Многоуровневая и всесторонняя оценка автомобиля с помощью краш-теста

• Обозначения и сокращения
• Введение
• 1. Анализ испытываемых средств
• 2. Выбор методов и средств испытаний
• 3. Выбор прикладного программного обеспечения для обработки данных
• 4.1 Общие сведения
• 4.2 Назначение ПО
• 4.3 Цели создания ПО
• 4.4 Характеристики объектов ПО
• 4.5 Требования к ПО
• 4.6 Состав и содержание работ по созданию ПО
• 4.7 Порядок контроля и приемки ПО
• 4.8 Требования к составу и содержанию работ по подготовке объекта к вводу ПО в действие
• 4.9 Требования к документированию
• 4.10 Источники разработки
• Заключение
• Список используемой литературы

Обозначения и сокращения

ПО — программное обеспечение

ТЗ — техническое задание

КТ — краш-тест

ЕСКД — единая система конструкторской документации

ЕСТД — единая система технической документации

Аварии уносят жизни более миллиона людей ежегодно и травмируют еще 38 миллионов человек, 5 миллионов из которых — серьёзно. Количество смертельных исходов на дорогах делает аварии самой главной причиной смертности и серьезных травм молодых людей в возрасте от 15 до 44 лет.

Насколько безопасна новая или подержанная машина, которую Вы собираетесь купить? С появлением подушек безопасности и началом проведения краш-тестов для оценки безопасности автомобилей, число погибших и травмированных людей на дорогах во многих странах значительно снизилось.

Краш-тест — специальное испытание автомобилей на прочность. Проводятся такие исследования, как правило, в специальных центрах с использованием особого оборудования. В отличие от первых исследований такого типа, при проведении которых использовались животные или трупы людей, сегодня для КТ используются манекены, оснащенные специальными датчиками, по показаниям которых можно делать выводы о предполагаемых травмах. Более разнообразными стали и сами испытания — кроме простого лобового столкновения имитируется также боковое столкновение, фронтальное со смещением, а также тест на опрокидывание. Стоит отметить, что самое простое и дешевое исследование — это КТ на лобовое столкновение.

Бесспорно, при разработке каждой модели автомобиля большое внимание уделяется надежности и удобству, но внимание специалистов сосредоточено и на безопасности, проверку которой призван обеспечить КТ. Целая армия специалистов, основываясь на теоретических знаниях и практических расчетах, трудится над созданием безопасной модели автомобиля, и, чтобы подтвердить заявленный класс, он в обязательном порядке должен пройти КТ. Стоит отметить, что это не просто прихоть производителя, с целью увеличения рейтинга, а обязательство, продиктованное современными условиями. Оценить уровень безопасности автомобиля во время аварии позволяет только КТ — в этом случае производитель не только демонстрирует свои преимущества, но и выявляет недоработки, которые можно исключить перед тем, как начать серийный выпуск автомобиля.

При прохождении автомобилем КТ специалисты оценивают степень риска и возможных повреждений во время аварии, с которыми могут столкнуться водитель и пассажиры авто, а также пешеходы. Многоуровневая и всестороння оценка во время КТ позволяет исключить возможность получения серьезной травмы, а автомобиль — оценить по достоинству. Оценка может происходить на основе сравнения показателей, которые в итоге превратятся в оценку уровня безопасности автомобиля.

1. Анализ испытываемых средств

Создать новую модель автомобиля привлекательной для потенциального покупателя весьма требовательный и конкурентный бизнес. Производители не досыпают ночей в трудах над созданием новых внедорожников, седанов и хэтчбэков с одной лишь целью — сделать их куда привлекательнее, чем автомобили конкурентов. Чтобы убедиться в том, что автомобиль удовлетворяет все потребности покупателя и превосходит автомобиль конкурентов, производители должны испытать свой автомобиль в разных условиях. Испытания — это экспериментальное определение количественных и (или) качественных характеристик свойств объекта испытаний как результата воздействия на него, при его функционировании, при моделировании объекта и (или) воздействий. В последнее время с увеличением плотности автомашин на дорогах, проблема дорожной безопасности стоит остро. Сегодня, как никогда раньше, именно уровень безопасности определяет объем продаж автомобилей. Это — один из основных критериев принятия решения покупателями автомобилей.

Получение надежных и точных сравнительных данных по показателям безопасности отдельных моделей автомобилей имеет жизненно важное значение для покупателей автомобилей.

В соответствии с требованиями законодательства, все новые модели автомобилей перед поступлением в продажу должны подвергаться определенным испытаниям на уровень безопасности. Законодательство устанавливает минимальные стандартные требования по безопасности новых автомобилей.

