【国家标准(GB)】 工业过程测量和控制 系统评估中系统特性的评定 第4部分：系统性能评估

ICS25.040
中华人民共和国国家标准
GB/T18272.4—2006/IEC61069-4：1997工业过程测量和控制
系统评估中系统
特性的评定第 4 部分：系统性能评估Industrial-process measurement and control-Evaluation of system propertiesfor the purpose of system assessment--Part 4:Assessment of system performance(IEC61069-4:1997,IDT)
061214000117
2006-05-08发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2006-11-01实施
规范性引用文件
术语和定义
性能特性
精确度
响应时间
处理能力
复查系统要求文件(SRD)
分析系统规范文件(SSD)
评估程序
分析系统要求文件和系统规范文件设计评估计划
评估计划
8评定技术
分析法评定技术
试验法评定技术
影响条件下的试验
9评估的实施与评估报告的编写方法附录A（资料性附录）
附录B（资料性附录）
附录C（资料性附录）
参考文献
系统要求文件提供资料清单
GB/T18272.4—2006/IEC61069-4:1997系统要求文件和系统规范文件对照资料汇总方法实例评定模型
GB/T18272.42006/IEC61069-4:1997GB/T18272《工业过程测量和控制系统评估中系统特性的评定》由以下部分组成：一第1部分：总则和方法学；
一第2部分：评估方法学；
—第3部分：系统功能性评估；
一第4部分：系统性能评估；
第5部分：系统可信性评估；
第6部分：系统可操作性评估；
——第7部分：系统安全性评估；第8部分：与任务无关的系统特性评估。本部分是其中的第4部分。
本部分与GB/T18272其余各部分的关系以及本部分在各部分中的相对位置见图1。本部分等同采用IEC61069-4：1997《工业过程测量和控制系统评估中系统特性的评定第4部分：系统性能评估》英文版）。本部分等同翻译IEC61069-4：1997。本部分在制定时按GB/T1.1一2000《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则》和GB/T20000.2一2001《标准化工作指南第2部分：采用国际标准的规则》的有关规定做了如下编辑性修改：
删除IEC国际标准前言；
“本标准”一词改为GB/T18272的本部分”；原引用标准的引导语按GB/T1.1一2000的规定改成规范性引用文件的引导语；用小数点“.”代替作为小数点的逗号“，”。本部分的附录A、附录B、附录C均为资料性附录本部分由中国机械工业联合会提出。本部分由全国工业过程测量和控制标准化技术委员会第一分技术委员会归口。本部分由上海工业自动化仪表研究所、浙江中控技术股份有限公司负责起草。本部分参加起草单位：上海自动化仪表股份有限公司、清华大学自动化系、兵器工业系统总体部。本部分主要起草人：徐晓燕、李明华。本部分参加起草人：徐义亨、刘铁椎、杨佃福、李光沐、张庆军、刘华美。m
GB/T18272.4—2006/IEC61069-4：1997引
GB/T18272的本部分论述了在评估工业过程测量和控制系统的性能时所采用的方法。所谓系统评估，就是根据各种迹象判断该系统是否适用于某一特定使命或者某一类使命。要想获取所有迹象，就需要全面地（即在各种影响条件下）评定与系统的特定使命或一类使命相关的所有各种系统特性。
