ГОСТ Р 60.0.7.2-2020

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

РОБОТЫ И РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА

Технология математического моделирования и виртуализации испытаний базовых элементов робототехнических комплексов на внешние воздействующие факторы на всех этапах жизненного цикла

Robots and robotic devices. Technology of mathematical modeling and virtualization of tests of basic elements of robotic complexes for external influencing factors at all stages of a life cycle

ОКС 35.020

Дата введения 2021-03-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт "АСОНИКА" (ООО "НИИ "АСОНИКА")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 141 "Робототехника"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 декабря 2020 г. N 1401-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Целью стандартов комплекса "Роботы и робототехнические устройства" является повышение интероперабельности роботов и их компонентов, а также снижение затрат на их разработку, производство и обслуживание за счет стандартизации и унификации процессов, интерфейсов и параметров.

Стандарты комплекса "Роботы и робототехнические устройства" представляют собой совокупность отдельно издаваемых стандартов. Стандарты данного комплекса относятся к одной из следующих тематических групп: "Общие положения, основные понятия, термины и определения", "Технические и эксплуатационные характеристики", "Безопасность", "Виды и методы испытаний", "Механические интерфейсы", "Электрические интерфейсы", "Коммуникационные интерфейсы", "Методы моделирования и программирования", "Методы построения траектории движения (навигация)", "Конструктивные элементы". Стандарты любой тематической группы могут относиться как ко всем роботам и робототехническим устройствам, так и к отдельным группам объектов стандартизации - промышленным роботам в целом, промышленным манипуляционным роботам, промышленным транспортным роботам, сервисным роботам в целом, сервисным манипуляционным роботам и сервисным мобильным роботам.

Настоящий стандарт относится к тематической группе "Методы моделирования и программирования" и определяет технологию математического моделирования и виртуализации испытаний базовых элементов робототехнических комплексов (БЭ РТК) на внешние воздействующие факторы (ВВФ) на всех этапах жизненного цикла. К ВВФ относятся электрические, тепловые, механические, электромагнитные, радиационные воздействия.

Применение моделирования БЭ РТК на ранних этапах проектирования до изготовления опытного образца позволит избежать отказов РТК, значительно сократить количество отказов на этапе испытаний опытного образца, уменьшив тем самым:

- количество испытаний;

- количество итераций по доработке схем и конструкций;

- затраты на разработку РТК

при одновременном повышении качества и надежности, в том числе в критических режимах работы, делая РТК конкурентоспособными на отечественном и международном рынке [1]-[3].

Использование только натурных испытаний РТК на ВВФ без применения моделирования малоинформативно и неэффективно, так как на этапе проектирования не отслеживается большинство возможных отказов РТК; при испытаниях не проверяются критические режимы (либо технически невозможно, либо дорого из-за возможных отказов испытуемых изделий); из-за недоработок проектирования РТК, вскрытых путем испытаний, возможно множество итераций: доработка проекта - испытания опытного образца - доработка проекта и т.д., что значительно увеличивает сроки и стоимость разработки; при натурных испытаниях практически невозможно воспроизвести комплексные (одновременно действующие) воздействия; невозможно установить датчики во всех точках конструкции РТК и контролировать их поведение, выбор контрольных точек при испытаниях субъективен и опирается в основном на опыт и интуицию.

     1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт устанавливает основные принципы технологии математического моделирования и виртуализации испытаний базовых элементов робототехнических комплексов (электронных блоков и узлов) на внешние воздействующие факторы на всех этапах жизненного цикла.

1.2 Настоящий стандарт не распространяется на рассмотрение всех проблем проектирования и обеспечения надежности РТК.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 2.052 Единая система конструкторской документации. Электронная модель изделия. Общие положения

ГОСТ 21964 Внешние воздействующие факторы. Номенклатура и характеристики

ГОСТ Р 57188 Численное моделирование физических процессов. Термины и определения

ГОСТ Р 57193 Системная и программная инженерия. Процессы жизненного цикла систем

ГОСТ Р 58300 Управление данными об изделии. Термины и определения

ГОСТ Р ИСО 9000 Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь

ГОСТ Р ИСО 19439 Интеграция предприятия. Основа моделирования предприятия

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Термины, определения и сокращения

3.1 В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р ИСО 19439, ГОСТ Р ИСО 9000, ГОСТ Р 57193, ГОСТ 2.052, ГОСТ Р 58300, а также следующий термин с соответствующим определением:

3.1.1 базовый элемент робототехнических комплексов: Электронный блок или узел.

3.2 В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

БД - база данных;

БЭ - базовые элементы;

ВВФ - внешние воздействующие факторы;

ЖЦ - жизненный цикл;

ИИС - интегрированная информационная среда;

ИТП - информационные технологии поддержки;

КРР - карты рабочих режимов;

МТП - модель теплового процесса;

НТД - нормативно-техническая документация;

ПУ - печатный узел;

РТК - робототехнические комплексы;

ЭМ - электронная модель;

ЭРИ - электрорадиоизделие;

PDM - система управления данными об изделии - организационно-техническая система, обеспечивающая управление всей информацией об изделии (Product Data Management).

