ОБ УТВЕРЖДЕНИИ И ВВЕДЕНИИ В ДЕЙСТВИЕ
ОТРАСЛЕВОГО СТАНДАРТА ОСТ 9.2-98
ПРИКАЗ
МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
14 октября 1998 г.
N 2610
(БМО 98-12)
В целях установления единых требований к разработке систем
автоматизированного лабораторного практикума, используемых в новых
образовательных технологиях, в том числе в системе дистанционного
обучения, и во исполнение приказа Минобразования России от 31 марта
1997 г. N 551 (cм.: Бюллетень Минобразования России, 1997, N 7, с. 38)
приказываю:
1. Утвердить и ввести в действие с 15 октября 1998 г. прилагаемый
отраслевой стандарт ОСТ 9.2-98 "Учебная техника для образовательных
учреждений. Системы автоматизированного лабораторного практикума.
Основные положения".
2. Установить, что отраслевой стандарт ОСТ 9.2-98 обязателен для
всех организаций и предприятий, находящихся в ведении Минобразования
России и участвующих в создании специализированной учебной техники и
новых образовательных технологий, в том числе систем
автоматизированного лабораторного практикума с удаленным доступом.
3. Контроль за исполнением настоящего приказа оставляю за собой.
Заместитель Министра
А.Суворинов
РАЗРАБОТАН
Центром автоматизации
теплофизических исследований
(ЦАТИ)
УТВЕРЖДЕН
приказом Минобразования России
от 14 октября 1998 г. N 2610
ВНЕСЕН
Российским научно-производственным
объединением "Росучприбор"
ОТРАСЛЕВОЙ СТАНДАРТ
Система разработки и постановки продукции
на производство
УЧЕБНАЯ ТЕХНИКА ДЛЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УЧРЕЖДЕНИЙ
СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЛАБОРАТОРНОГО
ПРАКТИКУМА
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Настоящий стандарт является основополагающим. Стандарт
устанавливает общие положения в области создания, использования и
развития систем автоматизированного лабораторного практикума и
экспериментальных исследований, реализующих информационную технологию
в обучении, и включает термины и определения основных понятий, систему
классификации, общие функциональные требования, общую структуру, а
также основные требования к документированию.
1. Область применения
1.1. Положения настоящего стандарта подлежат применению в
образовательных учреждениях, научно-исследовательских институтах и
иных организациях Минобразования России, а также в организациях других
министерств и ведомств - исполнителях научнотехнических программ по
автоматизации лабораторного практикума, выполняемых по заданиям
Минобразования России.
1.2. Настоящий стандарт разработан с учетом положений ГОСТ
34.003-90 "Автоматизированные системы. Термины и определения".
1.3. Настоящий стандарт должен применяться совместно с ОСТ ВШ
01.001-94 "Информационные технологии в высшей школе. Комплекс
стандартов и руководящих документов на автоматизированные системы.
Общие положения".
1.4. Отраслевые стандарты в области создания, использования и
развития систем автоматизации лабораторного практикума для
образовательных учреждений определяют в качестве объекта
стандартизации системы автоматизированного лабораторного практикума
(далее - системы АЛП).
1.5. Стандарты на системы АЛП должны устанавливать терминологию
систем АЛП, основные положения и требования к системам АЛП в целом,
технические требования к составным частям систем АЛП, требования к
интерфейсам, протоколам обмена информацией и другим средствам,
обеспечивающим совместимость составных частей систем АЛП, а также
взаимосвязь различных систем АЛП между собой, требования к типовым
унифицированным проектным решениям в системах АЛП.
2. Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие
нормативные документы:
ГОСТ 34.003-90 "Автоматизированные системы. Термины и
определения".
ГОСТ 26.016-81 "Единая система стандартов приборостроения.
Интерфейсы. Признаки классификации и общие требования".
ГОСТ 26.003-80 "Система интерфейса для измерительных устройств с
байт-последовательным, бит-параллельным обменом информацией".
ГОСТ 27.080-86 "Система КАМАК. Крейт и сменные блоки. Требования
к конструкции и интерфейсу".
ГОСТ 26.139-84 "Интерфейс для автоматизированных систем
управления рассредоточенными объектами".
