מדריך DO-178C: מבוא לאישור RTCA DO-178.
תוכן העניינים
מדריך סטנדרטי DO-178A: כלי אימות תוכנה
מבוא
תוכנת התעופה משחקת תפקיד קריטי בהבטחת הבטיחות והיעילות של פעולות המטוס. ככל שמורכבות התוכנה ממשיכה לעלות, הצורך בתהליכי אימות חזקים הופך להיות בעל חשיבות עליונה. תקן DO-178A, שפותח על ידי הוועדה הטכנית לרדיו לאווירונאוטיקה (RTCA), מספק הנחיות להסמכת תוכנות המשמשות במערכות מוטסות. מאמר זה מתמקד במיוחד בשימוש בכלי אימות תוכנה במסגרת DO-178A כדי להשיג תאימות ולשפר את בטיחות התוכנה.
הבנת DO-178A וחשיבותו
סקירת תקן DO-178A
תקן DO-178A, שכותרתו רשמית "שיקולי תוכנה בהסמכת מערכות מוטסות וציוד", פורסם לראשונה בשנת 1985. מטרתו העיקרית היא לקבוע מערכת אחידה של קווים מנחים לפיתוח והסמכה של מערכות תוכנה מוטסות. תאימות ל-DO-178A היא חובה עבור תוכנות המשמשות ביישומי תעופה מסחריים, צבאיים ותעופה כללית.
החשיבות של תאימות DO-178A
תאימות ל-DO-178A חיונית לתעשיית התעופה מכיוון שהיא מבטיחה שתוכנה עומדת בדרישות בטיחות ואמינות מחמירות. על ידי הקפדה על התקן, מפתחים יכולים למזער את הסיכון לתקלות הקשורות לתוכנה, שעלולות להיות להן השלכות קטסטרופליות. תאימות ל-DO-178A גם מטפחת אמון בין גופי רגולציה, חברות תעופה ונוסעים, ומבטיחה את הרמות הגבוהות ביותר של בטיחות ואמינות בתוכנת תעופה.
רמות של DO-178A
רמות של DO-178A
DO-178A מציין שלוש רמות תוכנה: רמה 1, רמה 2 ורמה 3. רמה 1 מייצגת את רמת הקריטיות הגבוהה ביותר, בעוד שרמה 3 מייצגת את הנמוכה ביותר.
הרמה 1
רמה 1 היא הרמה המחמירה והתובענית ביותר מבחינת דרישות ההסמכה. לפונקציות התוכנה שהוקצו לרמה 1 יש את הקריטיות הגבוהה ביותר, וכישלון בפונקציות אלו עלול לגרום לתוצאות הרות אסון, כולל אובדן חיים והמטוס עצמו. דוגמאות לתוכנות ברמה 1 כוללות בקרות טיסה ומערכות אוויוניקה חיוניות.
דרישות ותיעוד:
- דרישות מלאות וחד משמעיות: תוכנה ברמה 1 חייבת להיות בעלת דרישות מלאות וחד משמעיות שנגזרות מיעדי בטיחות ברמת המערכת.
- תיעוד נרחב: רשות האישורים דורשת סט מקיף של מסמכים עבור תוכנה ברמה 1. זה כולל תוכניות פיתוח תוכנה, תוכניות ניהול תצורה, מסמכי דרישות תוכנה, מסמכי עיצוב תוכנה, תוכניות אימות תוכנה ועוד.
- שיטות פורמליות ואימות: תוכנה ברמה 1 דורשת שימוש בשיטות פורמליות, טכניקות אימות פורמליות ובדיקות מקיפות כדי להבטיח את הרמה הגבוהה ביותר של אמינות ובטיחות.
הרמה 2
רמה 2 מוקצית לפונקציות תוכנה ברמת קריטיות נמוכה יותר בהשוואה לרמה 1. כשל בפונקציות רמה 2 עלול לגרום לנזק משמעותי למטוס או למערכות, אך ההשלכות אינן נחשבות קטסטרופליות. דוגמאות לתוכנות ברמה 2 כוללות מערכות בקרת מנוע ופונקציות ניווט קריטיות.