但是这种做法不切实际，因此系统评估所依据的基本原理是：确定每一种相关系统特性的临界状态；-通过对评定各种特性的成本效益的研究，制订出评定系统相关特性的计划。在实施系统评估时，关键是要考虑必需以有限的经费和时间最大限度地提高系统适用性的置信度。只有在明确（或规定)了系统的使命或者能够假设系统使命的情况下，评估才能得以进行。没有使命就无法进行评估。但仍可以为其他部门开展的评估工作确定并实施各种评定（例如GB/T18272.1所规定的评估活动）。
在这种情况下，由于评定是评估的组成部分，因此可以把GB/T18272的本部分作为制定评定计划的指南，提供评定的实施程序。GB/T18272的基本框架如图1所示。第1部分，
总则和方法学
评估的依据
评估考患因素
影响条件
评估程序
确定目的
设计规划
评估报告
图1GB/T18272的基本框架
第2部分
评估方法学
评估目的分析
系统要求分析
系统规范分析
设计评估计划
专业知识
实施评估计划
监督和管理
系统功能性评估
第3部分：
秦奇稽理停估
第4部分：
第5部分：
第6部分：勇
系统可操作性评估
系统安全性评估
第7部分：3
第8部分：
与任务无关的系统特性评估
1范围
GB/T18272.4—2006/IEC61069-4：1997工业过程测量和控制系统评估中系统特性的评定第4部分：系统性能评估GB/T18272的本部分阐述了系统地评估工业过程测量和控制系统的性能所采用的方法。GB/T18272.2所述的评估方法学适用于制定性能评估计划。GB/T18272的本部分分析了系统性能的子特性，同时对评估性能时所要考虑的评判依据做了说明。
GB/T18272的本部分提出了各种不同的辅助性能评定技术供参考。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过GB/T18272的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。
GB/T2423（所有部分）电工电子产品环境试验（idt或eqvIEC60068）GB/T47962001电工电子产品环境参数分类及其严酷程度分级（idtIEC60721：1990）GB/T17212—1998工业过程测量和控制术语和定义（idtIEC60902：1987）GB/T17626（所有部分）电磁兼容试验和测量技术（idtIEC61000）GB/T18268—2000测量、控制和实验室用的电设备电磁兼容性要求（idtIEC61326-1：1997及Amd.1:1998)
GB/T18271.2一2000工业过程测量和控制装置通用性能评定方法和程序第2部分：参比条
件下的试验（idtIEC61298-2：1995）第3部分：影响量
GB/T18271.3一2000工业过程测量和控制装置通用性能评定方法和程序
影响的试验（idtIEC61298-3：1998）GB/T18271.4一2000工业过程测量和控制装置通用性能评定方法和程序
告的内容（idtIEC61298-4：1995）GB/T18272.1—2000工业过程测量和控制法学(idtIEC61069-1：1991)
系统评估中系统特性的评定
系统评估中系统特性的评定
GB/T18272.2—2000
工业过程测量和控制
学(idtIEC61069-2：1993)
3术语和定义
下列术语和定义适用于GB/T18272的本部分。3.1
性能performance
系统在规定条件下执行任务的准确性和速度。3.2
精确度accuracy
第4部分：评定报
第1部分：总则和方
第2部分：评估方法
系统在规定条件下执行并实现的信息转换与规定的信息转换之间的一致程度。1
GB/T18272.4—2006/IEC61069-4:19973.3
responsetime
响应时间
在规定条件下，从信息转换开始至发生相关响应那一瞬间的时间间隔。3.4
处理能力
capacity
在不至于影响系统特性的状态下，系统能够在规定的时间内执行指定信息转换的最大数量。3.5
信息转换informationtranslation将进入系统界面的信息转换或传递为输出系统界面的导出信息4性能特性
