Guía DO-178C: Introducción a la certificación RTCA DO-178.
Índice del contenido
Guía estándar DO-178A: herramientas de verificación de software
Introducción
El software de aviación juega un papel fundamental para garantizar la seguridad y la eficiencia de las operaciones de las aeronaves. A medida que la complejidad del software continúa aumentando, la necesidad de procesos de verificación sólidos se vuelve primordial. El estándar DO-178A, desarrollado por la Comisión Técnica de Radio para Aeronáutica (RTCA), proporciona pautas para la certificación de software utilizado en sistemas aerotransportados. Este artículo se enfoca específicamente en el uso de herramientas de verificación de software dentro del marco DO-178A para lograr el cumplimiento y mejorar la seguridad del software.
Comprender DO-178A y su importancia
Descripción general del estándar DO-178A
El estándar DO-178A, titulado formalmente "Consideraciones de software en la certificación de equipos y sistemas aerotransportados", se publicó por primera vez en 1985. Su objetivo principal es establecer un conjunto uniforme de pautas para el desarrollo y la certificación de sistemas de software aerotransportados. El cumplimiento de DO-178A es obligatorio para el software utilizado en aplicaciones comerciales, militares y de aviación general.
Importancia del cumplimiento de DO-178A
El cumplimiento de DO-178A es crucial para la industria de la aviación, ya que garantiza que el software cumpla con los estrictos requisitos de seguridad y confiabilidad. Al adherirse al estándar, los desarrolladores pueden minimizar el riesgo de fallas relacionadas con el software, que pueden tener consecuencias catastróficas. El cumplimiento de DO-178A también fomenta la confianza entre los organismos reguladores, las aerolíneas y los pasajeros, lo que garantiza los más altos niveles de seguridad y confiabilidad en el software de aviación.
Niveles de DO-178A
Niveles de DO-178A
DO-178A especifica tres niveles de software: Nivel 1, Nivel 2 y Nivel 3. El Nivel 1 representa el nivel más alto de criticidad, mientras que el Nivel 3 representa el más bajo.
Nivel A1
El nivel 1 es el nivel más riguroso y exigente en términos de requisitos de certificación. Las funciones de software asignadas al Nivel 1 tienen la mayor criticidad, y la falla de estas funciones podría tener consecuencias catastróficas, incluida la pérdida de vidas y de la propia aeronave. Ejemplos de software de nivel 1 incluyen controles de vuelo y sistemas de aviónica vitales.
Requisitos y Documentación:
- Requisitos completos e inequívocos: El software de nivel 1 debe tener requisitos completos e inequívocos que se deriven de los objetivos de seguridad a nivel del sistema.
- Amplia documentación: La autoridad de certificación requiere un conjunto completo de documentos para el software de Nivel 1. Esto incluye planes de desarrollo de software, planes de gestión de configuración, documentos de requisitos de software, documentos de diseño de software, planes de verificación de software y más.
- Métodos formales y verificación: El software de nivel 1 requiere el uso de métodos formales, técnicas de verificación formales y pruebas exhaustivas para garantizar el más alto nivel de confiabilidad y seguridad.
Nivel A2
El Nivel 2 se asigna a funciones de software con un nivel de criticidad más bajo en comparación con el Nivel 1. La falla de las funciones del Nivel 2 puede causar daños significativos a la aeronave o los sistemas, pero las consecuencias no se consideran catastróficas. Ejemplos de software de nivel 2 incluyen sistemas de control de motores y funciones críticas de navegación.
Requisitos y Documentación:
- Requisitos bien definidos: El software de nivel 2 debe tener requisitos bien definidos que sean trazables a los objetivos de seguridad a nivel del sistema.
- Proceso de desarrollo controlado: El proceso de desarrollo de software en el Nivel 2 debe estar bien controlado, con énfasis en la gestión de la configuración, la documentación y las pruebas.
- Verificación completa: Las actividades de verificación para el software de Nivel 2 deben cubrir una amplia gama de aspectos, incluidas las pruebas funcionales, el análisis de cobertura estructural y el análisis de tolerancia a fallas.
Nivel A3
El nivel 3 representa el nivel de criticidad más bajo en DO-178A. Las funciones de software asignadas al Nivel 3 tienen un impacto menor en la operación de la aeronave si fallaran. Las consecuencias de la falla generalmente se limitan a interrupciones menores del sistema. Ejemplos de software de nivel 3 incluyen sistemas de entretenimiento para pasajeros y funciones de monitoreo no críticas.
Requisitos y Documentación:
- Requisitos definidos: El software de nivel 3 debe tener requisitos definidos que aborden los objetivos de seguridad a nivel del sistema.
- Proceso de desarrollo simplificado: El proceso de desarrollo de software en el Nivel 3 se simplifica en comparación con los Niveles 1 y 2, con documentación y requisitos de prueba reducidos.
- Verificación básica: Las actividades de verificación en el Nivel 3 se centran en demostrar el cumplimiento de los requisitos y realizar pruebas funcionales básicas.
En resumen, DO-178A especifica tres niveles de software (Nivel 1, Nivel 2 y Nivel 3), siendo el Nivel 1 el más riguroso y que requiere que se genere un conjunto completo de documentos y se ponga a disposición de la autoridad de certificación. La criticidad de las funciones del software determina el nivel asignado e influye en la profundidad y rigor de las actividades de desarrollo y verificación requeridas para cumplir con el estándar DO-178A.
