Fire safety engineering — Assessment, verification and validation of calculation methods

ISO 16730:2008 provides a framework for assessment, verification and validation of all types of calculation methods used as tools for fire safety engineering. It does not address specific fire models, but is intended to be applicable to both analytical models and complex numerical models that are addressed as calculation methods in the context of this International Standard. It is not a step-by-step procedure, but does describe techniques for detecting errors and finding limitations in a calculation method. ISO 16730:2008 includes the following: a process to ensure that the equations and calculation methods are implemented correctly (verification) and that the calculation method being considered is solving the appropriate problem (validation); requirements for documentation to demonstrate the adequacy of the scientific and technical basis of a calculation method; requirements for data against which a calculation method's predicted results shall be checked; guidance on use of this ISO 16730:2008 by developers and/or users of calculation methods, and by those assessing the results obtained by using calculation methods.

Ingénierie de la sécurité incendie — Évaluation, vérification et validation des méthodes de calcul

L'ISO 16730:2008 fournit un cadre pour l'évaluation, la vérification et la validation de tous types de méthodes de calcul utilisées comme outils dans l'ingénierie de la sécurité incendie. Elle ne concerne pas des modèles de feu spécifiques mais est destinée à être applicable à la fois aux modèles analytiques et aux modèles numériques complexes, qui sont abordés sous forme de méthodes de calcul dans le contexte de la présente Norme internationale. Il ne s'agit pas d'une procédure étape par étape, mais d'une description de techniques permettant de déceler des erreurs et de trouver des limitations dans une méthode de calcul. L'ISO 16730:2008 inclut ce qui suit: un processus pour garantir que les équations et les méthodes de calcul sont mises en œuvre correctement (vérification) et que la méthode de calcul envisagée résout le problème approprié (validation); des exigences pour que la documentation démontre l'adéquation du fondement scientifique et technique d'une méthode de calcul; des exigences relatives aux données par rapport auxquelles les résultats prédits d'une méthode de calcul doivent être contrôlés; des conseils sur l'utilisation de la présente norme internationale par des développeurs et/ou utilisateurs de méthodes de calcul, et par les personnes qui évaluent les résultats obtenus à l'aide de méthodes de calcul.

General Information

Status
Withdrawn
Publication Date
06-Jul-2008
Withdrawal Date
06-Jul-2008
Current Stage
9599 - Withdrawal of International Standard
Start Date
20-Jul-2015
Completion Date
20-Jul-2015
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ISO 16730:2008 - Fire safety engineering -- Assessment, verification and validation of calculation methods
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ISO 16730:2008 - Ingénierie de la sécurité incendie -- Évaluation, vérification et validation des méthodes de calcul
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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 16730
First edition
2008-07-15
Fire safety engineering — Assessment,
verification and validation of calculation
methods
Ingénierie de la sécurité incendie — Évaluation, vérification et validation
des méthodes de calcul
Reference number
ISO 16730:2008(E)
ISO 2008
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 16730:2008(E)
PDF disclaimer

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Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2008 – All rights reserved
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ISO 16730:2008(E)
Contents Page

Foreword............................................................................................................................................................ iv

Introduction ........................................................................................................................................................ v

1 Scope ..................................................................................................................................................... 1

2 Normative references ........................................................................................................................... 1

3 Terms and definitions........................................................................................................................... 1

4 Documentation...................................................................................................................................... 4

4.1 General................................................................................................................................................... 4

4.2 Technical documentation .................................................................................................................... 4

4.3 User's manual........................................................................................................................................ 6

5 Methodology.......................................................................................................................................... 7

5.1 General................................................................................................................................................... 7

5.2 Verification .......................................................................................................................................... 10

5.3 Validation............................................................................................................................................. 11

5.4 Sensitivity analysis............................................................................................................................. 14

5.5 Quality assurance............................................................................................................................... 16

6 Requirements for reference data to validate a calculation method .............................................. 16

Annex A (informative) Uncertainty ................................................................................................................. 18

Annex B (informative) Example validation procedure.................................................................................. 20

Annex C (informative) Quality-assurance methodology .............................................................................. 29

Bibliography ..................................................................................................................................................... 35

© ISO 2008 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 16730:2008(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies

(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO

technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been

established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and

non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the

International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.

International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.

The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards

adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an

International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent

rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.

ISO 16730 was prepared by Technical Committee ISO/TC 92, Fire safety, Subcommittee SC 4, Fire safety

engineering.
iv © ISO 2008 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 16730:2008(E)
Introduction

The objective of fire safety engineering is to assist in the achievement of an acceptable predicted level of fire

safety. Part of this work involves the use of calculation methods to predict the course of events that can

potentially occur in case of a fire or as a consequence of a fire. This work involves the use of calculation

methods to evaluate the ability of fire protection measures to mitigate the adverse effects of a fire on people,

property, the environment and other objects. The main principles that are necessary to establish the credibility

of these calculation methods are assessment, verification and validation.

There is a need for a standard as a technical basis to provide the developers and users of calculation

methods and third parties with procedures to check whether the calculation method's accuracy for particular

applications is sufficient.

This International Standard addresses the assessment, verification and validation of calculation methods for

fire-safety engineering in general.

It is necessary that potential users of calculation methods and those who are asked to accept the results be

assured that the calculation methods provide sufficiently accurate predictions of the course and consequences

of the fire for the specific application planned. To provide this assurance, it is necessary that the calculation

methods being considered be verified for mathematical accuracy and validated for capability to reproduce the

phenomena.