ГОСТ 22.261-82 "Единая система стандартов приборостроения.
Средства измерения электрических и магнитных величин. Общие
технические условия".
ГОСТ 18.145-81 "Цепи на стыке С2 аппаратуры передачи данных с
оконечным оборудованием при последовательном вводе-выводе данных.
Номенклатура и технические требования".
ГОСТ 34.601-90 "Автоматизированные системы. Стадии создания".
ГОСТ 34.201-89 "Виды, комплектность и обозначение документов при
создании автоматизированных систем".
ОСТ ВШ 01.001-94 "Информационные технологии в высшей школе.
Комплекс стандартов и руководящих документов на автоматизированные
системы. Общие положения".
Руководящий документ по стандартизации РД 50-34.698-90
"Автоматизированные системы. Требования к содержанию документов".
Руководящий нормативный документ Р Д 40.5-86 "Составление
исходных педагогических и технических требований к заявке на
разработку и постановку на производство учебного оборудования".
3. Определения
3.1. Термины и определения, устанавливаемые данным стандартом,
предназначены для использования во всех видах документации и
литературы по системам АЛП и рекомендуются для применения в
научно-технической, справочной и учебной литературе, используемой в
системе Минобразования России.
3.2. Для каждого понятия установлен один стандартизованный
термин. Для отдельных стандартизованных терминов приведены допустимые
к применению синонимы.
3.3. Приведенные определения можно при необходимости изменять и
редактировать, вводя в них производные признаки, уточняя значения
используемых в них терминов, указывая объекты, входящие в объем
определяемого понятия. Изменения не должны нарушать объем и содержание
понятий, определенных в данном стандарте.
3.4. Термины и определения.
3.4.1. Система автоматизированного лабораторного практикума.
Синоним - "автоматизированная система лабораторного практикума".
Комплекс технических, программных и методических средств,
обеспечивающих автоматизированное проведение лабораторных работ и
экспериментальных исследований непосредственно на физических объектах
и (или) математических моделях.
3.4.2. Удаленный компьютерный доступ.
Режим функционирования системы АЛП, при котором работа с
физическим объектом осуществляется с компьютера, удаленного на сколь
угодно большое расстояние от места размещения самого объекта.
3.4.3. Объект системы АЛП.
Физический объект (лабораторный стенд, промышленная установка и
т. д.), используемый для обучения или экспериментального исследования
по определенной тематике или группе дисциплин (отдельной дисциплине
или ее части).
3.4.4. Субъект системы АЛП.
Пользователь системы АЛП (обучаемый, преподаватель, лаборант и т.
д.), работающий в настоящий момент с объектом системы АЛП.
3.4.5. Подсистема АЛП.
Часть системы АЛП, отличающаяся функциональным назначением
(например, подсистема автоматизированного управления физическим
объектом, подсистема измерения и сбора данных, подсистема
телекоммуникации т. п.).
3.4.6. Объектовый уровень системы АЛП.
Совокупность подсистем АЛП, территориально размещаемых в одном
месте с объектом системы АЛП и непосредственно связанных с физическим
объектом рядом сигнальных линий (например, подсистема
автоматизированного управления, подсистема измерения и т. п.).
3.4.7. Пользовательский уровень системы АЛП.
Совокупность подсистем АЛП, обеспечивающая взаимодействие
пользователя с объектовым уровнем системы АЛП (например, рабочие места
пользователей, подсистема сбора и обработки данных).
3.4.8. Вычислительная система АЛП.
Синоним - "компьютерная система АЛП".
Система обработки данных, настроенная на решение задач конкретной
области применения и работающая с данными, представленными в
закодированной форме.
3.4.9. Система передачи данных.
Взаимодействующий комплекс технических и программных средств,
линий связи и протоколов, обеспечивающих передачу данных между
подсистемами АЛП.
3.4.10. Пользователь системы - по ГОСТ 34.003-90.
3.4.11. Многопользовательский режим работы системы АЛП.
Синоним - "режим коллективного пользования системой АЛП".
Режим работы системы АЛП, при котором несколько субъектов системы
АЛП работают с одним изучаемым объектом в режиме реального времени по
запросу со стороны пользователя системы.
3.4.12. Стандартный интерфейс - по ГОСТ 26.016-81.
