Luftfahrt Zertifizierung von Avionik-Software: Kosten, Zeitaufwand und Risiken minimieren

Die Avionik ist im Wandel begriffen, und es kommen neue Technologien, Chancen und Märkte ins Spiel. Diese Veränderungen resultieren in neuen Funktionen, die großenteils mithilfe von Embedded-Software realisiert werden. Mit Blick in die Zukunft, muss der Fokus auf Safety-, Security- und Flugzeug-Zertifizierung gerichtet werden.

Üblicherweise lagen die Entscheidungen über Tools für die Entwicklung und Verifikation von Software in den Händen einzelner Entwicklungs- und Assurance-Teams. Angesichts des heutigen komplexen regulatorischen Umfelds und der kurzen Markt-Zeitfenster aber werden die Entscheidungen zunehmend auf der Unternehmensebene gefällt. Initiativen mit dem Ziel, den Kosten- und Zeitaufwand sowie die Risiken der Zertifizierung zu verringern, sind für Führungskräfte deshalb zu essenziellen Aktivitäten geworden.

Neue Aspekte und Technologien beachten

Im Bereich Luftfahrt gibt es neue Technologien und Aspekte, die prägend für Entscheidungen bei der Softwareentwicklung und -verifikation sind. Das sind beispielsweise:

• Wachsende Kontrolle autonomer Systeme

• Mit der Markteinführung autonomer Luftfahrzeuge werden Unternehmen, die mit erprobten Softwareentwicklungs- und -prüfprozessen arbeiten, sich besser auf potenzielle Zertifizierungs-Hindernisse einstellen und ihren Early-Mover-Vorteil bewahren können.

• Erheblicher Anstieg kleiner Luftfahrzeuge, wie eVTOLs und Drohnen.

• Vorreiter werden auf ein flexibles, skalierbares Designkonzept angewiesen sein, das ihnen hilft, sich an geänderte Anforderungen anzupassen, dabei aber auf bewährte kommerzielle Designpraktiken zu setzen, mit denen sich diese Anforderungen mit weniger Risiken und Kosten erfüllen lassen.

• Auswirkungen von Nachhaltigkeit und Emissionsfreiheit auf das Design

• Wenn Regelwerke und Technologien weiterentwickelt werden, um den Schadstoffausstoß von Luftfahrzeugen zu reduzieren und die Elektrifizierung voranzutreiben, können bestehende Normen und automatisierte Entwicklungs- und Verifikationstools ein solides Fundament bilden, mit dessen Hilfe sich die Risiken, die mit komplexen neuen Technologien einhergehen, abmildern lassen.

• Neue Angriffsvektoren durch vermehrte Konnektivität.

• Während eine zeitliche Vorverlegung sicherstellt, dass neben der Flugsicherheit auch Security-Aspekte bereits beim Design berücksichtigt werden, verlangt die Konnektivität nach der Fähigkeit, rasch auf Schwachstellen zu reagieren, die erst im Feld zutage treten. Automatisierte Verifikationswerkzeuge in Kombination mit Tools zur Rückverfolgung der Anforderungen können Veränderungen isolieren und eine automatische Regression zur betroffenen Funktionalität vornehmen.

Zertifizierungs-Herausforderungen bewältigen

Die Verifikation von Software kann genau so viel Zeit, Aufwand und Ressourcen erfordern wie alle Planungs- und Entwicklungsprozesse zusammen. Test und Verifikation werden deshalb zu kostspieligen Aktivitäten. Darüber hinaus wird die Verifikation immer anspruchsvoller, weil die Compliance-Anforderungen ständig an Komplexität und Umfang zunehmen. Es ist folglich keine Option mehr, diese Herausforderungen und diese Komplexität ohne integrierte, automatisierte Werkzeuge angehen zu wollen. Um den Zeitaufwand für Entwicklung und Zertifizierung zu verringern, muss den verschiedenen Gruppen die Gelegenheit geboten werden, kooperativ und parallel zu arbeiten und sich dabei einer integrierten Entwicklungs- und Verifikations-Toolchain zu bedienen.