There is no fixed requirement of accuracy that is applicable to all calculation methods. The accuracy level

depends on the purposes for which a calculation method is being used. It is not necessary that all calculation

methods demonstrate high accuracy as long as the error, uncertainty and limits of applicability of the

calculation methods are known.

This International Standard focuses on the predictive accuracy of calculation methods. However, other factors

such as ease of use, relevance, completeness and status of development play an important role in the

assessment of the use of the most appropriate method for a particular application. The assessment of the

suitability of a calculation method for a special purpose within the field of fire safety engineering is supported

by the use of quality-assurance methodology to ensure that the requirements are being fulfilled. Guidance for

establishing metrics for measuring attributes of the relevant quality characteristics is outlined in short form in

this International Standard.
This International Standard is intended for use by

a) developers of calculation methods (individuals or organizations that perform development activities,

including requirements analysis, design and testing of components), to document the usefulness of a

particular calculation method, perhaps for specific applications. Part of the calculation method

development includes the identification of precision and limits of applicability, and independent testing,

b) developers of calculation methods (individuals or organizations who maintain computer models, supply

computer models, and for those who evaluate computer model quality as part of quality assurance and

quality control), to document the software development process and assure users that appropriate

development techniques are followed to assure quality of the application tools,

c) users of calculation methods (individuals or organizations that use calculation methods to perform an

analysis), to assure themselves that they are using an appropriate method for a particular application and

that it provides adequate accuracy,

d) developers of performance codes and standards, to determine whether a calculation method is

appropriate for a given application,
© ISO 2008 – All rights reserved v
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ISO 16730:2008(E)

e) approving bodies/officials (individuals or organizations that review or approve the use of assessment

methods and tools), to ensure that the calculation methods submitted show clearly that the calculation

method is used within its applicability limits and has an acceptable level of accuracy,

f) educators, to demonstrate the application and acceptability of calculation methods being taught.

It is necessary that users of this International Standard be appropriately qualified and competent in the fields

of fire safety engineering and risk assessment. It is important that users understand the parameters within

which specific methodologies can be used.
vi © ISO 2008 – All rights reserved
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 16730:2008(E)
Fire safety engineering — Assessment, verification and
validation of calculation methods
1 Scope

This International Standard provides a framework for assessment, verification and validation of all types of

calculation methods used as tools for fire safety engineering. It does not address specific fire models, but is

intended to be applicable to both analytical models and complex numerical models that are addressed as

calculation methods in the context of this International Standard. It is not a step-by-step procedure, but does

describe techniques for detecting errors and finding limitations in a calculation method.

This International Standard includes

⎯ a process to ensure that the equations and calculation methods are implemented correctly (verification)

and that the calculation method being considered is solving the appropriate problem (validation),

⎯ requirements for documentation to demonstrate the adequacy of the scientific and technical basis of a

calculation method,

⎯ requirements for data against which a calculation method's predicted results shall be checked,

⎯ guidance on use of this International Standard by developers and/or users of calculation methods, and by

those assessing the results obtained by using calculation methods.
2 Normative references

The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated

references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced

document (including any amendments) applies.

ISO/TR 13387-1, Fire safety engineering — Part 1: Application of fire performance concepts to design

objectives
ISO 13943, Fire safety — Vocabulary
3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 13943 and ISO/TR 13387-1 and the

following apply.

NOTE Some of the definitions have been updated to illustrate the current understanding of the meaning of the terms

in the field of fire-safety engineering.
© ISO 2008 – All rights reserved 1
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ISO 16730:2008(E)
3.1
accuracy
degree of exactness actually possessed by an approximation, measurement, etc.

NOTE In the context of this International Standard, the numerical (or mathematical) accuracy is part of the verification

process for calculation methods, where a computer fire model may be such a calculation method. The accuracy may be

expressed by indicating the uncertainty of a calculation or solution(s) of a model.

3.2
assessment

process of determining the degree to which a calculation method is an accurate representation of the real

world from the perspective of the intended uses of the calculation method and the degree to which a

calculation method implementation accurately represents the developer's conceptual description of the

calculation method and the solution to the calculation method

NOTE Key processes in the assessment of suitability of a calculation method are verification and validation.

3.3
calculation method
mathematical procedure used to predict fire-related phenomena

NOTE Calculation methods may address behaviour of people as well as objects or fire; may be probabilistic as well

as deterministic in form; and may be algebraic formulae as well as complex computer models.

3.4
calibration

〈of a model〉 process of adjusting modelling parameters in a computational model for the purpose of improving

agreement with experimental data
3.5
computer(ized) model
operational computer program that implements a conceptual model
3.6
conceptual model

description composed of all the information, mathematical modelling data and mathematical equations that

describe the (physical) system or process of interest
3.7
default value

standard setting or state to be taken by the program if no alternate setting or state is initiated by the system or

the user
3.8
deterministic model

calculation method that uses science-based mathematical expressions to produce the same result each time

the method is exercised with the same set of input data values
3.9
engineering judgment

process exercised by a professional who is qualified by way of education, experience and recognized skills to

complement, supplement, accept or reject elements of a quantitative analysis
3.10
error

recognizable deficiency in any phase or activity of calculation that is not due to lack of knowledge

3.11
fire model

representation of a system or process related to fire development, including fire dynamics and fire impacts

