Thử nghiệm hệ thống tích hợp

Thử nghiệm hệ thống tích hợp Tóm tắt: Nhằm tiếp cận với các nhu cầu về môi trường, việc xây dựng các hệ thống sử dụng năng lượng chuẩn ngày càng trở nên phức tạp và phụ thuộc lẫn nhau. Mục đích là để phân phối hiệu quả đạt được khi sử dụng các công trình, các hệ thống bên trong phải được kiểm tra theo cách cao cấp hơn những ứng dụng phổ biến trước kia và các nhà thiết kế phải đóng vai trò năng động hơn rất nhiều trong việc kiểm tra triệt để những thiết kế của họ. Báo cáo này cung cấp hướng tiếp cận mới cho việc thử nghiệm các hệ thống tích hợp và yêu cầu tính thông suốt trong vấn đề làm thế nào để vai trò của việc kiểm tra này phải phát triển rộng rãi trong tương lai. 1. Vấn đề cơ bản 2. Việc kiểm tra thông thường các cấu trúc hệ thống phụ thuộc vào ba yếu tố sau: 3. * Thiết lập và kiểm tra hệ thống nhằm mục đích đảm bảo các hệ thống này hoạt động có hiệu quả và giống các thiết kế đã được xây dựng sẵn cung cấp chi tiết điều kiện thích nghi. 4. * Xác định cài đặt hệ thống, điều khiển phân phối các thông số (ví dụ như tốc độ dòng khí, lưu lượng nước chảy, nhiệt độ…) để kiểm chứng hiệu năng của hệ thống và cung cấp các thông tin cho những tài liệu tham khảo về sau. 5. * Cung cấp các yếu tố chỉ dẫn cơ bản khi chuyển nhượng hoặc đào tạo các kỹ thuật viên và điều hành viên khi vận hành toàn bộ hệ thống. Tuy nhiên điều không thuận lợi là ở chỗ: các quy trình kiểm tra tổng thể vận hành dựa trên các kế hoạch mang tính thương mại đôi khi bị loạn chức năng. Ngày nay một số phương pháp sử dụng thiết kế và các dịch vụ trọn gói phân chia các quá trình tích hợp ít hơn so với trước đây 10 hay 15 năm. Ta xét tới phạm vi các yếu tố ảnh hưởng tới hệ thống chính bao gồm những vấn đề như sau: 6. * Phải giảm thiểu các yếu tố đầu vào từ các thiết kế hệ thống nguyên bản trước đây theo như chỉ dẫn và hệ thống nền của một số chuyên đề. Điều này có thể đem lại kết quả không rõ ràng hoặc các thành phần không thể kiểm tra được, hay các tiêu chuẩn được chấp nhận nhưng không tương xứng với nhau, dẫn tới không có phép kiểm tra chức năng nào thực hiện được. Vấn đề chuyển nhượng toàn bộ hệ thống cho các chủ sở hữu và các nhà điều hành với các dữ liệu kiểm tra chỉ mang tính hình thức đối với các hệ điều hành có đặc điểm chung, và việc bảo dưỡng cũng chỉ được thực hiện trên giấy tờ. * Các xu hướng liên kết về mặt thiết kế và cấu trúc tân tiến đang ngày càng gia tăng, thay thế cho các mô hình này dựa trên các cấu trúc hay tác động của các vòng lặp có hiệu quả thiết thực hơn các thiết kế trước đây. * Gia tăng tính phức tạp, phức hợp của công nghệ xây dựng hệ thống đồng bộ và các kết quả được chuyên môn hóa, riêng biệt từng phần. Việc lắp đặt được thương mại hóa đem lại kết quả cho hệ thống không tích hợp tuy nhiên các ứng dụng công nghệ này hoàn toàn không đem lại lợi nhuận. 7. * Việc đo đạc thông qua các tiêu chuẩn hiệu năng của máy móc cho các hệ đồng bộ thiếu rõ ràng và không kịp thời. 8. * Ảnh hưởng đến quá trình xúc tiến thương mại hoàn thành các kế hoạch với giá thành tiết kiệm nhất và đúng thời hạn, đảm bảo thời hạn hoàn thành theo các hợp đồng, ngoài ra không tránh khỏi các bất lợi không mong muốn khi hợp đồng bị trì hoãn. Để giải quyết với các đặc điểm bất lợi đặc trưng của hệ thống, giờ đây chúng ta có một số lượng lớn hệ điều khiển nhằm đem đến hiệu quả của tính