     4 Общие положения

4.1 Целью настоящего стандарта является оказание методической помощи предприятиям промышленности и организациям в применении ИТП ЖЦ изделий на всех этапах ЖЦ.

4.2 Организация работ по применению технологии математического моделирования и виртуализации испытаний БЭ РТК.

4.2.1 Технология математического моделирования и виртуализации испытаний БЭ РТК к воздействию ВВФ предназначена для использования подразделениями предприятий, на которые возложены соответствующие задачи.

4.2.2 Оценку стойкости БЭ РТК к воздействию ВВФ допускается проводить на основе технологии математического моделирования и виртуализации испытаний с использованием вычислительной техники (ГОСТ Р 57188, ГОСТ 21964).

Примечание - Примером системы, реализующей указанные технологии, является система АСОНИКА (приложение А).

     5 Применение информационных технологий поддержки жизненного цикла для проектирования БЭ РТК

При проектировании БЭ РТК необходимо применять ИТП ЖЦ в качестве инструмента организации и информационной поддержки всех участников создания, производства и пользования продуктом. Это повысит эффективность их деятельности за счет ускорения процессов исследования и разработки продукции, придания изделию новых свойств, сокращения издержек в процессах производства и эксплуатации продукции, повышения уровня сервиса в процессах ее эксплуатации и технического обслуживания.

Информационное взаимодействие субъектов, участвующих в поддержке ЖЦ, следует осуществлять в ИИС, которая должна аккумулировать всю информацию об изделии; быть единственным источником данных о нем (обмен данными между участниками ЖЦ должен идти через ИИС); формировать на основе международных и национальных стандартов, а также стандартов предприятий. ИИС создается на основе программно-аппаратных средств, обеспечивающих ввод, хранение, обработку и обмен информацией в общедоступном электронном формате на основе открытого стандарта.

ИИС может быть создана для структур различного уровня: от отдельного подразделения до предприятия или корпорации, включающей несколько предприятий.

В основе концепции ИИС лежит использование открытых архитектур, международных стандартов и апробированных коммерческих продуктов обмена данными.

Информационная интеграция базируется на использовании:

- информационной модели ЖЦ продукта и выполняемых в его ходе бизнес-процессов;

- информационной модели продукта;

- информационной модели производственной и эксплуатационной среды.

ИТП ЖЦ следует рассматривать как комплексную системную стратегию повышения эффективности всех процессов ЖЦ промышленной продукции, непосредственно влияющую на ее конкурентоспособность.

Применение стратегии ИТП ЖЦ позволяет:

- расширить области деятельности предприятий (рынки сбыта) за счет кооперации с другими предприятиями, обеспечиваемой стандартизацией представления информации на разных стадиях и этапах ЖЦ;

- за счет информационной интеграции и сокращения затрат на бумажный документооборот, повторного ввода и обработки информации обеспечить преемственность результатов работы в комплексных проектах и возможность изменения состава участников без потери уже достигнутых результатов;

- повысить "прозрачность" и управляемость бизнес-процессов путем их реинжиниринга, на основе интегрированных моделей ЖЦ и выполняемых бизнес-процессов, сократить затраты в бизнес-процессах за счет лучшей сбалансированности звеньев;

- повысить привлекательность и конкурентоспособность изделий, спроектированных и произведенных в интегрированной среде с использованием современных компьютерных технологий и имеющих средства информационной поддержки на этапе эксплуатации;

- обеспечить заданное качество продукции в интегрированной системе поддержки ЖЦ путем электронного документирования всех процессов и процедур;

- сократить издержки производства и снизить стоимость продукции;

- сократить время создания изделия, его модернизации и увеличить его реальное время жизни на стадии "обладания", функционирования в работоспособном состоянии за счет высокого качества и электронной поддержки во время эксплуатации.

     6 Применение информационных технологий поддержки на всех этапах жизненного цикла БЭ РТК

6.1 Моделирование на этапе маркетинга и изучения рынка

При проведении маркетинговых исследований следует определить:

- в разработке каких именно БЭ РТК (с какими характеристиками, при каких параметрах внешних дестабилизирующих воздействий) сегодня нуждается промышленность;

- какие на сегодняшний день в мире существуют аналоги разрабатываемых БЭ РТК.

На этом этапе следует провести моделирование БЭ РТК при всех внешних дестабилизирующих воздействиях. Изучив потребности рынка в БЭ РТК, необходимо сопоставить требуемые характеристики БЭ РТК и характеристики аналогов. Для этого следует взять за основу техническую документацию на аналогичный компонент, построить его КРР и на ее основе создать электронную модель БЭ РТК аналога. Далее, используя эту модель, провести испытания на воздействие дестабилизирующих факторов. Полученные характеристики следует сравнить с максимально допустимыми по техническим условиям на БЭ РТК. Если рассчитанные выходные характеристики находятся в пределах допустимых, то допускается переходить к проектированию БЭ РТК. Если нет, то следует подбирать другие аналоги, либо существенно менять схему и конструкцию, либо создавать принципиально новые схему и конструкцию БЭ РТК. Но в любом случае наиболее оптимальное решение может быть принято только на основе результатов моделирования БЭ РТК на все ВВФ.