2 © ISO 2008 – All rights reserved
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ISO 16730:2008(E)
3.12
mathematical model
sets of equations that describe the behaviour of a physical system
3.13
measure
variable to which a value is assigned as the result of measurement
3.14
measurement
set of operations having the object of determining a value of a measure
3.15
metric

measure, quantitative or qualitative, of relative achievement of a desired quality characteristic

3.16
modelling
process of construction or modification of a model
3.17
numerical model
numerical representation of a physical (fire) model
3.18
physical model

model that attempts to reproduce fire phenomena in a simplified physical situation, e.g. scale models

3.19
probabilistic model

model that treats phenomena as a series of sequential events or states, with mathematical rules to govern the

transition from one event to another, e.g. from ignition to established burning, and probabilities assigned to

each transfer point
3.20
simulation
exercise or use of a calculation method
3.21
simulation model

model that treats the dynamic relationships that are assumed to exist in the real situation as a series of

elementary operations on the appropriate variables
3.22
uncertainty

potential deficiency in any phase or activity of the modelling process that is due to lack of knowledge

3.23
validation

process of determining the degree to which a calculation method is an accurate representation of the real

world from the perspective of the intended uses of the calculation method
3.24
verification

process of determining that a calculation method implementation accurately represents the developer's

conceptual description of the calculation method and the solution to the calculation method

NOTE The fundamental strategy of verification of computational models is the identification and quantification of error

in the computational model and its solution.
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ISO 16730:2008(E)
4 Documentation
4.1 General

The technical documentation should be sufficiently detailed that all calculation results can be reproduced

within the stated accuracy and precision by an appropriately qualified, independent individual or group.

Sufficient documentation of calculation methods, including computer software, is essential to assess the

adequacy of the scientific and technical basis of the calculation methods and the accuracy of computational

procedures. Also, adequate documentation can assist in preventing the unintentional misuse of calculation

methods. Reports on any assessment of a specific calculation method should become part of the

documentation. The validity of a calculation method includes comparing results to data from real-world testing,

from a survey or from real-world approximations and shall be stated by applying quality-assurance

methodology. These give a measure or a set of measures that shall be compared to previously defined criteria

to demonstrate whether agreed quality requirements are met.
Documentation shall include

⎯ technical documentation that explains the scientific basis of the calculation method; see 4.2;

⎯ a user's manual, in the case of a computer program; see 4.3.

In 4.2 and 4.3 are described the necessary requirements for technical documentation and a user's manual.

The list is quite lengthy, but is not intended to exclude other forms of information that can assist the user in

assessing the applicability and usability of the calculation method.
4.2 Technical documentation

Technical documentation is needed to assess the scientific basis of the calculation method. The provision of

technical documentation of a calculation method is a task done by the model developers. It is necessary that

the technical documentation thoroughly describe the calculation method and its basis, demonstrate its ability

to perform adequately, and provide users with the information they need to apply the calculation method

correctly. In case of calculations that make use of algebraic equations derived from experimental results by

regression or when analytical solutions are applied, the user shall rely on relevant documentation from

standards or similar material, such as the scientific literature. When standards are developed that contain

calculation methods for use in fire-safety engineering, the source(s) for the calculation methods being used,

together with technical documentation as described below, shall be given where applicable.

a) The description of the calculation method shall include complete details on
1) purpose:
⎯ define the problem solved or function performed;
⎯ describe the results of the calculation method;
⎯ include any feasibility studies and justification statements;
2) theory:
⎯ describe the underlying conceptual model (governing phenomena), if applicable;

⎯ describe the theoretical basis of the phenomena and physical laws on which the calculation

method is based, if applicable;
3) implementation of theory, if applicable:
⎯ present the governing equations;

⎯ describe the mathematical techniques, procedures and computational algorithms employed and

provide references to them;
4 © ISO 2008 – All rights reserved
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ISO 16730:2008(E)

⎯ identify all the assumptions embedded in the logic, taking into account limitations on the input

parameters that are caused by the range of applicability of the calculation method;

⎯ discuss the precision of the results obtained by important algorithms and, in the case of

computer models, any dependence on particular computer capabilities;
⎯ describe results of the sensitivity analyses;
4) input:
⎯ describe the input required;
⎯ provide information on the source of the data required;

⎯ for computer models, list any auxiliary programs or external data files required;

⎯ provide information on the source, contents and use of data libraries for computer models.

b) It is necessary that the assessment (verification and validation) of the calculation method be completely

described, with details on

⎯ the results of any efforts to evaluate the predictive capabilities of the calculation method in

accordance with Clause 5, which should be presented in a quantitative manner;

⎯ references to reviews, analytical tests, comparison tests, experimental validation and code checking

already performed. If, in the case of computer models, the validation of the calculation method is

based on beta testing, the documentation should include a profile of those involved in the testing

(e.g. were they involved to any degree in the development of the calculation method or were they

naive users; were they given any extra instruction that is not available to the intended users of the

final product, etc.);
⎯ the extent to which the calculation method meets this International Standard.

The technical documentation shall be collected into one document such as a manual as far as computer

models are concerned. Whenever explicit algebraic equations are used to solve a fire-safety engineering

problem, relevant technical documentation may be cited from sources as indicated above.

Having prepared this documentation, however, the verification and validation processes are not

considered finished until a third party has gone through the process independently (“third party auditing”).