Verificación de software en DO-178A
Objetivos de verificación
La verificación del software, un aspecto clave de DO-178A, tiene como objetivo demostrar que el software desarrollado cumple con los requisitos especificados y funciona de manera confiable en el entorno previsto. Las actividades de verificación incluyen el análisis, la prueba y la inspección de artefactos de software a lo largo del ciclo de vida del desarrollo.
Papel de las herramientas de verificación de software
Las herramientas de verificación de software son invaluables para lograr los objetivos de DO-178A. Estas herramientas automatizan varias actividades de verificación, lo que reduce el potencial de error humano y mejora la eficiencia general. Ayudan en el análisis de código, la generación de casos de prueba y la trazabilidad de los requisitos, lo que agiliza el proceso de verificación y mejora la calidad del software.
Tipos de herramientas de verificación de software
Herramientas de análisis estático
Las herramientas de análisis estático analizan el código fuente o los binarios ejecutables sin ejecutarlos. Identifican posibles defectos, infracciones de reglas de codificación y otros problemas al examinar la estructura del código, la complejidad y el cumplimiento de los estándares de codificación. Estas herramientas ayudan a detectar errores de software comunes, como desbordamientos de búfer, desreferencias de puntero nulo y variables no inicializadas.
Herramientas de análisis dinámico
Las herramientas de análisis dinámico ejecutan el software y monitorean su comportamiento durante el tiempo de ejecución. Recopilan información de tiempo de ejecución, como valores de variables, llamadas a funciones y uso de memoria, lo que permite a los desarrolladores identificar defectos, fugas de memoria y cuellos de botella en el rendimiento. Las herramientas de análisis dinámico también facilitan la creación de casos de prueba que ejercitan rutas de programas específicas, lo que garantiza una cobertura completa de las pruebas.
Herramientas de prueba basadas en modelos
Las herramientas de prueba basadas en modelos utilizan modelos formales, como máquinas de estados finitos o gráficos de estados, para generar casos de prueba automáticamente. Estas herramientas brindan un enfoque sistemático para las pruebas de software al derivar casos de prueba del modelo, lo que garantiza una cobertura integral de todos los posibles comportamientos del sistema. Las herramientas de prueba basadas en modelos ayudan a identificar casos extremos, validar interacciones complejas del sistema y mejorar la eficiencia general de las pruebas.
Herramientas de trazabilidad de requisitos
Las herramientas de trazabilidad de requisitos establecen y mantienen vínculos entre los requisitos de software, los artefactos de diseño y las actividades de verificación. Estas herramientas permiten la asignación de requisitos a casos de prueba específicos, lo que garantiza que todos los requisitos se verifiquen adecuadamente. Las herramientas de seguimiento de requisitos ayudan en la documentación de cumplimiento y facilitan las auditorías reglamentarias.
Beneficios y desafíos de las herramientas de verificación de software
Beneficios de las herramientas de verificación de software
- Eficiencia incrementada: La automatización de las actividades de verificación reduce el esfuerzo manual, acelera el proceso de verificación y mejora la productividad.
- Precisión mejorada: Las herramientas de verificación de software pueden detectar defectos y vulnerabilidades que podrían pasarse por alto durante la inspección o prueba manual.
- Calidad de software mejorada: La aplicación consistente de herramientas de verificación ayuda a identificar y eliminar errores de software, lo que lleva a un software de mayor calidad.
- Documentación de cumplimiento: Las herramientas de verificación generan informes y documentación que ayudan a demostrar el cumplimiento de los requisitos DO-178A.
Desafíos de las herramientas de verificación de software
- Calificación de la herramienta: Las herramientas de verificación utilizadas en los proyectos DO-178A deben estar calificadas para garantizar su confiabilidad e idoneidad para el propósito previsto. La cualificación de herramientas puede ser un proceso complejo que requiere esfuerzo y documentación adicionales.
- Consideraciones de costo: Adquirir y mantener herramientas de verificación de software puede implicar costos significativos. Las organizaciones deben evaluar cuidadosamente los beneficios y la rentabilidad del uso de estas herramientas en función de los requisitos y limitaciones del proyecto.
- Integración de herramientas: La integración de herramientas de verificación de software en entornos de desarrollo y flujos de trabajo existentes puede presentar desafíos técnicos que requieren coordinación y experiencia.
Conclusión
El cumplimiento del estándar DO-178A es fundamental para el desarrollo y la certificación de software de aviación seguro y confiable. Las herramientas de verificación de software juegan un papel vital para lograr el cumplimiento de DO-178A al automatizar varias actividades de verificación, mejorar la eficiencia y mejorar la calidad del software. Al aprovechar el análisis estático, el análisis dinámico, las pruebas basadas en modelos y las herramientas de trazabilidad de requisitos, los desarrolladores pueden asegurarse de que su software cumpla con los estrictos requisitos de seguridad y confiabilidad. El uso de estas herramientas no solo ayuda a cumplir con DO-178A, sino que también mejora el proceso de desarrollo general, lo que da como resultado un software que cumple con los más altos estándares de seguridad en la industria de la aviación.
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