4. Требования
4.1. Общие требования.
Системы АЛП должны выполнять следующие основные функции: -
автоматизированного измерения (далее - АИ);
- автоматизированного управления (далее - АУ);
- передачи и обработки информации (далее - ПОИ);
- коллективного использования оборудования (далее - КИ);
- унификации и стандартизации (далее - УС).
4.1.1. Функции АИ должны обеспечивать автоматизацию процессов
измерений на изучаемом объекте различных физических величин,
преобразования их в электрические сигналы и в цифровые коды в режиме
реального времени. Функции АИ должны включать в себя преобразование
физических величин в электрические сигналы, аналогоцифровое,
частотно-цифровое преобразование.
4.1.2. Функции АУ должны обеспечивать автоматизацию процессов
управления объектом системы АЛП. Функции АУ должны включать в себя
цифро-аналоговое, цифро-частотное преобразование, реализацию
алгоритмов управления и выработки управляющих воздействий.
4.1.3. Функции ПОИ должны обеспечивать автоматизацию процесса
накопления, сбора, передачи и обработки данных с изучаемого объекта, а
также представление информации пользователю системы АЛП. Функции ПОИ
должны включать в себя вычислительную или микропроцессорную обработку,
процедуру передачи данных, реализацию алгоритмов обработки и
представления информации.
4.1.4. Функции КИ должны обеспечивать коллективное использование
лабораторного и научно-исследовательского оборудования систем АЛП с
целью уменьшения затрат на организацию и поддержание лабораторного
практикума или экспериментальных исследований. Функции КИ должны
включать многопользовательский режим работы.
4.1.5. Функции УС должны обеспечивать единообразие технического,
программного и информационного обеспечения с целью уменьшения времени
и затрат на разработку и освоение систем АЛП. Функции УС должны
включать стандартные программные, функциональные и системные модули.
4.2. Требования к структуре системы АЛП.
4.2.1. В общем виде система АЛП должна состоять из следующих
подсистем:
- объектовая подсистема или подсистема нижнего уровня;
- подсистема измерения;
- подсистема автоматизированного управления;
- подсистема сбора, передачи и обработки данных;
- рабочее место пользователя.
4.2.2. Основная задача объектовой подсистемы - обеспечение
процесса проведения лабораторной работы (экспериментального
исследования) по определенной тематике (отрасли знаний). Подсистема в
общем случае включает в себя физический объект, датчики физических
величин, исполнительные механизмы органов управления.
4.2.3. Основная задача подсистемы измерения - обеспечение
измерений текущих параметров лабораторного эксперимента. Подсистема в
общем случае включает в себя электронные элементы преобразования
электрических величин в кодированную информацию. Ограничений на
схемотехнические решения и конструктивное исполнение подсистемы
измерения не накладывается. Предпочтение должно отдаваться
использованию стандартизованных программно-технических средств,
соответствующих ГОСТ 26.003-80, ГОСТ 27.080-86 или международным
стандартам на данную аппаратуру, действующим на территории России
(приложение А).
4.2.4. Основная задача подсистемы автоматизированного управления
оперативное управление объектом системы АЛП, установление и
поддержание заданных режимов лабораторного эксперимента. Подсистема в
общем случае включает в себя электронные элементы контроля и
управления с выходными электрическими сигналами. Ограничений на
схемотехнические решения и конструктивное исполнение подсистемы
автоматизированного управления не накладывается. Предпочтение должно
отдаваться использованию стандартизованных программно-технических
средств, соответствующих ГОСТ 26.139- 84 или международным стандартам
на данную аппаратуру, действующим на территории России (приложение А).
4.2.5. Основная задача подсистемы сбора, передачи и обработки
данных - обеспечение координации работы измерительных и управляющих
устройств объектового уровня, накопление, предварительная обработка,
передача, представление и хранение текущих и накопленных данных
лабораторного эксперимента. Подсистема в общем случае представляет
собой информационно-вычислительное устройство (персональный компьютер
или микропроцессорный контроллер, устройства передачи данных,
устройства ввода/вывода информации и т. п.) и специализированное
системное программное обеспечение.