This auditing process is supported by the definition and use of relevant quality-assurance methods to

arrive at a measure or a set of (derived) measures that allows scaling the quality of a calculation method

and determines whether a calculation method is sufficiently accurate to meet the requirements of the

intended user [see for example concept on internal and external metrics and on quality in use from the

series of Software Quality Requirements and Evaluation (SquaRE) documents from the work of

ISO/IEC JTC1]. For further information, see the series of ISO/IEC 25000 documents. The purpose of a

calculation method's evaluation, in general, is to compare the quality of a calculation method against

quality requirements that express user needs, or even to select a calculation method by comparing

different calculation methods.

c) The technical documentation shall include at least one (or more) worked example(s). Worked examples

may be required both for explicit algebraic formulae and for mathematical models. The latter is addressed

in 4.3 h). The purpose of a worked example is to demonstrate what the required input data are and their

limitations, and the range of applicability of the result(s) of the calculation method being considered.

Examples for required input data and their intended range or limitations within which the calculation has

been validated are, for example, geometry, material properties, and boundary conditions.

Standards on calculation methods shall include worked example(s) in an informative annex. By specifying the

required components of a worked example in an International Standard on calculation methods

(e.g. ISO 16734 through 16737), guidance is given on how to apply the International Standard correctly,

together with information in the International Standard itself on requirements on limitations and input

parameters. Examples taken from real-world problems include the temperature of a steel member or a fire

© ISO 2008 – All rights reserved 5
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ISO 16730:2008(E)

insult to a cable in a nuclear power plant. Since there are examples available in the open literature, the

requirement of the inclusion of worked examples in an informative annex to an International Standard on

calculation methods may also be met by reference to textbooks that include such examples.

4.3 User's manual

A user's manual is required only in the case of computer models. The user's manual for a computer model

should enable users to understand the model application and methodology, reproduce the computer operating

environment and the results of sample problems included in the manual, modify data inputs and run the

program for specified ranges of parameters and extreme cases. The manual should be sufficiently concise to

serve as a reference document for the preparation of input data and the interpretation of results. Installation,

maintenance and programming documentation may be included in the user's manual or may be provided

separately. There should be sufficient information to install the program on a computer. All forms of

documentation should include the name and sufficient information to define the specific version of the

calculation method and identify the organization responsible for maintaining the calculation method and for

providing further assistance.

In the case of computer models, it is necessary that the user's manual provide all the information necessary

for a user to apply a computer model correctly. It should include
a) program description:
⎯ a self-contained description of the model;

⎯ a description of the basic processing tasks performed and the calculation methods and procedures

employed (a flowchart can be useful);
⎯ a description of the types of skills required to execute typical runs;
b) installation and operating instructions:
⎯ identify the minimum hardware configuration required;
⎯ identify the computer(s) on which the program has been executed successfully;

⎯ identify the programming languages and software operating systems and version in use;

⎯ provide instructions for installing the program;
⎯ provide the typical personnel time and setup time to perform a typical run;

⎯ provide information necessary to estimate the computer execution time on applicable computer

systems for typical applications;
c) program considerations:

⎯ describe the functions of each major option available for solving various problems with guidance for

choosing these options;

⎯ identify the limits of applicability (e.g. the range of scenarios over which the underlying theory is

known or believed to be valid or the range of input data over which the calculation method was

tested);

⎯ list the restrictions and/or limitations of the software, including appropriate data ranges and the

program's behaviour when the ranges are exceeded;
d) input data description:

⎯ name and describe each input variable, its dimensional units, the default value (if any) and the

source (if not widely available);
⎯ describe any special input techniques;
6 © ISO 2008 – All rights reserved
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ISO 16730:2008(E)

⎯ identify limits on input based on the stability, accuracy and practicality of the data and the

applicability of the model, as well as their resulting limitations to output;

⎯ describe any default variables and the process for setting those variables to user-defined values;

⎯ if handling of consecutive cases is possible, explain the conditions of data retention or re-initialization

from case to case;
e) external data files:
⎯ describe the contents and organization of any external data files;

⎯ provide references to any auxiliary programs that create, modify or edit these files;

f) system control requirements:
⎯ detail the procedure required to set up and run the program;
⎯ list the operating system control commands;
⎯ list the program's prompts, with the ranges of appropriate responses;

⎯ if possible to do so, describe how to halt the program during execution, how to resume or exit, and

the status of the files and data after the interruption;
g) output information:
⎯ describe the program output and any graphics display and plot routines;

⎯ provide instructions on judging whether the program has converged to a good solution, where

appropriate;
h) sample problems/worked examples:

⎯ provide sample data files with associated outputs to allow the user to verify the correct operati

...

NORME ISO
INTERNATIONALE 16730
Première édition
2008-07-15
Ingénierie de la sécurité incendie —
Évaluation, vérification et validation des
méthodes de calcul
Fire safety engineering — Assessment, verification and validation of
calculation methods
Numéro de référence
ISO 16730:2008(F)
ISO 2008
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 16730:2008(F)
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Publié en Suisse
ii © ISO 2008 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 16730:2008(F)
Sommaire Page

Avant-propos..................................................................................................................................................... iv

Introduction ........................................................................................................................................................ v

1 Domaine d'application...........................................................................................................................1

2 Références normatives .........................................................................................................................1

3 Termes et définitions.............................................................................................................................1

4 Documentation.......................................................................................................................................4

4.1 Généralités .............................................................................................................................................4

4.2 Documentation technique.....................................................................................................................4

4.3 Manuel de l'utilisateur ...........................................................................................................................6

5 Méthodologie..........................................................................................................................................8

5.1 Généralités .............................................................................................................................................8

5.2 Vérification ...........................................................................................................................................11

5.3 Validation..............................................................................................................................................12

5.4 Analyse de sensibilité .........................................................................................................................15

5.5 Assurance qualité................................................................................................................................17

6 Exigences pour que les données de référence valident une méthode de calcul .........................18

Annexe A (informative) Incertitude..................................................................................................................20

Annexe B (informative) Exemple de procédure de validation ......................................................................23

Annexe C (informative) Méthodologie de l'assurance qualité ......................................................................32

Bibliographie .....................................................................................................................................................38

© ISO 2008 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 16730:2008(F)
Avant-propos

L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de

normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée

aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du

comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non

gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec

la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.

Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,

Partie 2.

La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes

internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur

publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres

votants.

L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne

pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.

L'ISO 16730 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 92, Sécurité au feu, sous-comité SC 4, Ingénierie

de la sécurité incendie.
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ISO 16730:2008(F)
Introduction

L'objectif de l'ingénierie de la sécurité incendie est d'aider à atteindre un niveau prédit acceptable de la

sécurité incendie. Une partie de ce travail suppose l'utilisation de méthodes de calcul permettant de prédire la

succession d'événements pouvant potentiellement se produire dans le cas d'un incendie ou en conséquence

d'un incendie. Ce travail suppose l'utilisation des méthodes de calcul afin d'évaluer l'aptitude des mesures de

protection contre l'incendie à atténuer les effets préjudiciables d'un incendie pour les personnes, les

bâtiments, l'environnement et autres objets. Les principes clés nécessaires à l'établissement de la crédibilité

de ces méthodes de calcul sont l'évaluation, la vérification et la validation.

Une norme offrant une base technique est nécessaire aux développeurs et aux utilisateurs de méthodes de

calcul ainsi qu'à des tierces parties avec des procédures permettant de vérifier si la précision d'une méthode

de calcul donnée est suffisante pour une application particulière.

La présente Norme internationale aborde l'évaluation, la vérification et la validation des méthodes de calcul

pour l'ingénierie de la sécurité incendie en général.

Les utilisateurs potentiels des méthodes de calcul et les personnes devant approuver les résultats doivent

être sûrs que les méthodes de calcul permettent de prédire avec suffisamment de précision le développement

et les conséquences de l'incendie pour l'application spécifique prévue. Pour obtenir cette assurance, il est

nécessaire que la précision mathématique des méthodes de calcul considérées soit vérifiée et que leur

capacité à reproduire le phénomène soit validée.

Il n'existe pas d'exigence établie sur la précision applicable à toutes les méthodes de calcul. Le niveau de

précision dépend des objectifs d'utilisation d'une méthode de calcul. Il n'est pas nécessaire que toutes les

méthodes de calcul fassent preuve d'une précision élevée dans la mesure où l'erreur, l'incertitude et les

limites d'applicabilité des méthodes de calcul sont connues.

La présente Norme internationale concerne la précision prédictive des méthodes de calcul. Toutefois, d'autres

facteurs tels que la facilité d'utilisation, la pertinence, l'exhaustivité et le stade de développement jouent un

rôle important dans l'évaluation de l'utilisation de la méthode la plus appropriée pour une application donnée.

L'évaluation de l'adéquation d'une méthode de calcul à un sujet particulier dans le domaine de l'ingénierie de

la sécurité incendie s'appuie sur l'utilisation de la méthodologie de l'assurance qualité pour prouver que toutes

les exigences sont satisfaites. Un guide permettant d'établir une métrologie afin de mesurer les attributs des

caractéristiques de qualité pertinentes est fourni de façon brève dans la présente Norme internationale.

La présente Norme internationale est destinée à être utilisée par les partenaires suivants:

a) des développeurs de méthodes de calcul (particuliers ou organismes qui exercent des activités de

développement, notamment l'analyse des exigences, la conception et l'essai de composants), pour

documenter l'utilité d'une méthode de calcul particulière, peut-être pour des applications spécifiques. Une

partie du développement de la méthode de calcul comporte l'identification de la précision et des limites

d'applicabilité, et des essais indépendants;

b) des développeurs de méthodes de calcul (particuliers ou organismes qui entretiennent et fournissent des

modèles informatiques et pour ceux qui évaluent la qualité d'un modèle informatique dans le cadre de

l'assurance qualité et du contrôle qualité), pour documenter le processus de développement du logiciel

afin d'assurer aux utilisateurs que des techniques de développement appropriées sont suivies pour

assurer la qualité des outils d'application;

c) des utilisateurs de méthodes de calcul (particuliers ou organismes qui utilisent des méthodes de calcul

pour réaliser une analyse), pour s'assurer qu'ils utilisent une méthode appropriée pour une application

particulière et qui fournit une précision adéquate;

d) des développeurs de codes et normes de performance, pour déterminer si une méthode de calcul est

appropriée à une application donnée;
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ISO 16730:2008(F)

e) des organismes/responsables de l'approbation (particuliers ou organismes qui examinent ou approuvent

l'utilisation de méthodes et d'outils d'évaluation), pour assurer que les méthodes de calcul présentées

montrent clairement que la méthode de calcul est utilisée dans les limites de son applicabilité et possède

un niveau de précision acceptable;

f) des éducateurs, pour démontrer l'application et l'acceptabilité des méthodes de calcul enseignées.