2. Выбор методов и средств испытаний

КТ (от англ. crash test) — это проверка автомобилей на безопасность. КТ представляет собой воспроизведение в лабораторных условиях дорожно-транспортного происшествия. Целью КТ является уточнение степени повреждений, которые получают в ДТП автомобили, пассажиры и пешеходы. Для этого в машину помещают специальные манекены с датчиками.

В частности, КТ, выбранный в данной курсовой работе, имитирующий ситуацию лобового и бокового столкновения на дороге (рис. 1,2), позволяет определить степень и характер повреждений всех, кто мог находиться в данный момент в салоне, а также степень повреждения автомобиля.

Как правило, конструкция автомобиля демонстрирует прочность, а это добавляет очков уровню безопасности автомобиля. Другими словами КТ позволяет определить, что случись такая авария на дороге в реальности, то у пассажиров и водителя есть шансы на то, чтобы остаться в живых.

Рассмотрим процедуру тестирования автомобилей подробно. Краш тест представляет собой лобовое столкновение на скорости 64 километра в час в объект шириной 1 метр и длинной 54 сантиметра с объемом перекрытия в 40% (такой процент был выбран исходя из анализа данных по авариям по всему миру). Второй этап — это боковое столкновение на скорости 50 километров в час объектом, установленным на платформу, весом в 950 кг, которая движется. Тележка размерами полтора метра в ширину и полметра в длину врезается в переднюю дверь со стороны водителя. Тесты происходят в различных условиях. Модели, находящиеся в салоне автомобиля во время тестов представляют собой точную копию комплекции среднестатистического человека. В тоже время в салоне могут находиться как макеты взрослого человека, так и ребенка.

Датчики, расположенные на манекенах фиксируют уровень нагрузки на разные части тела во время удара. Например, если датчик шеи во время столкновения зашкалил — значит у водителя просто-напросто оторвёт голову. А если показал высокие «цифры» на руках — будут переломы.

Это полноценное искусственное моделирование аварии, при которой машина получает повреждения механического характера разной степени тяжести. Это помогает выявить возможные последствия для машины и пассажиров во время ДТП.

Рисунок 2.1

Рисунок 2.2

3. Выбор прикладного программного обеспечения для обработки данных

ПО — это все или часть программ, процедур, правил и соответствующей документации системы обработки информации.

При создании ПО для проведения и управления КТ будут использоваться такие среды программирования как LabVIEW и C++.

LabVIEW (англ. Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) — это среда разработки и платформа для выполнения программ, созданных на графическом языке программирования «G» фирмы National Instruments (США). В настоящее время существуют версии для UNIX, Linux, Mac OS и пр., а наиболее развитыми и популярными являются версии для Microsoft Windows.

LabVIEW используется в системах сбора и обработки данных, а также для управления техническими объектами и технологическими процессами. Идеологически LabVIEW очень близка к SCADA-системам, но в отличие от них в большей степени ориентирована на решение задач не столько в области АСУ ТП, сколько в области АСНИ.

C++ - компилируемый статически типизированный язык программирования общего назначения.

Поддерживает такие парадигмы программирования как процедурное программирование, объектно-ориентированное программирование, обобщенное программирование, обеспечивает модульность, раздельную компиляцию, обработку исключений, абстракцию данных, виртуальные функции. Являясь одним из самых популярных языков программирования, C++ широко используется для разработки программного обеспечения. Область его применения включает создание операционных систем, разнообразных прикладных программ, драйверов устройств, а также развлекательных приложений (игр).

4. Разработка технического задания

ТЗ — это перечень требований, условий, целей и задач, поставленных Заказчиком, которые учитываются при разработке проекта. ТЗ — это исходный документ на проектирование технического объекта. ТЗ устанавливает основное назначение разрабатываемого объекта, его технические и тактико-технические характеристики, показатели качества и технико-экономические требования, предписание по выполнению необходимых стадий создания документации (конструкторской, технологической, программной и т. д.) и её состав, а также специальные требования. ТЗ как исходный документ на создание чего-то нового существует во всех областях деятельности, различаясь по названию, содержанию, порядку оформления и т. п. (например, проектное задание в строительстве, боевое задание, домашнее задание, договор на литературное произведение и т. д.)" .

— ТЗ на ПО имеет следующую структуру:

— общие сведения;

— назначение и цели создания ПО;

— характеристики объектов ПО;

— требования к ПО;

— состав и содержание работ по созданию ПО;

— порядок контроля и приемки ПО;

— требования к составу и содержание работ по подготовке объекта к вводу ПО в действие;

— требования к документированию;

— источники разработки.

краш тест автомобиль программный

4.1 Общие сведения

Полное наименование ПО: Получение и обработка данных и параметров краш-теста.

