计算机系统验证美国FDA 计算机系统验证Computer System Validation(CSV) 2007.5 内容简介1. 计算机系统验证定义及范围2. 计算机系统分类3. 计算机系统发展及验证生命周期4. 验证实施过程5. 系统验收及确认6. 系统使用及维护7. 系统引退8. 验证分工与职责9. 计算机系统验证举例(PLC 系统验证) 两个法规FDA Final Guidance for Industry and FDA Staff ，2002 GAMP Guide for Validation of Automated Systems Ver.4 FDA Final Guidance for Industry and FDA Staff ，2002 针对行业和FDA 官员的指导（非强制性）主要内容软件验证的原则要求规格、故障预防、评估的独立性等工作和任务验证的主要任务计划~维护/变更管理自动化工艺设备和质量系统软件的验证需要多少证据？明确用户需求零售的软件、自动化设备的认证GAMP Guide for Validation of Automated Systems Ver.4 GAMP Form 发展主要内容验证概要验证的生命周期IT 系统的验证工艺控制系统的验证良好规范的定义（GDP/GTP/GEP ）范例及针对各主题的指南管理（验证计划、风险评估、文件管理）运用（安全、变更管理等）开发（要素定义、测试等）计算机系统验证定义及范围计算机系统（computer system ）具有特定功能的计算机系统是由1台或数台计算机、外围输出输入设备以及软件构成；全部或部分程序及运行程序所需的全部或部分数据使用共同的存储器；运行用户编写的程序或用户指定的程序；根据用户的指定模式进行数据处理，如数值运算或逻辑运算；运行过程中可以自我修正程序；计算机系统可以是独立的单机，也可以是由几台单机联机组成；计算机系统验证定义及范围计算机化系统(computerized System) 包括硬件、软件、外围设备、操作人员、相关文件资料如操作手册、SOP 等。CVS 的构成计算机系统的理解计算机系统验证是建立文件来证明计算机系统的开发符合质量工程的原则，能够提供满足用户需求的功能并且能够稳定长期工作的过程。计算机系统的理解工艺验证中的“工艺”相当于计算机的“输入”过程和“内部处理’’过程(软件)，工艺中用到的设备相当于计算机主机、外围设备(硬件)以及与其相关的生产设备或质量控制设备，工艺的“产品”相当于计算机的“输出”或对另一台设备的控制等。计算机系统验证与工艺验证不同之处是：术语上的不同(如数据处理概念)和由于软件的特性，使一般用户对软件和软件的开发相对不熟悉。我们要验证什么1. 实验室设备控制系统及信息管理系统如LIMS 系统,HPLC 、GC 、UV 2. 物料控制及管理系统如BPCS 、SAP 、ERP 系统等。3 生产工艺及控制系统如PLC( 可编程序逻辑控制器)等。4 公用设施控制系统。这些系统的功能计算机系统分类计算机系统发展及验证生命周期系统的生命周期和CSV 活动计算机系统发展及验证生命周期GAMP 的V模式计算机系统发展及验证生命周期验证生命周期(SVLC) 计算机系统的验证不只局限于系统的使用过程，新系统的验证应始于系统初期的定义和设计阶段，终止于系统无使用价值阶段。验证生命周期应伴随着系统发展的整个生命周期(SDLC) 。计算机系统发展及验证生命周期系统发展的生命周期可划分为以下8 个阶段可行性研究工程计划需求定义系统设计系统测试系统验收及确认使用和维护系统引退计算机系统发展及验证生命周期SDLC 阶段不同类型的计算机系统所应交付的验证工作计算机系统发展及验证生命周期SDLC 阶段不同类型的计算机系统所应交付的验证工作（续表）风险评估根据系统故障对生产质量影响程度列出等级如大因系统停机无法使用中有回避问题的方法小下次升级时解决改进新功能用户提出用户需要增加功能，系统无问题验证实施过程工程计划供户评估验证计划费用申请需求定义系统设计系统测试系统验收及确认安装确认(IQ) 运行确认(OQ) 性能确认(PQ) 系统使用及维护系统引退验证实施过程可行性研究可行性研究阶段是SDLC 的第一个阶段。此阶段要求从技术及经济等方面系统地研究并论证开发／变更计算机系统的可行性，包括目的、概念定义、规模、风险分析、投资分析等。其相关信息的收集被用来建立系统验证规模及申请开发费用。验证实施过程工程计划一、工程计划工程计划用于规划所有工程及验证活动，包括计算机化工程的组织结构、各部门／个人的职责、工程进度表(包括所有SDLC 阶段和相应的SVLC 阶段)、文件交付、审核和批准要求等。二、供户评估应对计算机系统供户进行评价，以确保其系统能力及所提供的产品满足计算机系统验证要求。供户评价包括以下内容。(1) 根据系统概念定义及判断选择供户，注意评估外部资料对标准要求的符合化及与系统要求文件的一致程度。(2) 对供户质量体系进行审计，审计内容包括①系统开发者的内部质量管理程序。②技术能力评估。③软件开发标准及软件测试能力。④程序编制人员的资格审定。⑤硬件开发及制造能力。⑥变更控制。⑦售后服务。⑧系统安全性。供户审计报告应纳入验证档案。