Il convient que les utilisateurs de la présente Norme internationale soient correctement qualifiés et

compétents dans les domaines de l'ingénierie de la sécurité incendie et de l'évaluation des risques. Il est

important que les utilisateurs comprennent les paramètres avec lesquels des méthodologies spécifiques

peuvent être utilisées.
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NORME INTERNATIONALE ISO 16730:2008(F)
Ingénierie de la sécurité incendie — Évaluation, vérification et
validation des méthodes de calcul
1 Domaine d'application

La présente Norme internationale fournit un cadre pour l'évaluation, la vérification et la validation de tous

types de méthodes de calcul utilisées comme outils dans l'ingénierie de la sécurité incendie. Elle ne concerne

pas des modèles de feu spécifiques, mais est destinée à être applicable à la fois aux modèles analytiques et

aux modèles numériques complexes, qui sont abordés sous forme de méthodes de calcul dans le contexte de

la présente Norme internationale. Il ne s'agit pas d'une procédure étape par étape, mais d'une description de

techniques permettant de déceler des erreurs et de trouver des limitations dans une méthode de calcul.

La présente Norme internationale inclut ce qui suit:

⎯ un processus pour garantir que les équations et les méthodes de calcul sont mises en œuvre

correctement (vérification) et que la méthode de calcul envisagée résout le problème approprié

(validation);

⎯ des exigences pour que la documentation démontre l'adéquation du fondement scientifique et technique

d'une méthode de calcul;

⎯ des exigences relatives aux données par rapport auxquelles les résultats prédits d'une méthode de calcul

doivent être contrôlés;

⎯ des conseils sur l'utilisation de la présente Norme internationale par des développeurs et/ou des

utilisateurs de méthodes de calcul, et par les personnes qui évaluent les résultats obtenus à l'aide de

méthodes de calcul.
2 Références normatives

Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les

références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du

document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).

ISO/TR 13387-1, Ingénierie de la sécurité contre l'incendie — Partie 1: Application des concepts de

performance aux objectifs de conception
ISO 13943, Sécurité au feu — Vocabulaire
3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 13943, l'ISO/TR 13387-1

ainsi que les suivants s'appliquent.

NOTE Certaines des définitions ont été actualisées afin d'illustrer la compréhension actuelle de la signification des

termes dans le cas de l'ingénierie de la sécurité incendie.
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ISO 16730:2008(F)
3.1
précision
degré de précision réellement obtenu par une approximation, une mesure, etc.

NOTE Dans le contexte de la présente Norme internationale, la précision numérique (ou mathématique) fait partie du

processus de vérification des méthodes de calcul, alors qu'un modèle informatique du feu peut être une méthode de calcul

parmi d'autres. La précision peut s'exprimer en indiquant l'incertitude d'un calcul ou de la (des) solution(s) d'un modèle.

3.2
évaluation

processus de détermination du degré auquel une méthode de calcul est une représentation précise du

«monde réel» du point de vue des utilisations prévues de la méthode de calcul et du degré auquel une mise

en œuvre de la méthode de calcul représente de façon précise la description conceptuelle faite par le

développeur de la méthode de calcul et de la solution par la méthode de calcul

NOTE Les principaux processus dans l'évaluation de l'adéquation d'une méthode de calcul sont la vérification et la

validation.
3.3
méthode de calcul
procédure mathématique utilisée pour prédire un phénomène lié à un incendie

NOTE Les méthodes de calcul peuvent concerner le comportement des personnes ainsi que les objets ou un feu;

elles peuvent être probabilistes ainsi que déterministes dans leur forme; et peuvent être des formules algébriques ainsi

que des modèles informatiques complexes.
3.4
ajustement

〈d'un modèle〉 processus d'ajustement de paramètres de modélisation dans un modèle informatique aux fins

d'améliorer la concordance avec les données expérimentales
3.5
modèle informatique
modèle informatisé
programme informatique opérationnel qui met en œuvre un modèle conceptuel
3.6
modèle conceptuel

description conceptuelle composée de toutes les informations, données de modélisation mathématique et

équations mathématiques qui décrivent le système (physique) ou le processus concerné

3.7
valeur par défaut

état ou paramètre normalisé à prendre par le programme si aucun autre paramètre ou état n'est initié par le

système ou par l'utilisateur
3.8
modèle déterministe

méthode de calcul qui utilise des expressions mathématiques élaborées sur une base scientifique pour

produire le même résultat chaque fois que la méthode est utilisée avec le même ensemble de valeurs de

données d'entrée
3.9
jugement d'ingénieur
jugement d'expert

processus exercé par un professionnel qui est qualifié par son enseignement, son expérience et ses

compétences reconnues pour compléter, accepter ou refuser des éléments d'une analyse quantitative

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ISO 16730:2008(F)
3.10
erreur

faiblesse reconnaissable dans toute phase ou activité de calcul, qui n'est pas due au manque de

connaissance
3.11
modèle de feu

représentation d'un système ou d'un processus relatif au développement d'un feu, notamment la dynamique

du feu et les impacts du feu
3.12
modèle mathématique
ensembles d'équations qui décrivent le comportement d'un système physique
3.13
mesure
variable à laquelle une valeur est attribuée comme résultat de mesure
3.14
mesurage
ensemble d'opérations ayant pour objet de déterminer la valeur d'une mesure
3.15
métrique

mesure, quantitative ou qualitative, de la réalisation relative d'une caractéristique de qualité souhaitée