4.1总则
系统宜能在规定的时间（响应时间）内以一定的精确度执行工业过程测量和控制任务。若有多项任务需要执行，则系统在处理这些任务时应不妨碍其他任务的执行。因此，在一个时间顿内所能处理的任务量（吞吐量）是
因此，要评估
个重要指标，它取决于系统的处理能力。个系统的性能，就必须确认和评估决定系统性能的子特性系统性能的层次如图2所示。
4.2性能
精确度
响应时间
图2性能的层次
性能不能直接评估，只能通过分析和测试其子特性加以确定。为了能确定各种子特性，必需利用信息转换对系统进行分析必须针对系统的每一条信息流检查子特性。处理能力
系统的性能主要取决于系统的设计，其次取决于可能在系统的制造和集成阶段（通过硬件和软件）引入的因素。
应该指出的是，性能的各种子特性之间存在相互依存关系。系统的性能可能没有统一的衡量尺度因为不同的任务可以有不同数量的信息转换。而且当这些信息转换合用公共设施时，它们之间存在相互依存关系。当一个系统要完成几项任务时，其性能会发生变化，这就需要分别对每一项任务进行分析。只要不存在一种合适的综合模型，就不可能用一个数字来描述性能。子特性可以量化；由于相依性等原因，子特性可以根据概率因素加以确定。4.3精确度
信息转换的精确度由下列要素组成：致性”；
1）GB/T18272的本部分使用的“一致性”并不仅限于静态条件，且宜包括动态方面的考虑，这些方面会受到系统设计中可能包含的各种因素的影响。2
回差；免费标准下载网bzxz
死区；
一重复性误差；
再现性误差；
分辨力。
有关这些要素的术语和定义见GB/T17212。精确度以绝对值或相对值量化表示。4.4响应时间
信息转换的响应时间包含下列要素：GB/T18272.4—2006/IEC61069-4:1997信息收集，取决于输人滤波器（硬件和/或软件）的时间常数和输人周期数；信息处理，取决于处理周期时间；输出动作，取决于输出滤波器（硬件和/或软件）的时间常数和输出周期数。上述每一项信息转换要素在执行时可以同步也可以不同步。应注意到，由于相依性的缘故，信息转换的总响应时间并非是各种构成要素的简单总和。例如，新的信息在时间上可以与正在运行的信息转换重叠，导致响应时间增加。信息转换的响应时间各不相同，取决于多个并行任务的优先权设定、周期时间设定和激活的可信度机理等。
每一项任务的响应时间都可以量化，其数值可包含概率因素。概率因素取决于评定条件和（或）试验条件的控制精确度以及所采用的共享资源等条件。4.5处理能力
系统的处理能力取决于系统元件的数量信息转换中这些系统元件的功能共享方式以及元件的周期时间。
一个特定系统的处理能力是固定的，只有通过改进系统才能改变其处理能力。系统的处理能贝无法直接测量，但可通过测量每一种信息转换时系统所具有的剩余处理能力来评价。
每一次特定信息转换时系统的剩余处理能力是该次信息转换的最大数量（100%负载）与参比数量（基本负载）之差。参比数量由系统要求文件（SRD)确定，是系统在规定参比条件下和规定时间内能够执行的数量。在测量特定信息转换的剩余处理能力时，系统的任何特性值都不应下降。对于能够进行几种不同信息转换的系统，剩余处理能力不能用一个数值表示。在这种情况下，可以计算系统在规定时间内所能执行的每一种信息转换的最大信息转换数，用计算出的一组数值来表示剩余处理能力。在计算一种信息转换的最大信息转换数时，其他信息转换按系统要求文件的要求保持恒定值，且系统的任何特性值都不下降。系统每一种信息转换的剩余处理能力可以用负载因数来表示：系统要求文件规定的信息转换数／单位时间负载因数=
测得的最大信息转换数／单位时间应给出测量每一个数值时的准确、详细的条件信息。上述模型可以在计算机上运行以仿真系统性能并可用于复杂系统。对于能够执行不同信息转换的系统，在评定系统处理能力之前首先应确定每一种信息转换的参比条件，以转换数/单位时间表示。5复查系统要求文件（SRD）
