国模大胆一区二区三区

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        進入二十一世紀以來,世界范圍內的軌道交通行業都得到了快速發展,中國雖然起步較晚,但是截止目前,高速鐵路運行總里程和城市地鐵運營總里程均已位居世界第一,與之配套的電子軟件系統如牽引控制系統,傳動/行走控制系統,列車通訊、信號和控制系統,安防系統等的研發技術也隨之取得了飛速的發展。伴隨著國內基礎設施建設和我國貿易全球化、“一帶一路”政策的深入,軌道交通行業在未來的很長一段時間內仍會保持高速的發展。

        軌道交通是典型的高安全和高可靠性行業,電子和軟件系統的可靠性對列車的安全至關重要,為此相關行業協會出臺了非常全面的標準對軟件的整個研發過程進行規范,并通過第三方權威機構的審計和認證確保這些標準的嚴格執行,最終保障軌道車輛和子系統長時間的安全可靠運行。20世紀90年代,歐盟電氣委員會(CENELEC)在總結IEC有關標準、其他國家及行業標準的基礎上,制定了針對軌道交通信號系統的行業標準,即EN 5012X,主要包含:

            ? EN 50126: 鐵路應用—可靠性、可用性、可維護性和安全性技術條件與驗證(RAMS) 
            ? EN 50128:鐵路應用—通信、信號和處理系統—鐵路控制和防護系統軟件
            ? EN 50129:鐵路應用—通信、信號和處理系統—安全相關鐵路信號電子系統

        其中,EN 50128主要用來規范鐵路通信、信號等控制系統軟件的研發,經歷了20多年的發展,目前已發展到EN 50128: 2011. EN 50128的核心理念是安全的完整性等級(Safety Integrity Level, 簡稱‘SIL’),覆蓋了從SIL0到SIL4的5個安全完整性等級。EN 50128定義了完整性等級與安全保證體系、質量保證體系、相關技術措施、安全生命周期各階段活動之間的關系并提出了完整的要求。除此之外,隨著軟件研發過程中大量新工具的使用,為了降低工具使用給項目帶來的安全風險,EN 50128標準中還規定對開發和測試類工具的認證和鑒定要求。

        如何在軟件的開發和測試過程中高效地滿足EN 50128研發標準并確保系統的可靠性和正確性,成為了軌道交通系統研發企業所不容忽視的問題。

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        需求和挑戰

        • 基于EN 50128標準的SIL認證對軟件開發過程和測試有何具體要求?

        • 效率、質量和合規如何平衡?

        • 代碼靜態測試和單元測試效率太低

        • 黑盒測試、灰盒測試和白盒測試哪些環節可以實現自動化?

        • 有哪些自動化的工具可以提高軟件設計和測試效率?

        • 對嵌入式軟件和上位機軟件測試的要求和方法有何關鍵區別?

        • 現有的低效的測試工具是否容易更新換代?

        • 基于EN 50128標準的SIL認證對輔助的自動化開發和測試工具有何要求?

        解決方案

        • 代碼靜態分析,使用權威的靜態分析工具Helix QAC或Klocwork滿足MISRA, AutoSAR等常用編碼規范,完美符合EN 50128對代碼靜態分析的標準

        • 單元測試和集成測試,利用VectorCAST對軟件單元模塊的可靠性和正確性進行驗證, 迅速滿足EN 50128對單元測試的要求

        • 黑盒測試,由“VT System + vTESTstudio + CANoe”集成的Vector HiL系統測試平臺提供針對軌道交通系統的實物硬件仿真和系統測試解決方案