3.16
modélisation
processus de construction ou de modification d'un modèle
3.17
modèle numérique
représentation numérique d'un modèle physique (du feu)
3.18
modèle physique

modèle qui tente de reproduire le phénomène de l'incendie dans une situation physique simplifiée (par

exemple modèles à l'échelle)
3.19
modèle probabiliste

modèle qui traite le phénomène comme une série d'événements ou d'états séquentiels, avec des règles

mathématiques pour régir la transition d'un événement à un autre (par exemple de l'allumage au brûlage

établi) et des probabilités attribuées à chaque point de transfert
3.20
simulation
exercice ou utilisation d'une méthode de calcul
3.21
modèle de simulation

modèle qui traite les relations dynamiques supposées exister dans la situation réelle comme une série

d'opérations élémentaires sur les variables appropriées
3.22
incertitude

faiblesse potentielle dans toute phase ou activité du processus de modélisation, due au manque de

connaissances
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ISO 16730:2008(F)
3.23
validation

processus de détermination du degré auquel une méthode de calcul constitue une représentation exacte du

monde réel du point de vue des utilisations prévues de la méthode de calcul
3.24
vérification

processus de détermination que la mise en œuvre d'une méthode de calcul représente exactement la

description conceptuelle faite par le développeur de la méthode de calcul et de la solution par la méthode de

calcul

NOTE La stratégie fondamentale de la vérification des modèles informatiques est l'identification et la quantification

de l'erreur dans le modèle informatique et sa solution.
4 Documentation
4.1 Généralités

Il convient que la documentation technique soit suffisamment détaillée pour que tous les résultats de calcul

puissent être reproduits avec les mêmes exactitude et précision par un groupe ou un particulier indépendant

qualifié. Une documentation suffisante des méthodes de calcul, notamment du logiciel informatique, est

essentielle pour évaluer l'adéquation du fondement scientifique et technique des méthodes de calcul, et la

précision des procédures de calcul. Une documentation adéquate peut également aider à éviter la mauvaise

utilisation involontaire de méthodes de calcul. Il est recommandé que des rapports sur toute évaluation d'une

méthode de calcul donnée fassent partie de la documentation. La validité d'une méthode de calcul comprend

la comparaison des résultats à des résultats d'essais du monde réel, à partir d'une étude ou d'approximations

du monde réel, et elle doit être établie en appliquant la méthodologie de l'assurance qualité. Ces éléments

donnent une mesure ou un ensemble de mesures qui doivent être comparés à des critères définis au

préalable afin de démontrer si les exigences de qualité convenues sont respectées.

La documentation doit comporter ce qui suit:

⎯ une documentation technique, qui explique le fondement scientifique de la méthode de calcul, voir 4.2;

⎯ un manuel d'utilisateur, dans le cas d'un programme informatique, voir 4.3.

En 4.2 et 4.3 sont décrites les exigences nécessaires à la documentation technique et au manuel d'utilisateur.

La liste est assez longue mais ne vise pas à exclure d'autres formes d'information qui peuvent aider

l'utilisateur à évaluer l'applicabilité et l'utilisation de la méthode de calcul.

4.2 Documentation technique

La documentation technique est nécessaire pour évaluer le fondement scientifique de la méthode de calcul.

La fourniture de la documentation technique d'une méthode de calcul est une tâche qui relève des

développeurs de modèles. La documentation doit décrire précisément la méthode de calcul et sa base,

démontrer sa capacité de fonctionner correctement, et fournir aux utilisateurs les informations dont ils ont

besoin pour appliquer correctement la méthode de calcul. Dans le cas de calculs qui utilisent des formules

algébriques dérivées de résultats expérimentaux par régression, ou lorsque des solutions analytiques sont

appliquées, l'utilisateur doit s'appuyer sur la documentation appropriée issue de normes ou de documents

scientifiques similaires. Lorsque des normes sont développées et contiennent des méthodes de calcul à

utiliser pour l'ingénierie de la sécurité incendie, la ou les sources des méthodes de calcul à utiliser avec la

documentation technique telle que décrite ci-dessous doivent être données, le cas échéant.

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ISO 16730:2008(F)

a) La description de la méthode de calcul doit inclure des détails complets sur ce qui suit:

1) objet:
⎯ définir le problème résolu ou la fonction exécutée;
⎯ décrire les résultats de la méthode de calcul;
⎯ inclure toutes les études de faisabilité et les justifications;
2) théorie:

⎯ décrire le modèle conceptuel sous-jacent (phénomène déterminant), le cas échéant;

⎯ décrire la base théorique des phénomènes et des lois physiques sur lesquels repose la méthode

de calcul, le cas échéant;
3) mise en œuvre de la théorie, le cas échéant:
⎯ présenter les équations déterminantes;

⎯ décrire les techniques mathématiques, les procédures et les algorithmes de calcul utilisés;

fournir leurs références;

⎯ identifier toutes les hypothèses incluses dans la logique; tenir compte des limitations applicables

aux paramètres d'entrée dues au domaine d'applicabilité de la méthode de calcul;

⎯ discuter la précision des résultats obtenus par des algorithmes importants et, dans le cas de

modèles informatiques, toute dépendance aux capacités informatiques données;
⎯ décrire les résultats des analyses de sensibilité;
4) entrée:
⎯ décrire les données d'entrée requises;
⎯ fournir des informations sur la source des données requises;

⎯ pour des modèles informatiques, dresser la liste de tous les programmes auxiliaires ou fichiers

de données externes requis;