đồng bộ và các ích lợi thu được từ quá trình đồng bộ hóa. Chúng ta đang ngày càng nhận thức về hiệu quả của quá trình đồng bộ phù hợp với môi trường, đáp ứng nhu cầu giảm thiểu tối đa các bất lợi này trong thời hạn lâu dài. Ngày nay quyền sở hữu đồng bộ về việc chung vốn của các nhà đầu tư có liên quan trong khoảng thời gian dài thông qua tài sản chung cũng được quan tâm đặc biệt. Vấn đề này lí giải cho đánh giá mới về chu kỳ tái thiết lập liên kết giữa các dịch vụ xây dựng đồng bộ sao cho hệ thống làm việc có hiệu quả và thỏa mãn nhu cầu người sử dụng, duy trì liên kết có lợi giữa người sử dụng, nhà sản xuất. 9. Ngày nay xuất hiện năng lượng và khả năng xây dựng các hệ thống phân loại theo môi trường như hệ thống loại nhà kính trồng rau quả ở Úc (ABGRS) và các Hiệp hội tổ chức vì môi trường ở Úc như “Ngôi sao xanh” thích hợp với những chức năng phân loại phù hợp theo môi trường đang thôi thúc thị trường tiêu thụ, đem lại lợi ích thiết thực cho người sử dụng. Quan trọng hơn cả là các phép đo chính xác, những kết quả thu được trong hệ thống mới và đề ra các thiết kế mang tính cạnh tranh, quy trình hướng dẫn để hướng tới những sản phẩm cao cấp. Nhằm đem lại những kết quả hệ thống theo yêu cầu, các hệ thống bây giờ phải được rà soát nhạy bén hơn so với các ứng dụng được sử dụng trước đây. Một thiết kế tích hợp tốt, quá trình kiểm tra toàn bộ rất cần thiết cho việc cải thiện hiệu suất máy, hiệu quả năng lượng chuyển hóa và tính thân thiện với môi trường. 10. 2. Thử nghiệm hệ thống tích hợp 11. Các mô phỏng tích hợp hệ thống khi hoạt động yêu cầu 3 yếu tố sau: * Kế hoạch phải có khả năng đem lại giá trị tích lũy hệ thống. * Các dịch vụ hệ thống tích hợp có tính chủ động, các nét đặc trưng của thiết kế có tính phụ thuộc, và phù hợp với người sử dụng. * Khả năng đưa vào hoạt động toàn bộ hệ thống. 12. 2.1 Kế hoạch phải có khả năng đem lại giá trị tích lũy Phát triển và sử dụng hệ thống Điểm mấu chốt đằng sau dự án này là mục đích đem lại giá trị tích lũy trên toàn bộ hệ thống, là những hiểu biết dựa trên mối quan hệ giữa các khâu thiết kế, cài đặt, hiển thị và điều khiển trong một hệ thống cần được tiếp tục phát triển, ghi nhận và quản lí. Mục tiêu xa hơn nữa là chuyển đổi những thông tin này thông qua một chu trình tổng thể. Để xác định yêu cầu chủ đạo của mô hình này, việc cần thiết là chú ý đến các thông tin ở mỗi giai đoạn khác nhau của quy trình và xác định điều cần thiết để không làm thay đổi dữ liệu sau này, phụ thuộc vào các phần liên quan khác nhau trong chu trình tổng thể. Xác định dữ liệu đặc biệt sẽ làm cho dự án trở nên hoàn hảo hơn. Thiết kế Quá trình thiết kế chủ yếu liên quan tới việc mở rộng và xác định ý tưởng, giản đồ thiết kế. Đây là phần quan trọng của các dịch vụ kỹ thuật giá trị cao. Nhiều thiết kế cao cấp có thể cung cấp thông tin để phát triển các dự án . Từ khía cạnh dịch vụ, vấn đề quan trọng nhất của quá trình là thiết kế sơ đồ và xác định mục đích điều khiển. Nếu không có một cái nhìn rõ ràng về cấu trúc của các hệ thống, làm thế nào để thử nghiệm chúng và phát triển thiết kế này. Chất lượng được biểu hiện qua thông số kỹ thuật chung (ví dụ như Natspec) cung cấp tiêu chuẩn rõ ràng và quy trình hoạt động phải đảm bảo chất lượng. Cũng cần phải đảm bảo rằng các yêu cầu của dự án phải được đáp ứng triệt để. Dữ liệu thiết kế là không nhất thiết phải