验证实施过程验证计划验证计划伴随着工程计划一起，用于指导整个计算机系统验证活动。验证计划包括(1) 系统描述／构造(2) 适用的政策、程序及指导方针(3) 责任(4) 供户评价／审计(5) 设想/排除／局限性(6) 文件—系统、技术和操作(7) 验证文件的保持(8) 测试程序(9) 可接受标准(10) 偏差处理(11) 变更控制(12) 安全线(13) 备份／存档／灾难恢复(14) 人员培训(15) 验证草案和报告(IQ 、OQ 及PQ) 验证实施过程需求定义需求定义阶段提供新的／改变的计算机系统所期望达到的详细的、可衡量的需求，所有需求将用来确定系统设计标准。需求定义阶段主要是提供用户需求说明(URS) 。用户需求说明由系统用户和系统项目专家制定，详细说明计算机系统的基本业务需求、期望及性能指标。包括如下内容。一、系统说明说明全系统要做什么，模块间怎样连接及相互作用，控制方式，执行的过程，操作人员对接口的要求及安全性要求等。二、物理要求物理要求包括有效空间、位置、所处的环境等。三、硬件文件标准硬件文件标准包括图纸、流程图、手册、部件清单等。四、软件文件标准软件文件标准包括程序编号及修订号、打印出的程序及详细解释、复制件的提供及贮存条件、系统框图及配置清单。五、测试要求系统开发过程中所要求进行的测试项目及记录。包括单独模块测试及集成测试等。六、其他其他提供给供户的要求。包括对已完成的系统的验证要求、关于在设计开发过程中的质量控制和变更控制要求等。用户需求说明中的所有条款将直接作为制定IQ 、OQ 及PQ 草案的依据。验证实施过程系统设计一、系统设计所有的需求被转化为计算机系统硬件和软件的技术设计。具体包括如下。①硬件设计标准将定义如标准仪器、微控制器、可编程序逻辑控制器(PLC) 等。②软件设计标准将定义系统的整体框架、计算机语言、界面、屏幕设计、数据流程图、报告设计、图表设计、运算法则、安全测试、系统结构图、I／O 图、工程制图、流程图解、程序体系图解、详细说明和一个数据字典。二、源代码和配置必须根据已定义的标准编写、维护和使用源代码。源代码包括所有组成系统的目标、变量、逻辑及配置程序，源代码被用于软件开发过程中的技术查阅及系统使用后的维护活动。三、系统设计文件系统设计文件一般由供户制订，但必须经过用户审核及认可后方可实施。验证实施过程系统测试该阶段的主要任务是发现并排除在分析、设计、编程各阶段中产生的各种类型的错误，以得到可运行的计算机系统。系统测试和确认过程与系统的需求定义、设计及编程阶段相对应，如图6-3 所示。单元测试及组装测试一般在供户处进行。一、单元测试单元测试是对系统的每一个模块进行独立测试，其目的是找出与模块的内部逻辑有关的错误。单元测试一般以白盒法为主。二、集成测试集成测试根据系统设计中各功能模块的说明及制定的组装测试计划，将经过单元测试的模块逐步进行组装和测试。每并人一个模块，都要找出由此产生的错误。集成测试一般以黑盒法为主。注：测试的难点在于如何选择测试用例，选择一个好的测试用例，可以最大限度的发现系统中所存在的错误，以对重要数据结构的正确性进行全面检查。白盒法一般根据程序内部结构设计测试用例，亦称逻辑覆盖法，包括语句覆盖(使每一个语句至少执行一次)、判定覆盖(使程序中的每一个判定至少出现一次“真值”和一次“假值”) 、条件覆盖(使每一个判定中的每一个条件都取得各种可能的结果)等。黑盒法则是根据系统功能需求来构造测试用例，常用如下4 种方法：等价划分法(将系统的输入区域划分为若干等价类，用每个等价类中的一个具有代表性的数据作为测试数据)、边界值分析法(尽可能选取边界值作为测试数据)、因果图法(在系统功能说明中找出各种因果关系，设计测试用例)、错误推测法(推测系统容易发生的各种错误，设计能检查出这些错误的测试用例)。验证实施过程系统验收及确认当最终的计算机系统及相关的文件发至用户，其被安装在用户环境中并评价其功能的正确性。确认测试(安装确认、运行确认及性能确认)是计算机系统付之实际使用之前的既完整又系统的测试，它直接影响到计算机系统的使用质量。也就是说，确认测试是计算机系统质量保证的最后一个环节。尽管确认测试的某些部分是在单元测试和组装测试相同的条件下进行的，而且所用的数据相同，但确认测试仍是必要的。确认测试一般由用户执行。验证过程中应将测试结果和测试文件装订在一起,包括:打印画面/报告;当无法采用打印等手段时,才将结果手写记录下来。系统验收及确认——IQ 一、安装确认(IQ) 安装确认的目的是保证系统的安装符合设计标准，并保证所需技术资料俱全。具体确认内容包括如下。(1) 各种标准清单，包括使用者要求、功能性要求、物理要求、系统标准。(2) 各种标准操作程序(SOP) ，包括硬件和软件的操作、预防维修、备份和数据存档、灾难(断电、硬软件损坏等)恢复及系统退役。(3) 配置图，配置图是控制系统的概图，包括以下内容。①整个系统概图。②各个中央处理器(CPUS) 包括插件指定的配置图。③输入／输出装置接线图。④控制回路图。⑤状态转变图。⑥网络接线图。⑦硬件驱动／网络驱动指示树，可包括逻辑的和物理的驱动指定。(4) 硬件和软件手册，包括安装、操作、维修保养手册。(5) 硬件配置清单，包括已安装系统的所有组成部分，对于芯片、微处理器或EPROM ，应记录其修订版号。(6)