DO-178C-gids: Inleiding tot RTCA DO-178-certificering.
Inhoudsopgave
DO-178A Standaardgids: Softwareverificatietools
Inleiding
Luchtvaartsoftware speelt een cruciale rol bij het waarborgen van de veiligheid en efficiëntie van vliegtuigoperaties. Naarmate de complexiteit van software blijft toenemen, wordt de behoefte aan robuuste verificatieprocessen van het grootste belang. De DO-178A-standaard, ontwikkeld door de Radio Technical Commission for Aeronautics (RTCA), geeft richtlijnen voor de certificering van software die wordt gebruikt in luchtsystemen. Dit artikel richt zich specifiek op het gebruik van softwareverificatietools binnen het DO-178A-framework om naleving te bereiken en de veiligheid van software te verbeteren.
DO-178A en het belang ervan begrijpen
Het DO-178A standaardoverzicht
De DO-178A-standaard, formeel getiteld "Software Considerations in Airborne Systems and Equipment Certification", werd voor het eerst gepubliceerd in 1985. Het primaire doel is het opstellen van een uniforme set richtlijnen voor de ontwikkeling en certificering van softwaresystemen in de lucht. Naleving van DO-178A is verplicht voor software die wordt gebruikt in commerciële, militaire en algemene luchtvaarttoepassingen.
Het belang van DO-178A-naleving
DO-178A-compliance is cruciaal voor de luchtvaartindustrie, omdat het ervoor zorgt dat software voldoet aan strenge veiligheids- en betrouwbaarheidseisen. Door zich aan de standaard te houden, kunnen ontwikkelaars het risico op softwaregerelateerde storingen, die catastrofale gevolgen kunnen hebben, minimaliseren. Naleving van DO-178A bevordert ook het vertrouwen tussen regelgevende instanties, luchtvaartmaatschappijen en passagiers, waardoor het hoogste niveau van veiligheid en betrouwbaarheid in luchtvaartsoftware wordt gegarandeerd.
Niveaus van DO-178A
Niveaus van DO-178A
DO-178A specificeert drie softwareniveaus: niveau 1, niveau 2 en niveau 3. Niveau 1 vertegenwoordigt het hoogste niveau van kriticiteit, terwijl niveau 3 het laagste niveau vertegenwoordigt.
Niveau 1
Niveau 1 is het strengste en meest veeleisende niveau wat betreft certificeringseisen. Softwarefuncties die zijn toegewezen aan niveau 1 hebben de hoogste kriticiteit en het falen van deze functies kan catastrofale gevolgen hebben, waaronder het verlies van mensenlevens en het vliegtuig zelf. Voorbeelden van Level 1-software zijn vluchtbesturingen en vitale elektronische systemen.
Vereisten en documentatie:
- Volledige en ondubbelzinnige vereisten: Software van niveau 1 moet volledige en ondubbelzinnige vereisten hebben die zijn afgeleid van veiligheidsdoelstellingen op systeemniveau.
- Uitgebreide documentatie: De certificeringsinstantie vereist een uitgebreide set documenten voor Level 1-software. Dit omvat softwareontwikkelingsplannen, configuratiebeheerplannen, documenten met softwarevereisten, softwareontwerpdocumenten, softwareverificatieplannen en meer.
- Formele methoden en verificatie: Niveau 1-software vereist het gebruik van formele methoden, formele verificatietechnieken en uitgebreide tests om het hoogste niveau van betrouwbaarheid en veiligheid te garanderen.
Niveau 2
Niveau 2 wordt toegewezen aan softwarefuncties met een lager kriticiteitsniveau in vergelijking met niveau 1. Het uitvallen van functies van niveau 2 kan aanzienlijke schade aan het vliegtuig of de systemen veroorzaken, maar de gevolgen worden niet als catastrofaal beschouwd. Voorbeelden van Level 2-software zijn motorbesturingssystemen en kritieke navigatiefuncties.
Vereisten en documentatie:
- Goed gedefinieerde vereisten: Niveau 2-software moet goed gedefinieerde vereisten hebben die herleidbaar zijn tot veiligheidsdoelstellingen op systeemniveau.