        • 灰盒測試,DT10支持多CPU系統跟蹤執行、復雜缺陷回溯和性能測試等

        • 貫穿軟件全生命周期(SDLC)的測試覆蓋率分析,滿足EN 50128各個等級的認證審計需要

        • 使用Visure Requirements進行需求管理并形成覆蓋軟件生命周期的可溯性

        • 所提供的常用工具經過第三方權威機構符合EN 50128標準的認證和鑒定

        • 軟件測試外包服務

        特別值得關注

        • 代碼靜態分析

        • 單元測試

        • 性能測試

        • 系統測試

        • 可追溯性

        • 代碼靜態分析

          EN 50128要求軟件的開發過程需要有統一的編碼規范。使用Helix QAC代碼靜態分析工具可以自動地、權威地對代碼的合規性進行分析,為用戶快速、準確地查找違規代碼、隱藏代碼缺陷,結構不合理的代碼,在編碼之初即可對常見的代碼錯誤進行修復。Helix QAC支持MISRA C/C++, AutoSAR C++14, CERT C/C++, CWE C/C++, HiCPP, JSF等常用標準編碼規范結合,支持30多種主流的開發編譯環境。Helix QAC都對工具經過第三方機構認證,使用代碼靜態分析工具,用戶可以快速滿足EN 50128對代碼靜態分析的要求。

        • 單元測試

          對單個函數或多個函數組成的模塊的可靠性和正確性的驗證,都可以歸結為單元測試的范疇。對比于軟件的系統級測試,單元測試更為繁瑣,耗時耗力,而對于有EN 50128合規性要求的嵌入式軟件,由于測試驅動,執行環境和覆蓋率統計等多方面的難點,單元測試則尤其困難,幾乎不可能人工來完成。VectorCAST嵌入式軟件動態測試工具針對EN 50128提供了專門的自動化解決方案,利用自動化創建的測試環境、測試用例自動生成、測試用例圖形化設計平臺、靈活的管理機制、全面的覆蓋率統計功能及對40多種常用開發環境的良好支持,可以有效提高單元測試70-80%的效率。VectorCAST也通過了國際權威機構的認證,完全符合基于EN 50128的SIL認證的要求。

        • 性能測試

          利用DT10動態測試和跟蹤調試工具,可以長時間跟蹤軟件的執行過程,實時對軟件執行中的各個函數、模塊、任務、代碼塊和CPU負載等不同維度的執行性能進行度量和瓶頸分析。對比于傳統的利用示波器進行性能測試,DT10所提供的性能測試方案效率更高,更容易將性能異常點定位到源碼中的問題根源。

        • 系統測試

          由“VT System + vTESTstudio + CANoe”組建的Vector HiL嵌入式系統網絡實物仿真和系統測試平臺,可以為基于A429 (ARINC 429), AFDX (ARINC 664),CAN (ARINC 825)和以太網協議的嵌入式網絡系統,提供包含測試設計、測試執行、網絡分析,以及I/O接口、錯誤激勵等硬件板卡的集成化的系統測試平臺解決方案,協助用戶加速測試環境的搭建、測試自動化、自動回歸測試,最終顯著提高測試效率,降低人工成本。Vector HiL系統測試平臺,可以和VectorCAST的結構覆蓋統計功能、Visure需求管理平臺集成,形成一站式的測試和報告解決方案。

        • 可追溯性

          使用Visure Requirements需求管理系統,管理從產品設計,到概要設計到詳細設計的各個層級的設計過程,并與常用的開發測試類系統集成,滿足EN 50128標準對軟件需求可追溯性的要求,更確切地說是,實現研發過程各個環節之間的雙向可追溯性,包括:

              ? 軟件的系統需求和概要設計之間

              ? 概要設計和詳細設計之間

              ? 軟件需求和測試用例之間

              ? 測試用例和缺陷之間

          最終形成需求可追溯矩陣(Requirements Traceability Matrix,簡稱RTM)。EN 50128準對可追溯性的要求的最直接的意義就在于研發流程各個環節的信息一致性和準確、高效的變更影響分析,保證最終交付成果不會偏離預計的目標。

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        相關資源

        • 白皮書

        • 博客

        • 使用VectorCAST滿足軌道交通行業EN 50128相關軟件驗證和確認標準_白皮書

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