giống như các dữ liệu phù hợp cho việc cạnh tranh đấu thầu. Đấu thầu dữ liệu thiết kế thực chất là để làm tăng thêm giá trị và cần phải thỏa mãn đầy đủ những nội dung sau: * Thiết kế dự án cung cấp vấn đề tổng quan và mục tiêu thiết kế bao gồm những nhân tố như hiệu suất hay sự ảnh hưởng của quá trình đối với môi trường. * Dịch vụ bao gồm các trường hợp đặc biệt hoặc các tính năng thiết kế đặc biệt… * Tiêu chuẩn thiết kế. * Bản vẽ sơ đồ thiết kế bao gồm các thông tin quan trọng, kế hoạch triển khai và định cỡ thiết bị. * Kế hoạch triển khai. * Tiêu chuẩn về đội ngũ công nhận và những tiêu chuẩn khác cho việc thử nghiệm hệ thống tich hợp. Thông tin này cần phải được nắm bắt, hiểu rõ và cung cấp một cơ sở vững chắc cho quá trình ủy nhiệm. Ta xét ví dụ minh họa điển hình của một thiết kế có giản đồ và phiên bản nâng cao của nó mang giá trị tích lũy cao. "Kiến thức dự án" được hiển thị trong hình 2 & 3. 2.2 Tích hợp theo cấu trúc tích cực, tính năng mạch thụ động và cơ cấu vận hành Thử nghiệm toàn bộ hệ thống Thử nghiệm các hệ thống tích hợp và các hệ thống đồng bộ đòi hỏi phải tiếp cận bằng một hệ thống "tổng thể" với chức năng tìm kiếm và chức năng này chỉ hoạt động của hệ thống trên cơ sở riêng lẻ. Thử nghiệm toàn bộ hệ thống cũng cần phải được mở rộng phạm vi như tăng cấu trúc bên trong hệ thống, bao gồm tất cả các hệ thống tích cực, các tính năng mạch thụ động và cơ cấu vận hành bên trong nó sẽ trở thành một hệ tổng thể. Điều cần thiết cho nhà thiết kế sắp xếp các bộ phận rõ rằng, để hệ thống có thể tương tác được với nhau. Nếu chỉ cài đặt hay thử nghiệm riêng rẽ các phần tích hợp chi tiết thì quá trình này sẽ không đầy đủ. Lúc này ta sẽ thu được kết quả tốt nhất trong các hệ thống cài đặt và sẽ được đưa vào thử nghiệm chức năng cách điện với một vài giới hạn thích hợp. Rất khó có thể tạo ra một hệ thống tích hợp đầy đủ, chính xác hoàn toàn theo lí thuyết. Trong ví dụ thiết kế mạch tích hợp pha đầu tiên về lĩnh vực dịch vụ và các gói chủ yếu là các quá trình phối hợp. Nhà thiết kế chỉ rõ các yếu tố sau: * Phạm vi hoạt động được xác định bởi trình cài đặt mở rộng. * Liên kết hợp các phần có liên quan sẽ được thực hiện bởi nhóm ngành khác và đội ngũ kĩ thuật viên trong kết nối với phạm vi hoạt động. * Các giao diện và phụ thuộc qua lại lẫn nhau giữa các khối tích hợp. Thông thường các vấn đề cài đặt liên quan đến việc phối hợp của các khối tích hợp thường phát sinh trong phần thử nghiệm. Nếu không đúng quy định của nhà thiết kế và nhà quản lý, phần có tác động đáng kể đến chương trình thử nghiệm sẽ được giải quyết. Ngoài ra, chương trình này được xây dựng để thiết lập một bộ các hướng dẫn ban đầu của dự án liên quan tới các "chi tiết kết hợp" và giao diện để đảm bảo tất cả các chi tiết kỹ thuật có thể tiếp cận nhất quán. Ví dụ các nguyên tắc này có thể là: * Tất cả cáp tín hiệu đầu, cáp tín hiệu cuối tích hợp sử dụng chung vào một bảng mạch hoặc một thiết bị nào đó do nhà thiết bị cung cấp. * Tất cả các qui trình khép kín được hoàn tất khi sử dụng bộ cài đặt phần tích hợp thông qua độ ngấu của qui trình này. Tuy nhiên, bản chất của tích hợp có thể thay đổi đáng kể khi hoàn thành thực nghiệm với cách thức tích hợp, xây dựng hay chế độ quản lý được giới thiệu và xây dựng rất đầy đủ. Việc tích hợp hiện tại đã được xử lí giữa các khối tích hợp và các cơ cấu vận hành. Tuy