דרישות ותיעוד:
- דרישות מוגדרות היטב: תוכנה ברמה 2 חייבת להיות בעלת דרישות מוגדרות היטב שניתן לעקוב אחר יעדי הבטיחות ברמת המערכת.
- תהליך פיתוח מבוקר: תהליך פיתוח התוכנה ברמה 2 צריך להיות מבוקר היטב, עם דגש על ניהול תצורה, תיעוד ובדיקות.
- אימות מקיף: פעילויות אימות עבור תוכנה ברמה 2 חייבות לכסות מגוון רחב של היבטים, כולל בדיקות פונקציונליות, ניתוח כיסוי מבני וניתוח סובלנות תקלות.
הרמה 3
רמה 3 מייצגת את רמת הקריטיות הנמוכה ביותר ב-DO-178A. לפונקציות תוכנה שהוקצו לרמה 3 יש השפעה מינורית על פעולת המטוס אם הן יכשלו. ההשלכות של כשל מוגבלות בדרך כלל לשיבושים קלים במערכת. דוגמאות לתוכנות ברמה 3 כוללות מערכות בידור לנוסעים ופונקציות ניטור לא קריטיות.
דרישות ותיעוד:
- דרישות מוגדרות: לתוכנה רמה 3 חייבות להיות דרישות מוגדרות המתייחסות ביעדי בטיחות ברמת המערכת.
- תהליך פיתוח פשוט: תהליך פיתוח התוכנה ברמה 3 מפושט בהשוואה לרמות 1 ו-2, עם דרישות תיעוד ובדיקות מופחתות.
- אימות בסיסי: פעילויות האימות ברמה 3 מתמקדות בהדגמת עמידה בדרישות ובביצוע בדיקות תפקודיות בסיסיות.
לסיכום, DO-178A מפרט שלוש רמות תוכנה (רמה 1, רמה 2 ורמה 3), כאשר רמה 1 היא המחמירה ביותר ודורשת יצירת אוסף מקיף של מסמכים ולהעמיד אותם לרשות רשות האישורים. הקריטיות של פונקציות התוכנה קובעת את הרמה המוקצית ומשפיעה על העומק והקפדנות של פעילויות הפיתוח והאימות הנדרשות לעמידה בתקן DO-178A.
אימות תוכנה ב-DO-178A
מטרות אימות
אימות תוכנה, היבט מרכזי של DO-178A, נועד להוכיח שהתוכנה שפותחה עומדת בדרישות המפורטות שלה ופועלת באופן אמין בסביבה המיועדת. פעילויות האימות כוללות ניתוח, בדיקה ובדיקה של חפצי תוכנה לאורך מחזור חיי הפיתוח.
תפקיד של כלי אימות תוכנה
כלי אימות תוכנה חשובים לאין ערוך בהשגת היעדים של DO-178A. כלים אלה הופכים פעילויות אימות שונות לאוטומטיות, מפחיתים את הפוטנציאל לטעויות אנוש ומשפרים את היעילות הכוללת. הם מסייעים בניתוח קוד, יצירת מקרי בדיקה ועקיבות דרישות, ובכך מייעלים את תהליך האימות ומשפרים את איכות התוכנה.
סוגי כלים לאימות תוכנה
כלי ניתוח סטטי
כלי ניתוח סטטי מנתחים קוד מקור או קבצי הפעלה בינאריים מבלי להפעיל אותם. הם מזהים פגמים פוטנציאליים, הפרות של כללי קידוד ובעיות אחרות על ידי בחינת מבנה הקוד, המורכבות והעמידה בתקני קידוד. כלים אלה מסייעים באיתור שגיאות תוכנה נפוצות, כגון הצפת מאגר, הפניות של מצביע אפס ומשתנים לא מאותחלים.
כלי ניתוח דינמי
כלי ניתוח דינמי מפעילים תוכנה ומנטרים את התנהגותה בזמן ריצה. הם אוספים מידע על זמן ריצה, כגון ערכים משתנים, קריאות פונקציות ושימוש בזיכרון, מה שמאפשר למפתחים לזהות פגמים, דליפות זיכרון וצווארי בקבוק בביצועים. כלי ניתוח דינמי גם מקלים על יצירת מקרי מבחן המממשים נתיבי תוכנית ספציפיים, ומבטיחים כיסוי מבחן יסודי.