4.2.6. Основная задача рабочего места пользователя - обеспечение
интерактивного взаимодействия субъекта системы АЛП с изучаемым
объектом. Рабочее место пользователя в общем случае представляет собой
персональный компьютер и специализированное системное и прикладное
программное обеспечение.
4.3. Дидактические требования к системе АЛП.
4.3.1. Система АЛП должна удовлетворять следующим основным
требованиям, предъявляемым дидактикой к процессу обучения:
- научной достоверности, необходимой точности и современной
трактовке изучаемых и исследуемых объектов, процессов и явлений;
- доступности, систематичности и последовательности;
- развития у обучаемых интереса и творческого подхода к
изучаемому или исследуемому вопросу;
- прочности знаний, убедительности и эффективности.
4.3.2. Система АЛП должна обеспечивать:
- развитие у обучаемых необходимых навыков к самостоятельному
проведению эксперимента;
- ознакомление обучаемых с современными методами, приемами и
средствами научного и экспериментального познания;
- приобретение опыта обращения с современными техническими и
программными средствами лабораторного и научного эксперимента;
- развитие творческой активности.
4.3.3. Разрабатываемая система АЛП должна обладать следующими
основными свойствами:
- модульностью - способом построения оборудования и программного
обеспечения из различных модулей в зависимости от требований
соответствующей дисциплины, уровня преподавания и обучаемых, развития
технического прогресса в данной области знаний и т. д. Состав модулей,
соотношение между физическим и математическим моделированием
определяется разработчиком;
- совместимостью - возможностью сопряжения с имеющимся и вновь
создаваемым учебно-лабораторным и экспериментальным оборудованием, а
также стандартной измерительной и вычислительной аппаратурой;
- универсальностью - возможностью использования системы АЛП для
разного уровня образования с учетом профессиональноориентированной
направленности и междисциплинарных связей.
4.4. Требования к техническому обеспечению.
4.4.1. Комплекс технических средств системы АЛП должен быть
достаточным для выполнения всех функций системы АЛП, определенных
техническим заданием.
4.4.2. В зависимости от педагогических и дидактических требований
системы АЛП могут создаваться в виде:
- типовых комплектов оборудования для конкретной тематики;
- универсальных комплексов, оперативно перестраиваемых под
конкретную тематику.
4.4.3. Средства технического обеспечения систем АЛП должны по
возможности создаваться на базе серийно выпускаемых агрегатных средств
измерений, автоматизации и вычислительной техники. Допускается
разрабатывать новые средства технического обеспечения специально для
конкретных систем АЛП, если отсутствуют необходимые серийные средства
или если это экономически оправданно.
4.4.4. В состав технического обеспечения систем АЛП должны
входить приборы и устройства, необходимые для проверки
работоспособности системы АЛП.
4.4.5. Система АЛП должна разрабатываться с учетом
эксплуатационных требований, определяемых в ГОСТ 22.261-82. По
согласованию с потребителем для конкретной системы АЛП допускается
устанавливать группу рабочих условий применения по ГОСТ 22.261-82 в
зависимости от конкретных условий эксплуатации. Для систем АЛП,
отдельные подсистемы которых предназначены для работы на значительном
удалении друг от друга в различных условиях применения, допускается
устанавливать различные группы рабочих условий применения и предельных
условий транспортирования для каждой такой подсистемы в отдельности с
учетом требований ГОСТ 18.145-81.
4.4.6. Время установления рабочего режима и продолжительность
непрерывной работы системы АЛП и отдельных ее подсистем определяются
разработчиком с учетом ГОСТ 22.261-82 и по согласованию с
потребителем.
4.4.7. Комплекс технических средств системы АЛП должен
удовлетворять требованиям к безопасности согласно ГОСТ 22.261-82.
4.4.8. При разработке требований к надежности системы АЛП следует
учитывать надежность всех подсистем АЛП и надежность программного
обеспечения.
4.5. Требования к программному обеспечению.
4.5.1. Программное обеспечение систем АЛП должно базироваться на
серийных, лицензионных программных продуктах.
4.5.2. Состав программного обеспечения конкретной системы АЛП
определяется разработчиком на основе исходных педагогических и
технических требований, а также технического задания на систему АЛП,
утвержденных в установленном порядке.