nhiên nơi mô hình cung cấp đầu vào để xác định và tải liên quan việc kiểm soát các điểm đầu hay điểm cuối này thì tương đối đơn giản. Tuy nhiên phần tích hợp này đóng một vai trò chủ động và tích cực trong việc xây dựng hệ thống kiểm soát vì chúng có thể ở một số loại của các hệ thống lọc thông gió lai hay hệ thống thích nghi với việc tích hợp tăng đột ngột. Việc tích hợp, xây dựng hay quản lý thuận tiện đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý đích đến và giám sát hiệu suất của các phần tích hợp. 2.3 Khối thử nghiệm dữ liệu Cấu trúc tái tích hợp và kiến thức thử nghiệm Trong những thập kỷ qua, các đáp ứng về sản xuất thiết kế chi tiết của các hệ thống điều hòa không khí và cung cấp công cụ quản lý cho tiến trình cài đặt và thử nghiệm của các hệ thống này thường được chuyển giao từ nhóm tư vấn kỹ thuật cho nhóm xây dựng. Do đó kiến thức của các nhà thiết kế ban đầu của quá trình xây dựng và thử nghiệm rất khó hiểu. Hiểu biết về cách thiết kế có thể bị ảnh hưởng và bị mất mát trong quá trình cài đặt, thử nghiệm. Quá trình thiết kế trong nhiều trường hợp đã trở thành " vòng lặp mở" với ít hoặc không có phản hồi tới các nhà thiết kế. Bây giờ chúng ta có một trường hợp mà nhà thiết kế đang được yêu cầu để tạo ra các mẫu với một hiệu suất cao nhất, khả năng giải quyết khó khăn lớn trong việc xác định các mẫu thiết kế như thế nào, cài đặt như thế nào và thử nghiệm quan trọng để đạt được hiệu suất theo yêu cầu. Điều này chú ý đến một lỗ hổng trong nền tảng kiến thức công nghệ liên quan tới thử nghiệm các hệ thống. Trong khi các nguyên tắc, các tiêu chuẩn được đưa ra bởi các tổ chức như NEBB, ASHRAE và CIBSE cung cấp các thông tin và các hướng dẫn quan trọng cho các hoạt động thử nghiệm cụ thể để có sự cần thiết cho một hướng dẫn tổng thể đối với việc thử nghiệm các hệ thống tích hợp. Cách hướng dẫn như vậy sẽ cung cấp một khuôn khổ thích nghi với tích hợp thử nghiệm các hệ thống trong suốt thời gian của một thiết kế và vào trong giai đoạn hoạt động của thiết kế. Nó được thể hiện trên ma trận tri thức thử nghiệm như ở hình 4. Hình 4 miêu tả việc kết nối giữa các quy trình điều khiển, các bước thực hành cài đặt cho thử nghiệm làm sao hiệu quả nhất, quản lý hệ thống thử nghiệm và phương thức tiến hành. Đây là một hướng dẫn lí tưởng, minh họa một quá trình liên tục với các biểu đồ dữ liệu và thông tin, các danh sách kiểm tra và hướng dẫn chi tiết cho mỗi giai đoạn của quá trình xác định kết quả theo yêu cầu, vai trò đề xuất, trách nhiệm và phương pháp luận. 3. Thử thách đặt ra cho những người thử nghiệm thiết kế phần tích hợp Tương lai đặt ra những thách thức và cơ hội lớn cho những người chịu trách nhiệm về những thử nghiệm phần tích hợp. Tích hợp hệ thống năng lượng và xây dựng hệ thống đánh giá môi trường nói riêng sẽ dẫn tới thay đổi trong ngành công nghiệp, vì điều này còn phụ thuộc vào kỹ năng thử nghiệm và dữ liệu tích hợp trong các hệ thống này ở mọi chu trình của các phần tích hợp. Thiết kế này để đáp ứng mục tiêu tiêu thụ năng lượng, tăng số lượng thiết lập các hệ thống tích hợp và ngày càng phức tạp hơn, như giới thiệu công nghệ mới, các khái niệm, thử nghiệm để đạt được năng lượng và cam kết sử dụng nước, hiệu suất của các thông số khác, thử nghiệm tích hợp đa hệ thống và điều chỉnh cấu trúc hệ thống và duy trì hiệu suất tối đa. Tất cả những đặc điểm