Verificação e Validação de Sistemas Críticos

O desenvolvimento de sistemas críticos está sujeito a extensas e rigorosas atividades de Verificação e Validação (V&V) impostas por requisitos de certificação da indústria. Na verdade, as atividades de V&V podem, facilmente, ser responsáveis pela maior fatia de esforço no que respeita ao processo de desenvolvimento de sistemas safety-critical. Em setores dominados pelas mais rigorosas exigências regulatórias, verifica-se que os testes de V&V podem chegar a 70% do esforço total do projeto. Paralelamente, as entidades reguladoras requerem que as equipas de desenvolvimento de sistemas e de V&V operem de forma completamente independente umas das outras, para evitar que surjam conflitos de interesse. Este requisito é endereçado de forma mais eficaz quando as organizações responsáveis pelo desenvolvimento de sistemas operam em parceria com especialistas independentes de V&V, altamente qualificados e totalmente imersos no contexto técnico e no setor em que atuam.

Os nossos serviços de V&V são executados por uma equipa de especialistas, com a ajuda de Software Verification Facilities (SVF) próprias, a fim de ajudar as organizações a cumprir com os requisitos de segurança funcional de forma oportuna e rentável. Temos uma experiência internacional na prestação de serviços de V&V para algumas das entidades mais reconhecidas do mundo nas indústrias mais exigentes, como o setor aeroespacial, espaço, defesa e transportes. O nosso primeiro cliente nesta área foi a NASA, sendo que os nossos serviços de V&V e de testes são, desde o início, um elemento fulcral do nosso negócio.

O nosso amplo conhecimento em sistemas embebidos, bem como nas mais importantes normas de segurança funcional do mundo, permite-nos suportar as organizações durante todo o ciclo de vida de desenvolvimento. Desde sistemas de bordo para aeronaves e satélites, a sistemas ferroviários, os nossos especialistas de V&V têm o suporte das nossas próprias SVFs, que asseguram, através da automação de testes de software e de hardware, a possibilidade de integração de simuladores, endereçando assim as mais exigentes normas da indústria, incluindo DO-178B/C nível A. Adicionalmente, somos capazes de reexecutar campanhas de teste durante todo o ciclo de desenvolvimento, proporcionando uma verificação eficaz sempre que o sistema em teste sofre alterações.

O nosso amplo conhecimento estende-se a normas como: ARP-4754/4761, 178B/C, DO-254, EN 50126/8/9, IEC 61508, ISO 26262, IEC 62304, Série ECSS, entre outros. Os nossos serviços abrangem uma gama completa de sistemas embebidos, software, FPGA / ASIC / CPLD e equipamentos integrados:

  • Planeamento de atividades de V&V com o intuito de assegurar a conformidade com as normas de segurança e as normas de certificação
  • Análise independente de V&V dos requisitos e design do sistema
  • Verificação formal do código-fonte e testes de integração
  • V&V de modelos de lógica personalizada (ASIC, FPGA e CPLD)
  • Testes de integração de hardware e software, bem como testes em sistemas embebidos integrados
  • Registo das atividades de V&V exigidas para a certificação
  • Teste automatizados com software-in-the-loop (SIL), model-in-the-loop (MIL) e hardware-in-the-loop (HIL)
  • Desenvolvimento e adaptação de equipamentos de teste automatizados para software embebido e sistemas de hardware
  • Equipamentos de teste e serviços para a aceitação de equipamentos e testes de homologação

Os nossos serviços de V&V são suportados por uma equipa de engenharia avaliada com o Nível 5 de maturidade do Capability Maturity Model Integration (CMMI)®, considerada a classificação mais elevada do modelo CMMI, numa lista de certificações de qualidade que incluem ainda o ISO 9001:2008, a NATO AQAP 2210 e 2110 e AS 9100.


Verificação e Validação de Sistemas Críticas na Indústria Aeronáutica

As viagens aéreas comerciais são um dos meios de transporte mais seguros. Os indicadores de segurança aérea têm vindo a melhorar sistematicamente desde 1945, de tal forma que a probabilidade de um indivíduo ser atingido por um relâmpago é maior do que a probabilidade de ser vítima de um acidente de avião. Um indicador de segurança tão impressionante para um sistema tão complexo quanto o de uma aeronave nunca poderia ser alcançado sem o esforço de implantação de testes de Verificação e Validação (V&V), destinados a garantir que tudo funciona de forma adequada.