4.5.3. Программное обеспечение систем АЛП должно быть
адаптируемым к различным конфигурациям комплекса технических средств
конкретной системы АЛП.
4.5.4. В состав программного обеспечения систем АЛП должны
входить средства тестирования и проверки работоспособности отдельных
подсистем АЛП.
4.5.5. В состав программного обеспечения систем АЛП должны
входить средства отладки программ.
4.5.6. Программное обеспечение систем АЛП должно обеспечивать
управление лабораторным экспериментом в реальном масштабе времени.
4.5.7. Программное обеспечение систем АЛП должно предусматривать
возможность его развития и расширения с учетом перспектив развития
системы АЛП.
4.6. Требования к методическому обеспечению.
4.6.1. Методическое обеспечение систем АЛП должно быть гибким и
позволять субъекту системы АЛП выбирать метод решения поставленной
задачи исходя из конкретных требований к результату и процедуре
обработки данных.
4.6.2. Методы управления объектом, обработки и представления
информации в однотипных системах АЛП должны быть максимально
унифицированы.
4.6.3. При создании методического обеспечения систем АЛП следует
использовать методы математического моделирования, имитационные модели
объектов и процессов изучения, методы планирования эксперимента.
4.6.4. Методики обучения в системах АЛП должны быть основаны на
современных способах представления компьютерной информации: графиках,
мнемосхемах, виртуальных образах изучаемых объектов, анимации и т. д.
4.6.5. Состав методического обеспечения конкретной системы АЛП
определяется разработчиком на основе исходных педагогических и
технических требований, а также технического задания на систему АЛП,
утвержденных в установленном порядке согласно требованиям и нормам РД
40.5-86.
4.7. Требования к метрологическому обеспечению.
4.7.1. Метрологическое обеспечение систем АЛП обеспечивает
достижение единства измерений, требуемой достоверности и точности.
4.7.2. При разработке требований к метрологическому обеспечению
систем АЛП необходимо руководствоваться положениями и нормами,
установленными в ГОСТ 22.261-82.
4.7.3. При использовании в составе систем АЛП средств измерений,
соответствующих отечественным и международным стандартам, действующим
на территории России, значения нормируемых метрологических
характеристик устанавливаются в стандартах и (или) технических
условиях на средства измерений конкретного вида (типа).
4.7.4. Процедура и методики поверки измерительных каналов системы
АЛП определяются разработчиком и приводятся в эксплуатационной
документации.
4.8. Требования к документации при создании системы АЛП.
4.8.1. Стадии и этапы при создании систем АЛП устанавливаются по
ГОСТ 34.601-90.
4.8.2. При разработке требований к документации необходимо
руководствоваться положениями и нормами ОСТ ВШ 01.001-94.
4.8.3. Виды, наименование, комплектность и обозначение
документов, разрабатываемых при создании систем АЛП, устанавливаются
по ГОСТ 34.201-89.
4.8.4. Содержание документов, разрабатываемых при создании систем
АЛП, определяется по РД 50-34.698-90.
5. Классификация систем АЛП
5.1. Системы АЛП классифицируются по следующим признакам:
- по назначению (целевое использование и характер решаемых
задач);
- по проблемно-тематической ориентации (область применения,
отрасль знаний);
- по территориальной удаленности объектов системы АЛП от
пользователей (вид применяемой пользовательской сети);
- по способу реализации изучаемого объекта системы АЛП.
5.2. По назначению выделяются следующие виды систем АЛП:
- специализированные;
- многоцелевые;
- исследовательские;
- тренажерные;
- иного назначения.
5.3. По проблемно-тематической ориентации выделяются следующие
виды систем АЛП:
- естественнонаучные;
- общетехнические;
- технологические;
- иного назначения.
5.4. По территориальной удаленности объектов системы АЛП от
пользователей выделяются следующие виды систем АЛП:
- глобальные;
- национальные;
- региональные;
- локальные.
5.5. По способу реализации изучаемого объекта или процесса
выделяются следующие виды систем АЛП:
- с использованием физических моделей;
- с использованием имитационных (математических) моделей;
- с использованием натурных физических объектов и процессов.