này là thách thức đối với việc thử nghiệm các phần tích hợp đặc biệt để xây dựng các kỹ năng mới và áp dụng các kỹ năng hiện có trong cách thức mới. Nhu cầu thử nghiệm để thiết lập và phát triển có thể được thể hiện ở ba yếu tố: * Thời gian và thời hạn tham gia Yêu cầu thiết kế và thử nghiệm cung cấp kết quả đo hiệu suất (ví dụ như đánh giá năng lượng và môi trường) đòi hỏi kỹ năng thử nghiệm, tích hợp phức tạp. Kỹ năng này dễ dàng hơn so với các kỹ năng thử nghiệm và tích hợp hiện tại. Điều này dẫn tới các thiết kế tham gia vào việc hình thành hoặc định dạng điều chỉnh phần tích hợp một cách chắc chắn (được kiểm nghiệm hàng năm) cho hiệu suất tối ưu. * Các kỹ năng kỹ thuật và dữ liệu Tích hợp ngày càng tăng là kết quả của vật lý học, các cơ cấu vận hành, đặc tính người sử dụng với các phần tích hợp tiêu thụ năng lượng và tích hợp càng cao của chính các hệ thống này sẽ yêu cầu phát triển thử nghiệm tinh vi, phức tạp. Tiếp cận thử nghiệm toàn diện hơn được yêu cầu để đảm bảo đạt được mức độ hiệu năng cần thiết cho việc tích hợp tổng thể. Trong ví dụ yêu cầu đánh giá môi trường hiện tại đang xảy ra liên quan tới phát triển kỹ năng thử nghiệm và phương pháp tiếp cận phát triển cho các hệ thống cơ học để áp dụng cho các hệ thống thông thường khác chưa được thử nghiệm một cách triệt để. Ví dụ như: chiếu sáng, thủy lực (cung cấp nước và quản lý chất thải) và xây dựng tích hợp các hệ thống hoạt động hữu ích như xử lý tiền y học, các hệ thống thông gió tự nhiên và hệ thống lưu trữ nhiệt tích cực hay hệ thống lưu trữ nhiệt thụ động. * Kỹ năng quản lý, báo cáo quan điểm Khả năng tích hợp thử nghiệm làm việc ở các cấp độ khác nhau, bằng nhiều cách khác nhau trong các dự án với những tiêu chuẩn cần phải được phát triển. Cho dù điều này là ở giai đoạn thiết kế, chúng không chỉ cung cấp đầu vào với "khả năng thiết kế" các vấn đề mà còn "khả năng thử nghiệm" và tiêu thụ năng lượng thực tế, hay như một phần của đội ngũ cài đặt có trách nhiệm để đáp ứng các mục tiêu năng lượng, hay như một bộ phận điều khiển hoạt động, nhóm dịch vụ bảo trì. Các vấn đề này là yêu cầu cần thiết để duy trì hoặc đạt mức năng lượng tốt hơn, cách sử dụng nước để giữ hoặc cải thiện đánh giá hiệu suất tối ưu. Một số trong những phát triển sẽ là bước đi lên của thực tiễn và nền công nghiệp mới của chúng ta sẽ hình thành, phát triển tốt hơn và phù hợp với chính nó. Những người khác sẽ yêu cầu các ngành công nghiệp khác để có những sáng kiến thuận lợi dẫn tới những thay đổi này. Để đáp ứng yêu cầu thực hiện ngày càng tăng và tiêu chuẩn về môi trường, hay các tiêu chuẩn về năng lượng, hệ thống tích hợp đã trở nên tinh xảo hơn, phụ thuộc lẫn nhau, số lượng tích hợp ngày càng tăng với các địa chỉ tích hợp vật lý và đặc tính người sử dụng, cơ cấu vận hành. Để thỏa mãn yêu cầu đặt ra một cách hiệu quả các phần tích hợp, hệ thống đồng bộ của chúng bây giờ phải được thử nghiệm theo phương thức mang tính chất phức tạp và tích hợp hơn. Hơn nữa, việc thiết kế và thiết lập quy trình chuyển tích hợp ngày nay ít sai hỏng hơn nhiều so trước đây. Các thay đổi quan trọng chủ yếu là trong cách áp dụng của chúng tôi để thử nghiệm, phát triển và duy trì tích hợp các điều kiện, nâng cao tuổi thọ hệ thống để hỗ trợ việc tiếp tục xây dựng, thực hiện các phần tích hợp, hoạt động một cách hiệu quả đem lại lợi ích cho người sử dụng.