Краткое наименование ПО: ПОДПК 1.0

Работа выполняется на основании договора № 9 от 13.04.05 между Заказчиком и Исполнителем

Заказчик: ЧП «ПромСтрой Инвест»

Адрес фактический: Россия, г. Москва, ул. Ленинградская 9, индекс 55 031

Телефон/Факс: +380 777 853 290

Разработчик: Гурецкий А. В.

Адрес фактический: г. Севастополь, ул. Машинистов 98, индекс 99 055

Телефон/Факс: +380 956 483 793

Сроки начала и окончания работ по разработке данного ПО регламентируются на основании договора от момента заключения договора до 01.01.2014. Если же по какой либо причине Разработчик не может справиться в данный срок, считается уместным откорректировать срок окончания на любом из этапов выполнения работы.

Результаты работ по созданию ПОДПК сдаются Разработчиком поэтапно в соответствии с календарным планом Проекта. По окончании каждого из этапов работ Разработчик передает Заказчику соответствующие отчетные документы о выполненной работе на этапах, состав которых определены Договором.

4.2 Назначение ПО

ПО «ПОДПК 1.0» предназначено для:

— обеспечения сбора, обработки, систематизации и хранения информации с датчиков и камер;

— расчета показателей безопасности автомобиля;

— диагностики и выявления повреждений автомобиля.

4.3 Цели создания ПО

При разработке и создании ПО «ПОДПК 1.0» были преследованы следующие цели:

— уменьшение риска попадания на авторынки небезопасных автомобилей;

— повышение качества (полноты, точности, своевременности) получения информации об объекте испытания;

— сокращение количества времени на проведение испытаний и обработку результатов испытаний;

— обеспечение сбора и первичной обработки исходной информации, необходимой для подготовки отчетности;

4.4 Характеристики объектов ПО

Заказчиком является частное предприятие, занимающееся проведением испытаний автомобилей на безопасность. Предприятие Заказчика имеет следующую организационную структуру:

— отдел, ответственный за монтаж необходимых датчиков и устройств;

— отдел, ответственный за функционирования испытательной системы;

— отдел, ответственный за проведение испытаний;

— отдел, ответственный за снятие показаний с датчиков и обработку информации.

Для нормального функционирования и работоспособности ПОДПК 1.0 персональный компьютер должен иметь оперативную память не менее 1Гб, частоту процессора не менее 2ГГц. ПОДПК также может использоваться в таких ОС, как: Solaris, FreeBSD, Unix, Linux, Microsoft Windows, Mac OS.

4.5 Требования к ПО

— в качестве протокола взаимодействия между компонентами ПО на транспортно-сетевом уровне необходимо использовать протокол TCP/IP;

— для обеспечения высокой надежности функционирования ПО должно обеспечивать выполнение требований по диагностированию его состояния;

— для минимализации потерь информации, в случае возникновения аварийной ситуации (сбой в электроснабжении, ошибки операционной системы и т. д.) ПО должно осуществлять периодическое автосохранение данных;

— надежность ПО обеспечивается за счет проведения комплекса мероприятий отладки, поиска и исключения ошибок, а также ведение журнала системных сообщений и ошибок для последующего анализа и изменения конфигурации;

— ПО должно обеспечивать удобный для конечного пользователя интерфейс отвечающий следующим требованиям: интерфейс должен быть типизирован, должно быть обеспеченно наличие локализованного (русскоязычного) интерфейса пользователя, для наиболее частых операций должны быть предусмотрены «горячие» клавиши, при возникновении ошибок в работе ПО на экран монитора должно выводится сообщение с наименованием ошибки и с рекомендациями по ее устранению на русском языке;

— обеспечение информационной безопасности ПО должно удовлетворять следующим требованиям: защита ПО должна обеспечиваться комплексом программно-технических средств и поддерживающих их организационных мер, программно-технические средства защиты не должны существенно ухудшать основные функциональные характеристики ПО;

— ПО может быть свободно использовано в Украине без опасности нарушения действующих на ее территории патентов исключительного права, принадлежащего третьим лицам.

4.6 Состав и содержание работ по созданию ПО

Работы по созданию ПО выполняются в три этапа:

— Проектирование и разработка эскизного проекта, разработка технического проекта. Продолжительность работ составляет 3 месяца.

— разработка рабочей документации в течение одного месяца;

— ввод в действие. Продолжительность работ по вводу 20дней.

Конкретные сроки выполнения этапов разработки и создания ПО определяются в договоре на выполнение работ по разработке ТЗ. Юридические и физические лица, ответственные за поэтапное выполнение работ указываются в договоре.