复查系统要求文件，核对文件是否按GB/T18272.2一2000所述的方式阐述并列出性能要求。性能评估是否有效，很大程度上取决于对有关要求的说明是否全面详尽3
GB/T18272.4—2006/IEC61069-4:1997特别要注意核对是否为每一项系统任务规定了一定的工作条件，例如稳态、输人信息突增等条件下的精确度、响应时间和处理能力的性能要求。这些要求应依据单个任务以及总的使命加以规定。附录A列出了系统要求文件应提供的评估性能特性所需的各类信息。6分析系统规范文件(SSD)
复查系统规范文件，检查文件是否按GB/T18272.2一2000第6章所述方法列出所有性能数据。应特别注意检查文件是否提供下列各项内容：支持要求执行的任务的信息转换；支持信息转换的系统功能、模块和元件（包括软件和硬件）；每一种信息转换的终点位置；
一由系统提供的每一种信息转换的定量性能数据；组装好的运行系统中，由系统提供的支持性能特性分析（例如计算存储器备用容量、统计分析系统资源利用率等)的工具；
一规范中对改变其他任何一种系统特性会产生的副作用的注解。7评估程序
7.1总则
应按GB/T18272.2--2000第7章规定的程序进行评估，应明确规定评估的目的，GB/T18272.1一2000的4.1对此有详细说明。系统要求文件（SRD)和系统规范文件（SSD)提供的信息必须完整、准确，以保证性能评估能够正常进行。
若在评估的某一阶段信息丢失或信息不完整，应就此问题与系统要求文件和系统规范文件的编制者取得联系，以获取所需的补充信息。7.2分析系统要求文件和系统规范文件7.2.1核对文件资料
开展性能评估应按GB/T18272.2--2000中7.2的规定从系统要求文件和系统规范文件中摘录与性能有关的信息。
将系统要求文件提出的要求与系统规范文件给出的性能数据合在一起相互对照，以定量方式准确、简洁地说明下列内容及其数值范围：系统要求文件中规定的任务以及系统提供的支持这些任务的信息转换；—一每一项任务所要求的性能特性和系统提供的每一种信息转换的性能数据一每一种信息转换的终点位置；一系统不符合要求的项目；
一规定要事先掌握的情况以及评估精确度、响应时间和处理能力特性所要达到的程度。7.2.2性能的影响条件
系统的性能会受GB/T18272.1一2000中4.4列出的影响条件的影响。对于性能的每一种子特性，主要影响条件如下：a）精确度受下列因素产生的影响条件的影响：环境：尽管环境温度的影响部分可预测，但至少宜在系统工作的整个温度范围内进行试验。系统暴露于温度、热辐射、湿度和振动环境下的时间对系统的影响相当大。—一供源：例如主电源可能产生的电压变化和浪涌一一过程：现场装置的引人、引出线路由于接地问题而引起的电噪声，以及传导和/或辐射电磁干扰。
b）响应时间主要受任务产生的条件的影响，例如：—活动增加（例如报警爆发）；GB/T18272.4—2006/IEC61069-4:1997一外部因素(例如主电源和/或电噪声)引起的中断，导致需要对误差进行修正。c）增强系统才可能影响处理能力，但系统中可供使用的有效剩余处理能力受下列因素的影响：一活动增加（例如报警爆发）；一外部因素（例如主电源，和/或电噪声)引起的中断，导致需要对误差进行修正。一般而言，偏离参比条件都可能影响系统正常工作。在规定试验项目、评定影响条件的影响时应参考下列标准：-GB/T18268—2000;
—GB/T2423
--GB/T4796—2001;
—GB/T17626
7.2.3汇总核对后的信息
可将按上述要求核对后的信息汇总成册，汇总的形式要便于设计评估计划时使用。汇总信息的方法见附录B所示的实例。7.3设计评估计划
7.3.1比较系统要求文件和系统规范文件设计评估计划的第一步工作是分析按7.2的规定从系统要求文件和系统规范文件中收集来的信息。
按照7.2所述的方法将系统要求文件与系统规范文件进行比较后，编制一份按任务排列的清单，列出支持每项任务的所有信息转换，其功能、模块、元件以及为支持信息流达到性能要求而提供的其他手段。
