ГОСТ Р 57639-2017 (ИСО 16730-1:2015) Пожарно-технический анализ. Валидация и верификация методов расчета (Переиздание)

     5.1 Общие положения

Верификация и валидация метода расчета - это процессы, используемые для определения точности соответствия метода расчета реальному миру с точки зрения предполагаемых целей его применения (валидация) и степени точности, с которой реализация метода расчета отображает представленное разработчиком концептуальное описание и решение (верификация). Верификация - это процесс определения правильности решения уравнений при условии, что используемые уравнения верны. Валидация позволяет убедиться в том, что фактические результаты соответствуют ожидаемым данным.

На рисунке 1 в общем схематическом виде представлены этапы моделирования и роль верификации и валидации в этих процессах применительно к компьютерным моделям пожаров.

     
Рисунок 1 - Пример этапов разработки и оценки компьютерных (компьютеризированных) моделей

Концептуальная модель создается на основе анализа реального мира (иногда физической системы) и состоит из данных математического моделирования и уравнений, описывающих физическую систему (уравнения Навье - Стокса, сохранения энергии и массы, а также дополнительные физические модели, например модели турбулентности, аспекты человеческого поведения, поведение конструкции, риск и т.д.). Верификация рассматривает взаимосвязь между концептуальной моделью и компьютеризированной моделью, в то время как валидация - взаимосвязь между расчетной моделью и реальностью.

На рисунке 2 более детально раскрыт пример, приведенный на рисунке 1, и представлена блок-схема для широкого применения, которая включает возможные способы использования алгебраических уравнений в случае их целесообразности.

Процедура начинается с получения необходимых знаний об испытаниях и экспериментах или исследованиях для описания явлений реального мира. На основе восприятия реального мира разрабатывают концептуальную модель в виде подробного словесного описания рассматриваемого(ых) процесса(ов), которая в дальнейшем преобразуется в набор математических взаимосвязей. На основе этих взаимосвязей формируется решение (или ряд решений) путем разбиения одной строки за другой - от более сложных уровней до менее сложных, с применением приближений до такой степени, при которой задача может быть решена с достаточной точностью и приемлемым уровнем затрат на решение (например, временные и связанные с производительностью компьютера).

Теоретическая основа метода расчета компьютерной модели должна быть исследована одним или несколькими экспертами, хорошо знакомыми как с научными основами явлений пожаров, так и с техникой расчетов, но не принимавшими участие в разработке модели. Данное исследование должно включать оценку полноты документации, в частности в отношении численных аппроксимаций. Эксперт должен быть способен оценить, достаточно ли существует научных доказательств в научной литературе для использования применяемых подходов. Данные, используемые в программе для постоянных величин и значений по умолчанию, также должны оценивать на предмет точности и применимости с точки зрения метода расчета и предполагаемого использования. Последнее требование особенно важно в тех случаях, когда данные, используемые для численных постоянных, могут иметь специальные значения для конкретных сценариев. Практические верхние и нижние предельные значения переменных, используемых в качестве входных данных, должны быть четко определены, чтобы ограничить их применение проверенной областью.

     
Рисунок 2 - Схематическое изображение валидации и верификации модели

Между этапами преобразования элементов в систему, пригодную для дальнейшей работы, необходимо выполнять процессы верификации и валидации с целью постоянной проверки системы на возможные источники ошибок. В связи со сложностью математической интерпретации явлений пожара в примере на рисунке 2 приведены подробные данные, которые не нужны для оценки (эмпирических) методов расчета, т.е. алгебраические уравнения, которые также рассмотрены в настоящем стандарте и представлены в определенной ячейке таблицы.

Методология не ограничена расчетом распространения пожара и подобными задачами, но может быть применена относительно валидации и верификации методов расчета поведения и движения людей, поведения конструкции и оценки рисков.