4.7 Порядок контроля и приемки ПО

Основная задача контроля качества ПО — предупреждение, выявление, устранение причин, отклонений, которые могут привести к несоответствию ожиданий Заказчика с выполненными Исполнителем работами.

Заказчик вправе осуществлять контроль за ходом и качеством выполняемых работ, соблюдением сроков их выполнения (графика), качеством предоставленных Исполнителем материалов, а также правильностью использования Исполнителем материалов Заказчика.

Состав, объем, и методы предварительных испытаний ПО определяются документом «Программа и методика испытаний»

Состав, объем, и методы опытной эксплуатации ПО определяются документом «Программа опытной эксплуатации»

Состав, объем, и методы приемочных испытаний ПО определяются документом «Программа и методика испытаний» .

Результаты испытаний обобщаются в итоговом едином протоколе, на основании которого делают заключение о соответствии системы требованиям Технического задания на создание ПО, и возможности оформления акта приемки ПО в постоянную эксплуатацию. По результатам приемочных испытаний составляются и подписываются:

— Протоколы испытаний по каждому объекту испытаний;

— Итоговый Протокол испытаний о возможности оформления;

— Акт приемки ПО в постоянную эксплуатацию;

4.8 Требования к составу и содержанию работ по подготовке объекта к вводу ПО в действие

Перед началом этапа «Разработка рабочей документации. Адаптация ПО» должны быть выполнены следующие работы:

— осуществлена подготовка помещения для размещения испытательного оборудования (ударного стенда, датчиков, авто и т. д.) в соответствии с требованиями, приведенными в ТЗ;

— работы по независимости программных средств от используемых операционных сред;

— работы по защите информации от несанкционированного доступа;

— осуществлена закупка и установка необходимого испытательного оборудования;

— организовано необходимое сетевое взаимодействие;

— выделение ответственных специалистов со стороны Заказчика для взаимодействия с проектной командой по вопросам взаимодействия с ПО.

Для организации информационного обеспечения ПО должен быть разработан и утвержден регламент по подготовке и публикации обязательных требований к вводу ПО в действие и его эксплуатации. Перечень регламентов может быть изменен на стадии «Разработка рабочей документации. Адаптация ПО» .

4.9 Требования к документированию

Требования к документации, на основании которой разрабатывалось ПО на

каждом этапе разработки должны включать следующие требования:

— к конструкции, определяющие ее рациональность, взаимосвязь элементов, правильность выбора материалов для проведения испытаний;

— к технологии, определяющие возможность использования наиболее прогрессивных технологических процессов;

— к оформлению, определяющиеся четкостью и наглядностью;

— требования к документации в соответствии с указаниями ЕСКД и ЕСТД. [1]

Перечень документации используемой на каждой стадии разработки ПО приведен в таблице 1.

Таблица 1 — Перечень используемой документации

4.10 Источники разработки

Данное ТЗ разработано на основе следующих документов и информационных материалов:

— Договор № 9 от 13.04.05;

— ДСТУ 1.5: 2003 «Національна стандартизація правила побудови, викладання, оформлення та вимог до змісту нормативних документів» ;

— ДСТУ ISO 8568: 2008 Механический удар. Машины для испытаний. Характеристики и эксплуатационные качества

— ГОСТ 34.602−89 «Техническое задание на создание автоматизированной системы» ;

— ГОСТ 3.1001−2011 «Единая система технологической документации. Общие положения» .

Заключение

Основной целью курсовой работы была разработка ТЗ на ПО выбранного вида испытаний. Здесь были выбраны испытания автомобилей на безопасность. А именно — на ударостойкость.

В ходе курсовой работы был проведен анализ объекта испытаний — автомобиля. Также были выбраны средства (ударный стенд) и метод испытаний (краш-тест), а также ПО для испытаний авто на ударостойкость — ПОДПК 1.0. В соответствии с ГОСТ 34.602−89 «Техническое задание на создание автоматизированной системы» было разработано ТЗ на ПО.

Разработка ПО — это деятельность, которая в настоящее время является одной из самых дорогостоящих. Любые нарушения в технологическом процессе его создания могут привести к нежелательным результатам (удорожание программного продукта из-за увеличения сроков его разработки, из-за ошибок не выявленных при тестировании и т. д.). Именно для того что бы данные причины не возникали, разрабатывается ТЗ на основании которого будет создано ПО. ТЗ позволяет максимально точно и подробно описать процесс работ над проектом и конечные результаты, которые должны быть получены на каждом этапе.

Список используемой литературы

1. ГОСТ 34.602−89 «Техническое задание на создание автоматизированной системы»

2. ДСТУ ISO 8568: 2008 Механический удар. Машины для испытаний. Характеристики и эксплуатационные качества (ISO 8568: 2007, IDT)