибки находятся
в диапазоне от 4 до 7-го приоритета.
Критические
ошибки останавливают
выпуск версии программного продукта.
Это могут быть ошибки
с высоким влиянием, которые
вызывают сбой
в системе или потерю данных, отражаются
на надежности и безопасности
применения ПС, с которыми никогда не
передается комплекс программ
пользователю. По десятибалльной шкале
— от 8 до 10-го приоритета.
Совокупность
ошибок, дефектов и последствий модификаций
проектов
крупномасштабных комплексов программ
можно упорядочить и условно представить
в виде перевернутой пирамиды в зависимости
от потенциальной
опасности и возможной величины
корректировок их последствий — рис.
10.2. В верхней части перечня расположены
модификации, дефекты
и ошибки, последствия которых обычно
требуют наибольших затрат
ресурсов для реализации изменений, и
они постепенно сокращаются
при снижении по перечню. Такое представление
величины типов корректировок программ
и данных полезно использовать как
ориентир для
учета
необходимых ресурсов при разработке и
сопровождении ПС, однако оно может
содержать значительные отклонения при
упорядочении статистических данных
реальных проектов. Каждому типу
корректировок соответствует
более или менее определенная категория
специалистов, являющихся источником
изменений данного типа (таблица 10.1).
Такую корреляцию
целесообразно рассматривать и учитывать
как общую качественную тенденцию
при анализе и поиске их причин.
Таблица
10.1
Специалисты— |
Типы |
Заказчики |
Дефекты |
Менеджер |
Дефекты, |
Менеджер-архитектор |
Ошибки |
Проблемно-ориентированные |
Системные |
Спецификаторы |
Алгоритмические |
Разработчики |
Программные |
Системные |
Системные |
Тестировщики |
Программные |
Управляющие |
Ошибки |
Документаторы |
Дефекты |
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Первичная ошибка
Cтраница 1
Первичные ошибки можно разделить на скалярные и векторные. Первичные ошибки могут быть также классифицированы по закономерности их появления на систематические, случайные, грубые. Систематическими называют ошибки постоянные по величине во всех экземплярах механизмов или изменяющиеся по определенному закону.
[1]
Первичные ошибки, определенные в линейной теории точности, рассматриваются в данный момент в виде случайных величин или случайных функций. Зная законы распределения первичных ошибок и пользуясь аппаратом нелинейной теории точности, можно еще в стадии проектирования механизмов установить их влияние на точность работы механизмов в процессе эксплуатации и подобрать оптимальные соотношения параметров и звеньев для достижения заданной точности.
[2]
Первичные ошибки могут быть скалярными и векторными, плоскими и пространственными. Плоская векторная ошибка может быть заменена двумя скалярными, пространственная — тремя скалярными.
[3]
Первичные ошибки могут быть скалярными или векторными, плоскими и пространственными. Плоская векторная ошибка может быть заменена двумя скалярными, пространственная — тремя скалярными.
[4]
Первичные ошибки, вызванные неточностью изготовления деталей, называются технологическими ошибками, а ошибки, козникшие в процессе работы механизма из-за износа, тепловых и силовых деформаций, — эксплуатационными.
[5]
Первичные ошибки — на той стадии, когда происходит первичное преобразование контролируемой категории в фиксированную запись в некотором документе или при формировании кодограммы. Первичное преобразование в настоящее время в большинстве случаев производится вручную.
[6]
Первичные ошибки могут быть скалярными или векторными, плоскими и пространственными. Плоская векторная ошибка может быть заменена двумя скалярными, пространственная — тремя скалярными.
[7]
Первичные ошибки от зазоров обозначаются значком /, который ставится у знаков суммирования ошибок.
[8]
Систематические первичные ошибки ( деформации деталей) вычисляются по исходным формулам этих ошибок.
[9]
Обычно первичные ошибки отсчитывают не от произвольно выбранных осей, а от координатных, связанных с элементами кинематических пар.
[10]
Рассмотренные первичные ошибки по-разному влияют на суммарную ошибку как по самой своей природе, так и вследствие положения их в различных участках цепи механизма. Необходимо установить связь между величиной первичной ошибки и величиной соответствующей составляющей в суммарной ошибке механизма.
[11]
Первичные ошибки сложного механизма складываются из первичных ошибок составляющих элементарных механизмов. Для определения коэффициентов влияния этих ошибок требуются некоторые простейшие преобразования.
[12]
Рассмотрим первичные ошибки, вызванные погрешностями производства.
[13]
Все первичные ошибки разделяются также на систематические и случайные. Случайные ошибки возникают при изготовлении в зависимости от ряда факторов и проявляются в рассеянии размеров однотипных деталей. Значение каждой из случайных ошибок невозможно заранее предвидеть.
[14]
Поскольку отдельные первичные ошибки в партии механизмов являются случайными функциями, то и ошибка положения, характеризующая собой показатель точности партии механизмов, также должна быть представлена в виде случайной функции.