- Gecontroleerd ontwikkelingsproces: Het softwareontwikkelingsproces op niveau 2 moet goed worden beheerst, met de nadruk op configuratiebeheer, documentatie en testen.
- Uitgebreide verificatie: Verificatieactiviteiten voor Level 2-software moeten een breed scala aan aspecten omvatten, waaronder functionele tests, analyse van structurele dekking en analyse van fouttolerantie.
Niveau 3
Niveau 3 vertegenwoordigt het laagste kriticiteitsniveau in DO-178A. Softwarefuncties die zijn toegewezen aan niveau 3 hebben een kleine invloed op de werking van het vliegtuig als ze zouden uitvallen. De gevolgen van uitval blijven over het algemeen beperkt tot kleine systeemverstoringen. Voorbeelden van software van niveau 3 zijn entertainmentsystemen voor passagiers en niet-kritieke bewakingsfuncties.
Vereisten en documentatie:
- Gedefinieerde vereisten: Niveau 3-software moet gedefinieerde vereisten hebben die betrekking hebben op veiligheidsdoelstellingen op systeemniveau.
- Vereenvoudigd ontwikkelingsproces: Het softwareontwikkelingsproces op niveau 3 is vereenvoudigd in vergelijking met niveau 1 en 2, met minder documentatie- en testvereisten.
- Basisverificatie: Verificatieactiviteiten op niveau 3 zijn gericht op het aantonen van naleving van vereisten en het uitvoeren van elementaire functionele testen.
Samenvattend specificeert DO-178A drie softwareniveaus (niveau 1, niveau 2 en niveau 3), waarbij niveau 1 het meest rigoureus is en waarvoor een uitgebreide reeks documenten moet worden gegenereerd en beschikbaar moet worden gesteld aan de certificeringsinstantie. De kriticiteit van de softwarefuncties bepaalt het toegewezen niveau en beïnvloedt de diepgang en nauwgezetheid van de ontwikkelings- en verificatieactiviteiten die nodig zijn om te voldoen aan de DO-178A-norm.
Softwareverificatie in DO-178A
Verificatie Doelstellingen
Softwareverificatie, een belangrijk aspect van DO-178A, heeft tot doel aan te tonen dat de ontwikkelde software voldoet aan de gespecificeerde vereisten en betrouwbaar werkt in de bedoelde omgeving. Verificatieactiviteiten omvatten het analyseren, testen en inspecteren van softwareartefacten gedurende de ontwikkelingslevenscyclus.
Rol van softwareverificatietools
Softwareverificatietools zijn van onschatbare waarde bij het bereiken van de doelstellingen van DO-178A. Deze tools automatiseren verschillende verificatieactiviteiten, waardoor de kans op menselijke fouten wordt verkleind en de algehele efficiëntie wordt verbeterd. Ze helpen bij code-analyse, het genereren van testcases en het traceren van vereisten, waardoor het verificatieproces wordt gestroomlijnd en de softwarekwaliteit wordt verbeterd.
Soorten softwareverificatietools
Hulpmiddelen voor statische analyse
Statische analysetools analyseren broncode of uitvoerbare binaire bestanden zonder ze uit te voeren. Ze identificeren mogelijke defecten, schendingen van codeerregels en andere problemen door de codestructuur, complexiteit en naleving van codeerstandaarden te onderzoeken. Deze tools helpen bij het detecteren van algemene softwarefouten, zoals bufferoverflows, null-pointer-dereferenties en niet-geïnitialiseerde variabelen.
Hulpmiddelen voor dynamische analyse
Dynamische analysetools voeren software uit en bewaken het gedrag tijdens runtime. Ze verzamelen runtime-informatie, zoals variabele waarden, functieaanroepen en geheugengebruik, waardoor ontwikkelaars defecten, geheugenlekken en prestatieknelpunten kunnen identificeren. Dynamische analysetools vergemakkelijken ook het maken van testgevallen die specifieke programmapaden uitvoeren, waardoor een grondige testdekking wordt gegarandeerd.