כלי בדיקה מבוססי מודל
כלי בדיקה מבוססי מודלים משתמשים במודלים פורמליים, כגון מכונות מצב סופי או תרשימי מצב, כדי ליצור מקרי בדיקה באופן אוטומטי. כלים אלו מספקים גישה שיטתית לבדיקות תוכנה על ידי גזירת מקרי בדיקה מהמודל, תוך הבטחת כיסוי מקיף של כל התנהגויות המערכת האפשריות. כלי בדיקה מבוססי מודל עוזרים לזהות מקרים פינתיים, לאמת אינטראקציות מערכתיות מורכבות ולשפר את יעילות הבדיקה הכוללת.
דרישות כלי מעקב
דרישות כלי מעקב מייצרים ומתחזקים קישורים בין דרישות תוכנה, חפצי עיצוב ופעילויות אימות. כלים אלו מאפשרים מיפוי של דרישות למקרי בדיקה ספציפיים, ומבטיחים שכל הדרישות מאומתות כראוי. כלים למעקב אחר דרישות מסייעים בתיעוד תאימות ומקלים על ביקורות רגולטוריות.
יתרונות ואתגרים של כלי אימות תוכנה
היתרונות של כלי אימות תוכנה
- יעילות מוגברת: אוטומציה של פעילויות האימות מפחיתה מאמץ ידני, מאיצה את תהליך האימות ומשפרת את הפרודוקטיביות.
- דיוק משופר: כלי אימות תוכנה יכולים לזהות פגמים ופגיעות שעלולים להחמיץ במהלך בדיקה או בדיקה ידנית.
- איכות תוכנה משופרת: היישום העקבי של כלי האימות עוזר לזהות ולחסל שגיאות תוכנה, מה שמוביל לתוכנה באיכות גבוהה יותר.
- תיעוד תאימות: כלי אימות מייצרים דוחות ותיעוד המסייעים בהדגמת עמידה בדרישות DO-178A.
אתגרים של כלי אימות תוכנה
- הסמכה לכלי: כלי אימות המשמשים בפרויקטים של DO-178A חייבים להיות מוסמכים כדי להבטיח את מהימנותם והתאמתם למטרה המיועדת. הסמכת הכלים יכולה להיות תהליך מורכב, הדורש מאמץ ותיעוד נוספים.
- שיקולי עלות: רכישה ותחזוקה של כלי אימות תוכנה יכולים להיות כרוכים בעלויות משמעותיות. ארגונים חייבים להעריך בקפידה את התועלת והעלות-תועלת של השימוש בכלים אלה בהתבסס על דרישות הפרויקט והאילוצים.
- שילוב כלי: שילוב כלי אימות תוכנה בסביבות פיתוח וזרימות עבודה קיימות עשוי להציב אתגרים טכניים, הדורשים תיאום ומומחיות.
סיכום
עמידה בתקן DO-178A היא קריטית לפיתוח והסמכה של תוכנת תעופה בטוחה ואמינה. כלי אימות תוכנה ממלאים תפקיד חיוני בהשגת תאימות ל-DO-178A על ידי אוטומציה של פעילויות אימות שונות, שיפור היעילות ושיפור איכות התוכנה. על ידי מינוף ניתוח סטטי, ניתוח דינמי, בדיקות מבוססות מודלים וכלים למעקב אחר דרישות, מפתחים יכולים להבטיח שהתוכנה שלהם עומדת בדרישות בטיחות ואמינות מחמירות. השימוש בכלים אלו לא רק מסייע בעמידה ב-DO-178A אלא גם משפר את תהליך הפיתוח הכולל, וכתוצאה מכך תוכנה העומדת בסטנדרטים הגבוהים ביותר של בטיחות בתעשיית התעופה.
אל תשכחו לשתף את הפוסט הזה!
פרקים
1. מבוא סטנדרטי מוטס
2. תהליך הסמכה DO-178
3. DO-178C כלים והדרכות
4. נושאי DO-178C מתקדמים
6. מילון מונחים
להגיע לשוק מהר יותר עם Visure
- להבטיח עמידה ברגולציה
- לאכוף יכולת מעקב מלאה
- ייעול הפיתוח