Приложение А
(справочное)
Международные стандарты технических
и программных средств, которые могут быть
использованы для создания систем АЛП
Одной из основных характеристик современных систем компьютерной
автоматизации является стандартизация технологий и решений в части
технических и программных средств.
Применение международных стандартов в системах автоматизации в
целом и в системах АЛП в частности обеспечивает информационную,
электрическую и конструктивную совместимость различных компонентов
разрабатываемых систем.
Стандартизацию интерфейсов измерительных и управляющих систем,
протоколов систем передачи данных, а также унификацию программного
обеспечения для систем компьютерной автоматизации осуществляют
нижеперечисленные организации.
Международные организации:
- Международная организация по стандартизации (МОС) -
International Organization for Standardization (ISO);
- Международная электротехническая комиссия (МЭК) - International
Electrotechnical Commission (IEC);
- Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии
(МККТТ) - International Telegraph and Telephone Consultative
Committee;
- Европейский институт телекоммуникационных стандартов (ЕИТС) -
European Telecommunications Standards Institute.
Национальные организации и институты по стандартизации: ANSI
(США), AFNOR (Франция), BSI (Великобритания), DIN (ФРГ), JISC
(Япония), Госстандарт (Россия).
Профессиональные объединения и организации:
- Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике -
Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE);
- Ассоциация электронной промышленности - Electronic Industry
Association (EIA);
- Европейский Комитет стандартов по ядерной электронике European
Standard Committee on Nuclear Electronic (ESONE).
Среди групп стандартов и унифицированных средств программного
обеспечения для систем компьютерной автоматизации выделяются
следующие:
- стандарты на механическое и конструктивное исполнение элементов
систем;
- стандарты на организацию измерительно-управляющих устройств и
систем;
- стандарты на системы и устройства передачи данных (системы
телекоммуникаций);
- стандартные операционные системы;
- сертифицированные инструментальные средства разработки
прикладного программного обеспечения.
Наиболее часто из них используются следующие:
Стандарты на механическое и конструктивное исполнение:
- стандарт на конструктивное исполнение разъемов, плат, модулей,
приборов, стоек для средств вычислительной и измерительноуправляющей
техники - Евромеханика (EuroCard);
- стандарт на механические конструкции элементов промышленной
автоматики - DIN.
Стандарты на организацию измерительно-управляющих устройств и
систем:
- стандарт на интерфейс для цифровых измерительных приборов и
устройств - приборный интерфейс IEEE-488.1 (другие названия: HPIB,
GP-IB, IEC-625.1, МЭК-625.1), отечественный стандарт - ГОСТ 26.003 80
(Канал общего пользования - КОП);
- стандарты интерфейсов и шин ввода/вывода для встраиваемых в
компьютер устройств измерения и управления: ISA, EISA, PSXI, PCI,
PCMCIA, PC-104;
- стандарты на магистрально-модульные измерительно-вычислительные
и управляющие системы и комплексы: CAMAC (КАМАК - ГОСТ 26.001-80),
Multibus, VME, VXI, MXI, SCXI;
- стандарты для промышленных систем и контроллеров (PLC): Bitbus,
CANbus, MODBUS, PROFIBUS, Fieldbus.
Стандарты на системы и средства передачи данных (системы
телекоммуникаций):
- стандарты физических интерфейсов: RS-232 (ГОСТ 18145-81),
RS-422 (ГОСТ 23675-79), RS-485;
- стандарты локальных компьютерных сетей: Ethernet, Arcnet, TRN;
- стандарты на сети специального применения: MIL 1553B, ARINC
429;
- глобальные международные компьютерные сети (например,
Internet).
Стандартные операционные системы:
- операционные системы общего назначения: MS DOS, MS Windows,
Windows-95, Mac OS, HP-UX, UNIX;
- операционные системы реального времени: OS-9/OS-9000, VMEexec,
VxWorks, LynxOS, QNX.
Сертифицированные инструментальные средства разработки
прикладного программного обеспечения:
- универсальные системы общего назначения: LabWindows,
LabWindows/CVI, LabVIEW, BridgeVIEW, HP VEE;
- специализированные системы АСУ ТП и промышленной автоматики:
Lookout, InTouch, WINOTOOLS, ISaGRAF, Real Flex, Trace Mode, Genesis и
др. |