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

     5.3 Валидация

5.3.1 Общие положения

В данном пункте представлены процедуры с целью определения точности метода расчета для широкого спектра применений. Строгое соблюдение процедуры валидации необходимо, чтобы установить диапазон применения метода расчета и определить точность метода расчета в приемлемом диапазоне. Это является верным для любого вида метода расчета, представленного в настоящем стандарте. Корреляции - это допустимые прогнозирующие инструменты, которые должны быть проверены таким же образом, как компьютерные модели с использованием аналогичных методов.

Даже для простейших случаев задач по оценке пожаров не существует универсальных аналитических решений, то есть решений в аналитическом виде. Однако существует возможность выполнить два типа проверки. Первый тип представляет собой способ, с помощью которого отдельные алгоритмы сверяют с алгоритмами в экспериментальной работе. Второй тип состоит из простых экспериментов, например теплопроводность и излучение, результаты в которых асимптотичны. В частности, в простом испытании с одним помещением при отсутствии возгорания температура должна асимптотически приходить в равновесие к единому значению. Модель должна быть в состоянии воспроизвести это поведение. Наконец, есть возможность вычислить решения для ситуаций, в которых существуют аналитические ответы, однако такие ситуации можно воспроизводить в эксперименте, но не естественным путем.

Расхождение при сравнении алгебраического уравнения или компьютерной модели с экспериментальными данными связано со степенью неопределенности, в которой метод расчета является точным отражением реальной картины с точки зрения его предполагаемого использования (валидация), а также с погрешностью в концептуальном описании метода расчета, предоставленном разработчиком, и решением метода расчета (верификация).

В настоящем стандарте предусмотрены две процедуры, любая из которых может сопровождаться валидацией, которую проводит заинтересованная сторона. Эти процедуры называются "слепая" и "открытая" валидация.

При проведении процедуры слепой валидации сторона, которая проводит валидацию, имеет данные только начальных и граничных условий эксперимента, необходимых для выполнения методов расчета, проходящего валидацию. Эти данные могут включать любой параметр (например, скорость выделения тепла), для которого прогнозирующую способность модели не проверяют. Сторона, проводящая валидацию, не имеет доступа к экспериментальным измерениям выходных данных метода расчета, проходящего валидацию.

В открытой процедуре сторона, проводящая валидацию, имеет данные о начальных и граничных условиях эксперимента, а также сведения об измерениях выходных параметров метода расчета, проходящего валидацию, до того, как выполняется метод расчета. В литературе встречаются и другие определения, используемые по данному вопросу, такие как "априори", "апостериори", "абсолютно слепая" и "наполовину слепая" валидация. В настоящем стандарте приняты и использованы только два термина, "слепая" и "открытая" валидация, как определено выше, которые охватывают диапазон условий, возникающих в процессе валидации.

Существует ряд достоинств и недостатков этих двух процессов валидации. Заинтересованная сторона должна самостоятельно определить, какой из процессов валидации больше соответствует ее потребностям. Пользователь настоящего стандарта должен соблюдать его требования, проводя открытую или слепую валидацию.

Процедура, которую должны использовать в процессе открытой или слепой валидации, представлена в 5.3.2 и 5.3.3.

Во всех случаях обеих процедур валидации необходимо определять сравнительные метрики характеристик качества.

Далее должен быть выбран характер значений, подлежащих сравнению. Если модель прошла валидацию для общей скорости выделения тепла, это не означает ее прохождение валидации для других параметров. Ряд взаимосвязанных типов поведения моделей может приводить к соответствию с общей кривой выделения тепла, однако это происходит при неправильном рассмотрении предметов горения, которые выделяют тепло.

Зонная модель в первую очередь решает глобальные балансы массы и энергии по слоям.

Первым шагом в процессе валидации для таких моделей является проверка скорости выделения тепла и массы, затем могут быть сделаны сравнения значений, связанных с каждым слоем, такие как граница слоя, температура и состав.

С точки зрения модели вычислительной гидродинамики CFD должны быть подтверждены глобальная валидация и локальная валидация энергии, массы, массы по видам и величин перемещения. Полная валидация модели потребует глобальных данных, таких как общая потеря массы или выделение тепла HRR, и локальных данных, таких как скорость движения воздушной массы, местный состав газа и местные значения температур.

5.3.2 Процедура открытой валидации

Не существует строгих требований к проведению аудита процедуры открытой валидации. Процедура, которую следует соблюдать в процессе открытой валидации, представлена ниже:

a) сторона, проводящая валидацию, имеет или получает доступ к начальным и граничным условиям экспериментов, а также к измерениям выходных параметров, прогнозируемых с помощью их метода расчета, прежде чем осуществляют методы расчета;

b) граничные условия и входные значения, которые будут использованы для методов расчета, должны быть установлены и задокументированы прежде, чем будут осуществлены методы расчета;

c) методы расчета ни в коем случае не следует осуществлять повторно с измененными граничными условиями экспериментов в качестве входных значений, за исключением рамок анализа неопределенности при оценке риска, где рассматривается результат неопределенности в экспериментальных данных.

5.3.3 Процедура слепой валидации

Процедура слепой валидации требует проведения аудита для того, чтобы подтвердить выполнение процедур, приведенных в данном пункте. Аудит можно проводить либо в соответствии с требованиями, установленными организацией, осуществляющей проверку, либо более формально согласно ГОСТ Р ИСО 19011 и ГОСТ Р ИСО/МЭК 17021-1 в качестве аудита, проводимого "первой" или "второй стороной", либо "аудита и сертификации, проводимых третьей стороной".

Процедура процесса слепой валидации заключается в следующем:

a) сторона, проводящая валидацию, должна иметь данные только о начальных и граничных условиях эксперимента, которые необходимы для осуществления методов расчета, проходящих валидацию. Сторона, проводящая валидацию, не должна иметь доступ к результатам экспериментальных измерений данного метода расчета, который проходит валидацию;

b) процесс слепой валидации может быть использован только тогда, когда должны быть проведены новые эксперименты по валидации или когда существуют опыты валидации, не доступные для общественности и для стороны, проводящей валидацию;

c) спецификация экспериментов, используемая для процесса валидации, включая начальные и граничные условия, должна быть достаточно подробной, чтобы обеспечить аналитиков методов расчета всеми необходимыми входными данными;

d) в зависимости от цели валидации в качестве граничного условия и вводных данных для метода расчета могут использовать некоторые параметры, такие как скорость выделения тепла, которые должны быть определены при осуществлении валидации;

e) сторона, проводящая валидацию, должна иметь доступ к экспериментальным измерениям, соответствующим выходным данным расчета, проходящего валидацию, после того, как метод расчета был осуществлен и результаты были предоставлены аудитору;

f) эксперименты, в ходе которых получают результаты, используемые для валидации метода расчета, могут проводить либо до, либо после осуществления методов расчета;