这个清单中的每一项都是可能的评估项目。必需核查每一个潜在的评估项目，确定对此项目的评定应该进行到什么程度才能达到提高置信度水平的要求。
7.3.2评估项目
按下列原则对清单上的全部评估项目进行筛选：任务对于使命的重要性。
原有知识基础上的现有置信度水平，这可以是基于以往系统成功执行类似或相同使命、对制造商的了解程度以及用户对同一类型或类似系统的了解程度等基础上的置信度水平。不同功能间的相互依赖程度，接口的数量，同一功能重复用于不同任务。一系统的成熟程度，系统的新颖程度，投人使用的对照系统的数量，装置、接口、操作系统和编程语言的标准化程度；有关标准可以是国际标准、国家标准也可以是专有标准。一技术评估的制约因素，诸如体积、质量、供源条件、试验环境的控制。7.3.3评估工作
按7.3.2筛选后在清单的每一个项目上添加下列内容，就成为一份评估工作清单：一需要进行的分析和试验的类型；进行每一项分析和（或)试验所需的知识和技能；性能试验和其他特性试验可能产生的永久影响对评估计划的制约；可供选用的试验人员；
分析和试验所需的工具和设施；预计每项分析和试验的成本和时间；5
GB/T18272.4—2006/IEC61069-4:1997各个评估项目的优先次序。
根据7.3.1和7.3.2确定的原则，可能需要考虑几种可以互补的评定技术。利用这个评估工作清单，结合评估其他特性的类似清单，就可以形成一个最终的系统评估计划7.4评估计划
最终确定的评估计划至少应规定和（或）列出下列要点：7.1所述的评估目的；
7.3.2所述需要考虑的原则；
-7.3.3形成的评估工作；
要求达到的置信度水平；
评估计划，要考虑到试验可能产生的永久性影响。8评定技术
8.1总则
宜选用可以将评定结果与系统要求文件规定的要求作定性和(或)定量比较的评定技术。可以选择只需根据系统文件进行分析的评定技术，也可选择需要接触实际系统以实验为依据的评定技术。
实际上，选用的评定技术将会是利用系统文件和系统模块的有限组合分析与实际试验相结合的技术。在这种情况下，要评定系统的性能就必需确定限制系统性能的系统元件为此，就需要有一
个模型来表示用系统元件执行要求的信息转换的方式利用这个模型还可以通过评定单个系统元件的性能来推断系统的性能。附录C为这种模型的实例。
的本部分推荐了儿种评定技术
GB/T18272
也可以采用其他技术，但不管采用何种技术，评估报告都应提供论述所采用技术的参考文件。评估结果应按第9章的规定写成报告，并应辅以图、表和矩阵图，存在不足之处时应作明确的陈述。GB/T18272的本部分建议采用8.2、8.3和8.4提供的技术来评定性能。8.2分析法评定技术
分析法评定是对系统的结构进行定性分析，以系统元件基本性能特性的定量分析作为补充。表示性能各方面状况的模型应显示出信息转换、所用的元件及其相互间的连接。将量化的基本性能参数加在模型所示的每一个元件上。此量化数据可以从基本数据、系统文件、元件评定中获取的数据和或对元件结构的详细分析中取得。所采用的数据应适用于需要进行评定的各种影响条件。
然后依据每一个模块和元件各自的数据及其支持信息转换的键接情况推导出精确度、响应时间和处理能力的数值。
为上述分析模型建立一个真模型，仿真输人通道的随机激励并记录输出、总线上的通信量等，可以更为精确地进行性能特性分析。8.3试验法评定技术
8.3.1简介
尽管通常可以对一种信息转换中的每一个模块和元件单独进行试验，但这些试验往往不能提供有关任务执行情况的足够数据。此类试验只能在每一种信息转换的界面上进行。设计此类试验应以系统的定性分析为指导，以一项或一组典型任务为依据。试验应包含下列信息转换分类，每一类至少一项：
a）过程测量指示：
模拟，
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