As atividades de V&V em projetos aeronáuticos são governadas por um ecossistema rigoroso e abrangente de padrões industriais que incluem DO178B/C, DO-254, ARP-4754A, ARP-4761 e muitos outros. O desafio para projetos específicos e para a indústria em geral é continuar a melhorar os indicadores de segurança de sistemas, cada vez mais complexos, e fazê-lo sem colocar em risco a competitividade do sector. Para enfrentar este desafio, a indústria deve confiar em organizações que incorporam uma cultura de segurança positiva e que são qualificadas para realizar atividades de V&V, de forma completa e eficiente. Estes desafios tornam-se bastante mais visíveis quando verificamos que a evolução das normas de regulamentação, como a introdução do DO-178C, coloca ainda mais ênfase nas atividades de V&V. São esperadas evoluções semelhantes na indústria, como a nova adaptação da norma DO-254A e de outros padrões como ARP-4754 B e ARP-4761 A.

Na CRITICAL Software, a segurança está no âmago da nossa cultura e raison d’être. As nossas atividades de V&V aeronáuticas são realizadas por uma equipa de engenharia dedicada e com sólidos conhecimentos adquiridos através de muitos projetos DAL-A e DAL-B. A equipa é competente no cumprimento de prazos apertados, enquanto executa integralmente todas as atividades de V&V e entrega a respetiva prova formal.

Os nossos serviços de V&V para o sector aeronáutico incluem:

  • Verificação de Requisitos e Design de Software: incluindo requisitos de alto nível (HLR), requisitos de baixo nível (LLR), design de software e precisão de algoritmos - abrangendo os objetivos da norma DO-178B / C nas tabelas A-3 e A-4.
  • Verificação do código-fonte: incluindo uma revisão exaustiva de código para assegurar a correção e rastreabilidade em relação aos LLRs, bem como a correção dos parâmetros de configuração do SW, caso estes existamEste tópico abrange, mas não se limita aos objetivos da DO-178B/C na tabela A-5.
  • Teste de Integração de SW (SI) e de Integração HW/SW (HSI): incluindo testes unitários, de integração de software e de integração HW/SW.A CRITICAL Software favorece testes SI e HSI em desfavor de testes unitários, menos capazes para aferir a correção do sistema, e faz uso da sua própria Multi-Purpose System Validation Facility (MPSVF) para automatizar testes com hardware-in-the-loop. Sempre que a MPSVF é usada para testes formais, a CRITICAL Software fornece também o respetivo pacote de qualificação da ferramenta para DO-178B ou DO-330. Este tópico abrange, mas não se limita aos objetivos da norma DO-178B/C nas tabelas A6 e A-7. O MPSVF pode ser usado para cumprir objetivos além da DO-178B/C.
  • Verificação e Testes de ASIC/FPGA: incluindo verificação de requisitos e de documentação de design, revisão de código-fonte HDL (Verilog, VHDL) e teste da implementação em simulador – abrangendo os objetivos de verificação da DO-254 / ED-80, aplicáveis às CPLD, FPGA e ASIC complexas, incluindo as disposições do memorando de certificação da EASA, EASA-CM-SWCEH-001.

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Flyer | NavCert
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Case Study | Testing to new heights: DO-178C software verification
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Case Study | MBE DO-178 process consultancy
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Vídeo Safety Management
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White Paper | How to Fail (And How Not to Fail) at Airborne Software Development
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White Paper | Safety-Critical Validation
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White Paper | Automated Verification and Validation
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Verificação e Validação de Sistemas Críticas na Indústria Automóvel

O automóvel está tão presente nas nossas vidas diárias que, muitas vezes, não conseguimos reconhecer a enorme variedade de tecnologias que compõem o veículo moderno. Os grandes avanços em unidades de controlo eletrónico (ECUs) foram responsáveis pelo aumento da eficiência e da segurança que agora usufruímos num automóvel. Estes avanços transformaram o automóvel num sistema ciber-físico extramente complexo, mudando o papel do condutor de forma marcante. No futuro, o condutor poderá mesmo ser completamente removido da sua atual posição (papel).