⎯ fournir des informations sur la source, le contenu et l'utilisation de bibliothèques de données

pour des modèles informatiques.

b) L'évaluation (vérification et validation) de la méthode de calcul est nécessairement entièrement décrite,

avec des détails concernant ce qui suit:

⎯ les résultats de tout effort pour évaluer les capacités prédictives de la méthode de calcul

conformément à l'Article 5. Il convient que cela soit présenté sous forme quantitative;

⎯ des références aux études, essais analytiques, essais de comparaison, validation expérimentale et

vérification de code déjà réalisés. Si, dans le cas de modèles informatiques, la validation de la

méthode de calcul repose sur un test bêta, il convient que la documentation comporte un profil de

ceux associés au test (par exemple: étaient-ils associés d'une quelconque façon au développement

de la méthode de calcul ou s'agissait-il d'utilisateurs non informaticiens; ont-ils reçu d'autres

instructions qui ne seraient pas à la disposition des utilisateurs prévus du produit final, etc.);

⎯ la mesure dans laquelle la méthode de calcul satisfait à la présente Norme internationale.

Les documents techniques doivent être regroupés dans un document tel qu'un manuel, pour ce qui

concerne les modèles informatiques. Chaque fois que des formules algébriques explicites sont utilisées

pour résoudre un problème d'ingénierie de la sécurité incendie, la documentation technique concernée

issue de sources peut être citée, comme indiqué ci-dessus.
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ISO 16730:2008(F)

Toutefois, avec la préparation de cette documentation, les processus de vérification et de validation ne

sont pas pour autant considérés comme terminés tant qu'une tierce partie n'a pas revu le processus de

façon indépendante («audit tiers»). Ce processus d'audit est fondé sur la définition et l'utilisation de

méthodes d'assurance qualité appropriées pour obtenir une mesure ou un ensemble de mesures

(dérivées) qui permette d'autoriser la mise à l'échelle de la qualité d'une méthode de calcul, et de savoir

si une méthode de calcul est suffisamment précise pour répondre aux exigences de l'utilisateur prévu

[voir par exemple le concept sur la métrologie interne et externe et sur la qualité utilisée dans les

documents de la série Exigences de qualité du produit logiciel et évaluation (SQuaRE) à partir du travail

de l'ISO/CEI JTC 1]. Pour d'autres informations, voir la série de documents de l'ISO/CEI 25000. L'objet

de l'évaluation d'une méthode de calcul est en général de comparer la qualité d'une méthode de calcul

aux exigences de qualité qui expriment les besoins des utilisateurs, ou même de sélectionner une

méthode de calcul en comparant différentes méthodes de calcul.

c) La documentation technique doit inclure au moins un (ou plusieurs) cas d'étude. Des exemples étudiés

peuvent être exigés à la fois pour des formules algébriques explicites et pour des modèles

mathématiques. Ce dernier est abordé en 4.3 h). L'objet d'un cas d'étude est de démontrer quelles sont

les données d'entrée requises, leurs limites, ainsi que le domaine de validité des résultats de la méthode

de calcul considérée. Des exemples de données d'entrée requises et leurs domaines ou leurs limites

prévues pour lesquels le calcul a été validé sont par exemple la géométrie, les propriétés des matériaux

et les conditions aux limites.

Les normes sur les méthodes de calcul doivent inclure un ou plusieurs exemples (ou cas d'étude) dans une

annexe informative. En spécifiant les composants requis d'un cas d'étude dans une Norme internationale sur

les méthodes de calcul (par exemple ISO 16734 à ISO 16737), des conseils sont ainsi donnés sur la façon

d'appliquer correctement la Norme internationale, avec des informations dans la Norme internationale elle-

même sur les exigences concernant les limites et les paramètres d'entrée. Des exemples pris dans des

problèmes du monde réel peuvent être l'évolution de la température d'un corps en acier, ou une agression par

le feu d'un câble dans une centrale nucléaire. Dans la mesure où des exemples sont disponibles dans les

publications, l'exigence de démonstration de cas d'étude dans une annexe informative à une Norme

internationale sur les méthodes de calcul peut également être satisfaite par référence, par exemple à des

manuels qui incluent ces exemples.
4.3 Manuel de l'utilisateur

Un manuel de l'utilisateur n'est requis que dans le cas de modèles informatiques. Il convient que le manuel de

l'utilisateur pour un modèle informatique permette aux utilisateurs de comprendre l'application et la

méthodologie du modèle, de reproduire l'environnement d'exploitation de l'ordinateur et les résultats des

exemples de problèmes inclus dans le manuel, de modifier les entrées de données et d'exécuter le

programme pour des gammes spécifiées de paramètres et de cas extrêmes. Il convient que le manuel soit

suffisamment concis pour servir de document de référence à la préparation des données d'entrée et à

l'interprétation des résultats. La documentation d'installation, de maintenance et de programmation peut être

incluse dans le manuel de l'utilisateur ou fournie séparément. Il convient qu'il y ait des informations suffisantes

pour installer le programme sur un ordinateur. Il convient que toutes les formes de documentation incluent le

nom et des informations suffisantes pour définir la version spécifique de la méthode de calcul et pour définir

l'organisation responsable de la maintenance de la méthode de calcul, et pour fournir une assistance.

Dans le cas de modèles informatiques, le manuel de l'utilisateur doit fournir toutes les informations

nécessaires à un utilisateur po
...

Questions, Comments and Discussion

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