[15]
Страницы:
1
2
3
4
Погрешность позиционирования промышленного робота. Первичные ошибки. Погрешности обобщенных координат
Страницы работы
Содержание работы
13 ПОГРЕШНОСТЬ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ
ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА
Движение реального механизма всегда отличается от
движения теоретического (идеального) механизма. Это характерно и для
исполнительных устройств промышленных роботов. При выполнении технологической
операции действительное движение рабочего органа отличается от расчетного. Его
положение, скорость и ускорение в любой точке реализуемой им траектории в общем
случае могут не совпадать с расчетными. Разность между действительным и
расчетным положениями рабочего органа называют погрешностью позиционирования
исполнительного устройства промышленного робота. Погрешность позиционирования
характеризует точность ПР и является одной из основных характеристик ПР.
Основными причинами возникновения погрешности позиционирования являются:
— первичные ошибки;
— ошибки обобщенных координат.
13.1 Первичные ошибки
Первичными ошибками (ПО) называют отклонения линейных размеров звеньев и
формы их продольных осей от заданных значений.
На рис.1,а показана первичная ошибка Δlдлины l
звена, возникающая в
результате отклонения его линейного размера, на рис.1,б — первичная ошибка Δl.
длины lзвена, возникающая в результате отклонения
формы продольной оси от прямой линии.
Рис.1
Первичные ошибки возникают при изготовлении деталей
звеньев (технологические первичные ошибки) и в процессе эксплуатации
исполнительного устройства (температурные, силовые и износные
ПО). В результате наличия этих ошибок фактические размеры
звеньев, определяющие положения рабочего органа в пространстве, отличаются от
идеальных, на основании которых составлены расчетные алгоритмы и действительное
положение рабочего органа отличается от расчетного. Решающую роль в образовании
первичных ошибок играют технологические первичные ошибки. На величину первичных
ошибок имеются специальные стандарты (допуски), ограничивающие их максимальные
значения.
Результат действия каждой первичной ошибки на величину
погрешности позиционирования рабочего органа промышленного робота можно
определить независимо от действия других первичных ошибок. Значение
результирующей погрешности позиционирования вычисляют в соответствии с
принципом суперпозиции.
Первичные ошибки делят на систематические и случайные,
скалярные и векторные.
Систематическими называют ошибки, которые во всех деталях данной
партии остаются постоянными. Причины возникновения систематических ошибок могут
быть обнаружены и устранены.
Случайными называют ошибки, которые во всех деталях данной
партии имеют различные значения. Они возникают при действии многочисленных, не
поддающихся учету причин, связанных с оборудованием, инструментом, качеством
материала, состоянием внешней среды и квалификацией рабочего. Под влиянием этих
факторов происходит рассеивание действительных размеров относительно
номинальных.
Скалярные первичные ошибки относят к параметрам звена, имеющим
определенное номинальное значение (например, ошибка размера звена). В
конкретном экземпляре партии одинаковых механизмов каждая скалярная ошибка
имеет вполне определенное значение, знак и направление. Во всей партии та же
ошибка случайна, так как ее значение изменяется в пределах допуска от одного
экземпляра к другому.
Векторные первичные ошибки относят к нулевым параметрам
механизмов, т.е. к параметрам, номинальные значения которых равны нулю
(например, эксцентриситет). Они характеризуются модулем и направлением и всегда
случайны, так как их направления становятся известными только после образования
механизма.
13.2 Погрешности обобщенных координат
Погрешности обобщенных координат включают в себя ряд
ошибок.
1. Ошибка ввода обобщенной координаты. Для
осуществления движения рабочего органа необходимо от системы управления при
помощи автономных двигателей задать движения нескольким или всем звеньям
исполнительного устройства промышленного робота. Так как система управления и
двигатели работают с погрешностями, то в результате управление осуществляется
неточно и действительные движения звеньев отличаются от расчетных. Разность
между действительным и расчетным значением обобщенной координаты, вызванная
погрешностью работы системы управления и двигателя представляет собой ошибку
ввода обобщенной координаты Δq»j.
Ошибки ввода являются случайными величинами не
зависящими от конфигурации исполнительного устройства ПР и их определяют
независимо для каждого звена. Учет взаимного расположения звеньев необходим
только на этапе суммирования.
2. Существенное влияние на возникновение отклонений
движения рабочего органа от расчетного оказывают погрешности, вызванные
упругими свойствами (податливостью) передаточных механизмов
приводов Δq’j и функциональных
звеньев исполнительного устройства Δφj. Особенно это характерно для разомкнутых
исполнительных устройств большой протяженности и грузоподъемности (рис.2).
Рис.2
Погрешности исполнительного устройства, обусловленные
его упругими свойствами, не случайны, являются функцией нагрузки, приложенной к
нему, и зависят от его конфигурации.
Похожие материалы
- Расчет показателей надежности и производительности автоматической линии с жесткой транспортной связью
- Основные этапы проектирования роботов и РТС и их содержание. Принципы проектирования промышленных роботов
- Роботы и робототехнические системы. Изучение роботизированного технологического комплекса сборки узлов автоматических систем. Назначение, состав, конструкция
Информация о работе
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание — внизу страницы.