O contexto em que vivemos é marcado pela crescente complexidade das ECUs, controladas por um software ainda mais complexo, por uma ampla gama de variantes e por ciclos de desenvolvimento reduzidos. Enquanto os ciclos de desenvolvimento para novos modelos ainda são relativamente longos, os ciclos para variantes ECU/SW (implantados em muitos modelos) consubstanciam a implacável pressão do mercado. Neste contexto, o impacto da falha na reputação dos fabricantes aumentou drasticamente, aumentando por conseguinte as preocupações da indústria com a segurança, como demonstrado pela introdução da norma ISO 26262.

A indústria automóvel tem agora de lidar com sistemas cada vez mais complexos, prazos mais curtos e menos tolerância a falhas por parte dos mercados e clientes finais. Este é um desafio formidável para as atividades de Teste Verificação & Validação (V&V). Não se pode confiar nos testes no veículo como a principal fonte de feedback sobre a segurança, desempenho e funcionalidade dos sistemas de controlo. A indústria precisa de abordagens inovadoras e eficientes para a implementação de testes de V&V, com base nas lições aprendidas e nas melhores práticas de diferentes setores da indústria. É neste âmbito que a CRITICAL Software surge: uma empresa que começou com uma ferramenta de injeção de falhas para aplicação espacial e, desde então, realizou testes V&V para ECUs e para software implantado em aeronaves, satélites, material ferroviário, dispositivos médicos, sistemas automóveis e muito mais.

Os nossos serviços de V&V para o sector automóvel incluem:

  • Testesde BSP/RTOS: testes de low-level-software, incluindo board support packages(BSP), sistemas operacionais em tempo real (RTOS) e, principalmente, sistemas multi-core de criticidade mista (testando as fundações internas da ECU moderna).
  • Teste de ECUs e Aplicações de Software Críticas: teste de aplicações críticas de hardware e software em ambientes que abrangem software-in-the-loop (SIL), model-in-the-loop (MIL) e hardware-in-the-loop (HIL). A nossa abordagem tem como enfoque a eficiência, através de automação eficaz e da reutilização das respetivas componentes, e contempla o cumprimento rigoroso dos padrões da indústria (como a ISO 26262).

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White Paper | Functional Safety Planning According to ISO 26262
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Verificação e Validação de Sistemas Críticas na Indústria Ferroviária

A ferrovia é um dos sistemas de transporte mais antigos do mundo e aquele que tornou possível a rápida expansão da revolução industrial. Atualmente, ainda é uma das formas mais eficientes de transporte de mercadorias e de pessoas. Numa época marcada pela rápida introdução de novas tecnologias e pelo implacável crescimento da interconexão, ainda existem os que não encaram a via-férrea como uma área de inovação. Porém, devido à sua eficiência, o transporte ferroviário entrou numa nova era de revivalismo,que já não se limita aos países que lideraram o desenvolvimento de redes de alta velocidade.

O mercado ferroviário para o século XXI oferece bastantes oportunidades para as entidades que estão preparadas para enfrentar os seus desafios. Prever com precisão o futuro dos sistemas ferroviários poderá ser uma tarefa difícil. No entanto, alguns aspetos podemos desde já tomar como certos: aumento do conforto e da segurança dos passageiros e um mercado global mais competitivo. Os produtos e aplicações genéricas e específicas serão mais complexos, ao mesmo tempo que os ciclos de execução de projetos serão mais curtos. O principal desafio é perceber como executar os testes V&V de sistemas cada vez mais complexos, dentro de prazos mais reduzidos, garantindo maiores níveis de segurança. É este o principal desafio ao qual a CRITICAL Software se compromete.