Der komplette Softwareentwicklungs-Lebenszyklus sollte durch ein ganzheitlichess Konzept, abgedeckt werden. So ist sichergestellt, dass eine effektive Kommunikation und ein Wissenstransfer über alle Phasen hinweg erfolgt. Der Umstieg auf ein integriertes Paket aus automatisierten Softwareentwicklungs- und -Verifikations-Tools kann sich hierbei erheblich auswirken. Das gilt insbesondere für dezentrale und geografisch verstreute Teams, die im Laufe der Entwicklungs- und Testprozesse Informationen bündeln müssen. Manuelle Abläufe oder isolierte Tools würden hier die Effizienz beeinträchtigen und dafür sorgen, dass sich Fehler und Schwachstellen einschleichen.

Niedrigere Kosten durch integrierte Tools

Im Unterschied zu Spreadsheets und eigenständigen Dokumentenmanagement-Systemen sorgen integrierte Tools projekt- und teamübergreifend für umfassende Transparenz und Auswirkungsanalysen. Das ermöglicht schnelle und bessere Entscheidungen. Eine ideale Zusammenstellung von Verifikationswerkzeugen bringt eine breite Palette von Fähigkeiten mit, wie zum Beispiel Anforderungs-Rückverfolgbarkeit, Auswirkungsanalysen, Testmanagement, Einhaltung von Codierstandards, Prüfung der Codequalität, Codeüberdeckungs-Analyse, Daten- und Kontrollfluss-Analyse, Programmeinheits-, Integrations- und Systemtests sowie das automatische Erstellen von Zertifizierungs-Nachweisen.

Derartige Tools eignen sich für beliebige Softwareentwicklungs-Lebenszyklusmodelle. Darüber hinaus sind Verifikationswerkzeuge ein wichtiger Bestandteil des CI-Workflows (Continuous Integration). Teams können deshalb über den gesamten Entwicklungsprozess hinweg mit denselben Tools arbeiten, damit Entwicklung, Verifikation und Deployment der Software zügig und iterativ vonstattengehen können. Mithilfe des CI-Konzepts können Entwickler statische Analysen und Programmeinheits-Tests als Bestandteil ihrer Front-End-Verifikation vornehmen, um noch vor der Zusammenführung mit anderen Codebasen sicherzustellen, dass der Code die beabsichtigte Funktion bietet.

Zeitliche Vorverlegung minimiert Security-Schwachstellen

Das Thema Cybersecurity war im Bereich der Avioniksysteme stets ein bewegliches Ziel mit ernsten Auswirkungen auf die funktionale Sicherheit, was es zu einer signifikanten Quelle für geschäftliche Risiken und Unsicherheiten machte. Die empfohlene Strategie besteht hier darin, den Security-Aspekt gleich in das Design einzubauen, damit während der Entwicklung möglichst wenig Schwachstellen entstehen. Anschließendes Testen der komplettierten Software hilft, die Wirksamkeit dieses Konzepts nachzuweisen, bevor das Produkt in den Einsatz geht. Sobald das geschieht, wird eine Strategie wichtig, mit der sich neu herausstellende Schwachstellen schnell und sicher adressieren lassen.

Um dieser Herausforderung gerecht zu werden, setzen viele Teams auf ein integriertes DevSecOps-Konzept, um Kosten zu senken und die Effizienz zu verbessern. War es traditionell üblich, erst die fertiggestellte Software an die Security-Teams zu übergeben, gibt diese zeitliche Vorverlegung den Softwareentwicklungs- und Security-Teams die Möglichkeit, effizient und kosteneffektiv parallel zu arbeiten. Flexible und individualisierbare Software-Tools passen sich einfach an das jeweilige Risikoniveau und die notwendige Stringenz der Risikominderung an, während Tools zur Rückverfolgung der Anforderungen ein zügiges Reagieren auf Schwachstellen selbst bei Systemen erlauben, an denen über Jahre nichts geändert wurde.

Luftfahrzeug-Software effizient entwickeln

Probleme zu lösen und grundlegende Änderungen durchzuführen, sollte man so schnell wie möglich und nicht erst beim Start des nächsten entscheidenden Produkts. Ausgestattet mit einem umfassenden Paket aus Verifikations-Tools, werden die Teams während des gesamten Produktentwicklungs-Lebenszyklus bestens mit Dokumentation und geteiltem Wissen versorgt. Diese neuen Sparten der Avionik verlangen nach komplexer Entwicklung und regelmäßiger Kooperation. Durch den Einsatz integrierter Tools werden die Teams in die Lage versetzt, neue Luftfahrzeug-Software effizient zu entwickeln, zu verifizieren und zu zertifizieren. (se)

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