Op modellen gebaseerde testtools
Op modellen gebaseerde testtools maken gebruik van formele modellen, zoals finite state machines of state charts, om automatisch testgevallen te genereren. Deze tools bieden een systematische benadering van softwaretesten door testgevallen af te leiden uit het model, waardoor een uitgebreide dekking van alle mogelijke systeemgedragingen wordt gegarandeerd. Op modellen gebaseerde testtools helpen bij het identificeren van hoekgevallen, het valideren van complexe systeeminteracties en het verbeteren van de algehele testefficiëntie.
Vereisten Traceerbaarheidstools
Tools voor traceerbaarheid van vereisten leggen en onderhouden koppelingen tussen softwarevereisten, ontwerpartefacten en verificatieactiviteiten. Deze tools maken het mogelijk om vereisten in kaart te brengen voor specifieke testgevallen, zodat alle vereisten adequaat worden geverifieerd. Tools voor traceerbaarheid van vereisten helpen bij het documenteren van naleving en vergemakkelijken regelgevende audits.
Voordelen en uitdagingen van softwareverificatietools
Voordelen van softwareverificatietools
- Verhoogde efficiëntie: Automatisering van verificatieactiviteiten vermindert handmatige inspanning, versnelt het verificatieproces en verbetert de productiviteit.
- Verbeterde nauwkeurigheid: Softwareverificatietools kunnen defecten en kwetsbaarheden detecteren die mogelijk over het hoofd worden gezien tijdens handmatige inspectie of testen.
- Verbeterde softwarekwaliteit: De consistente toepassing van verificatietools helpt bij het identificeren en elimineren van softwarefouten, wat leidt tot software van hogere kwaliteit.
- Nalevingsdocumentatie: Verificatietools genereren rapporten en documentatie die helpen bij het aantonen van naleving van de DO-178A-vereisten.
Uitdagingen van softwareverificatietools
- Gereedschapskwalificatie: Verificatietools die worden gebruikt in DO-178A-projecten moeten gekwalificeerd zijn om hun betrouwbaarheid en geschiktheid voor het beoogde doel te waarborgen. Gereedschapskwalificatie kan een complex proces zijn, dat extra inspanningen en documentatie vereist.
- Kostenoverwegingen: Het aanschaffen en onderhouden van softwareverificatietools kan aanzienlijke kosten met zich meebrengen. Organisaties moeten de voordelen en kosteneffectiviteit van het gebruik van deze tools zorgvuldig evalueren op basis van projectvereisten en -beperkingen.
- Tool-integratie: Het integreren van softwareverificatietools in bestaande ontwikkelomgevingen en workflows kan technische uitdagingen met zich meebrengen, waarvoor coördinatie en expertise nodig zijn.
Conclusie
Naleving van de DO-178A-standaard is van cruciaal belang voor de ontwikkeling en certificering van veilige en betrouwbare luchtvaartsoftware. Softwareverificatietools spelen een cruciale rol bij het bereiken van DO-178A-conformiteit door verschillende verificatieactiviteiten te automatiseren, de efficiëntie te verbeteren en de softwarekwaliteit te verbeteren. Door gebruik te maken van statische analyse, dynamische analyse, modelgebaseerd testen en tools voor het traceren van vereisten, kunnen ontwikkelaars ervoor zorgen dat hun software voldoet aan strenge veiligheids- en betrouwbaarheidseisen. Het gebruik van deze tools helpt niet alleen om te voldoen aan DO-178A, maar verbetert ook het algehele ontwikkelingsproces, wat resulteert in software die voldoet aan de hoogste veiligheidsnormen in de luchtvaartindustrie.
Vergeet dit bericht niet te delen!
hoofdstukken
1. Airborne-standaardintroductie
2. DO-178-certificeringsproces
3. DO-178C hulpmiddelen en trainingen
4. Geavanceerde DO-178C-onderwerpen
5. DO-178C-bronnen
6. Glossarium
Sneller op de markt met Visure
- Zorg voor naleving van de regelgeving
- Volledige traceerbaarheid afdwingen
- Stroomlijn ontwikkeling