A nossa vasta experiência, numa ampla gama de domínios críticos, permite-nos oferecer uma solução V&V eficaz e eficiente para projetos cada vez mais complexos e competitivos. Os nossos serviços V&V para o sector ferroviário incluem:

  • Teste de Software TCMS: incluindo testes unitários e de integração, em plena conformidade com as normas CENELEC EN 50128.
  • Teste HMI: teste de interfaces homem-máquina, tais como aplicações de software das consolas de controlo operadas pelo maquinista.
  • Teste do Sistema: definição de casos de teste para diferentes funções do veículo e execução de procedimentos de teste num bastidor (test rack) dedicado ou simulador de comboio. Os estudos de caso de funções testadas pela CRITICAL software incluem alimentação primária (do pantógrafo aos inversores), distribuição de potência, controlo de portas, TCMS, etc.
  • Ensaio no veículo: definição de casos de teste e execução dos respetivos procedimentos de teste no veículo (i.e. na locomotiva e/ou composição). Estes procedimentos são realizados em estreita coordenação com o pessoal técnico e de gestão do cliente.

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White Paper | Improving Railway Safety
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White Paper | ERTMS and CBTC Side by Side
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White Paper | Advanced Engineering for Railway Rolling Stock
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White Paper | Safety-Critical Validation
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Verificação e Validação de Sistemas Críticos na Indústria Espacial

A suposição de que uma nave espacial seria lançada antes de ser devidamente testada, poderia desencadear um forte sentimento de surpresa e dúvida. Na verdade, essa hipótese não é inteiramente falsa. Por mais surpreendente que pareça, e ao contrário da prática comum de outras indústrias, as naves espaciais não são totalmente testadas antes de serem lançadas, não existindo testes de voo, exceto no caso de foguetões e de missões muito específicas.

Mas há boas razões para essa falta de testes: em primeiro lugar, não é possível testar por completo uma nave espacial antes do seu lançamento, uma vez que dificilmente se consegue replicar na Terra as condições de espaço; em segundo lugar, lançar uma nave espacial apenas para o desenvolvimento de testes é economicamente inviável.

O facto de satélites e naves espaciais não poderem ser totalmente testadas no solo, torna as atividades V&V ainda mais desafiadoras. Com a participação ativa em mais de 15 missões espaciais até à data, a CRITICAL Software está bem ciente desse desafio, possuindo, deste modo, sólidos conhecimentos na combinação de testes com software-in-the-loop (SIL), model-in-the-loop (MIL) e hardware-in-the-loop (HIL), a fim de maximizar, da forma mais eficiente possível, a cobertura atividades de V&V executadas durante o desenvolvimento da missão.

Embora os testes no espaço não sejam geralmente viáveis, as lições podem e devem ser aprendidas com as missões anteriores. Que erros ocorreram no passado? Como eles foram detetados e superados? Que arquiteturas foram mais e menos eficazes? Que falhas de especificação estavam presentes? A experiência é fundamental para abordar todas essas questões e muito mais.

Os nossos serviços V&V para o sector espacial incluem:

  • Verificação e Validação de Software Independente (ISVV): de acordo com a adaptação específica à missão do Guia ISVV da ESA, um documento para o qual a CRITICAL Software originalmente contribuiu.
  • Validação de Software de Bordo (TS / RB Validation): podeincluir a validação de todo o Software de Bordo (OBSW), apenas de blocos funcionais específicos, ou completar atividades de anteriormente iniciadas, por parte terceira, mas não concluídas.
  • Suporte a Integração e Teste: suporte à Verificação Funcional (FV) no âmbito das atividades de integração do satélite/nave espacial (AIT), incluindo: teste do software de bordo na bancada de integração funcional, teste funcional de equipamentos (por exemplo, Star Tracker) e suporte a testes na fase final de integração, proto-flightmodel (PFM). Alguns dos estudos de caso da CRITICAL Software incluem a missão CryoSat-2 (suporte AIT(PFM), ExoMars TGO (suporte FV, incluindo interface entre equipas FV, AIT e OBSW) e, em menor escala, S2 (interface entre OBSW e AIT).
  • Suporte à V&V para On-Board Software: execução de atividades específicas de V&V ao longo do ciclo de vida do OBSW, complementando a equipa de projeto do cliente já existente. Este serviço pode ser alocado para responder a um pico do projeto, a uma situação de contingência ou terceirização simples de uma série de atividades V&V.

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