HB Z 295-1996 机载系统和设备合格审定中的软件考虑.pdf
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1、空工HB/Z 295-96 几4AE A吐口1996一09一13发布1997一01-01实中国航空工业总公司批准主题内容与适用范围引用标准术语4 与软件开发有关的系统情况4. 1 系统和软件生存周期过程之间的信息流4.2 失效状态和软件等级4.3 系统结构考虑- - . . . . . . -. . . . . . . . . . . (5 ) 4.4 系统对用户可修改软件、可选择项软件和商用成品软件的考虑. (6) 4.5 系统设计对外场可加载软件的考虑-. . . . . . . (7) 4.6 4.7 系统验证中的软件考虑5 软件生存周期5.1 软件生存周期过程5.2 软件生存周期定义5
2、.3 过程之间的转换准则6 软件计划过程6.1 软件计划过程目标6.2 软件计划过程活动6.3 6.4 6.5 6.6 7 7. 1 7.2 7.3 7.4 7.5 8 8.1 8.2 8.3 8.4 9 目次-E气J,句3( 1 ) (1) ( 1 ) (3) (3) (3) 系统需求对软件验证的考虑. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (8) 软件计划. . . . . . . . . 软件生存周期环境计划. 软件开发标准. . . . 软件计划过程的评审和保证. . . 软件开发过程. . . . . . . . 软件需求过程.
3、. . . 软件设计过程. 软件编码过程u软件/硬件综合过程可植踪性软件验证过程. 软件验证过程目标软件验证过程活动软件评审和分析. 软件测试过程-软件配置管理过程. ) QOQOOOGOQJ07070,。taqhq-7飞d句JA吨F3瓦U瓦UAU瓦U寸OY句3/飞/飞/飞,飞/飞/飞/飞/飞EtAtit且且ESE-EEt且titAtAt1-且?(1 9. 1 软件配置管理过程目标. . . . . . . 9.2 软件配置管理过程活动-. . . . . . . . . . 9.3 资料控制类. . . . . . . . . . . . . . . . 10 软件质量保证过程10.1 软件
4、质量保证过程目标. 10.2 软件质量保证过程活动. . . . . . . . . . . 10.3 软件符合性评审. . . . . . 11 合格审定联络过程. . . . . . . . . . . . . . 11.1 符合性方法和计划. 11. 2 符合性证明E11. 3 提交给合格审定机构的最少软件生存周期资料-11. 4 与型号设计有关的软件生存周期资料12 航空器和发动机合格审定. . . . . . . . 12. 1 合格审定基础. . 12.2 软件的合格审定. . . . . . . . 12.3 符合性确定13 软件生存周期资料. 13.1 软件合格审定计划-13.
5、2 软件开发计划13.3 软件验证计划. 13.4 软件配置管理计划13.5 软件质量保证计划. . . . . . . 13.6 软件需求标准. 13.7 软件设计标准. 13.8 软件编码标准13.9 软件需求文档. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.10 软件设计文档. 13.11 源代码. 13.12 可执行目标代码13.13 软件验证用例和规程. 13.14 软件验证结果13.15 软件生存周期环境配置索引13.16 软件配置索引. . . . . . . . 13.1
6、7 问题报告. 13.18 软件配置管理记录. . . . . . 13.19 软件质量保证记录13.20 软件实施概要. . . . . . . 2 ) 刀刃约刀纽约mmmm刻到mmmmmm到Mnnn刀MUMUM觅觅充充充Ymymtmzm好刀刃( 14 其它考虑. . . . . . 14.1 以前开发软件的使用. . . . . . . . 14.2 工具鉴定14.3 替代方法. 附录A(37) (37) (39) (41) (46) 3 中华人民共和空工业标准中几1 主题内容与适用范围统和设备合格审定中的软件考虑本标准规定了机载系统和设备中软件的开发准则。HB/Z 295-96 本标准适
7、用于航空器和发动机上所用机载系统和设备中软件的合格审定c2 引用标准GBf 11457 软件工程术语3 术语除以下给出的术语外,其它术语见GB/T11457 c 3. 1 更改按制a在配置项的配置标识正式确定之后对配置项或在基线确定后对基线的记录、评估、批准或不批准和协调更改的过程b在正式确定配置项的配置标识之后对配置工贞的配置或在基线确定后对基线进行系统评估、协调、批准或不批准以及批准更改的实施。3.2 商用成品(TS)软件由货主在公开的产品目录清单上出售的商业应用软件。:rrs软件不定制或改进。披具体应用开发的合同订购的软件不是COTS软件c3.3 配置状态纪实记录并报告有效管理配置必要的
8、信息,包括批准的配置标识清单、配置更改的状态和批准更改的实施情况。3.4 控制精合一个软件部件影响另一个软件部件执行的方式或程度。3.5 鼓据藕合软件部件对不仅仅依赖于该软件部件的控制之下的数据。3.6 无效码设计的可执行目标代码(或数据)是:a不打算执行的代码或不打算使用的数据,如以前开发软件部件的-部分;中国航空工业总公司1996-09-13发布1997-01-01实施HB/Z 295-96 b.仅在目标机环境的某一配置中执行的代码或使用的数据,例如可通过硬件引脚选择或软件可编程的选项使能的代码c3.7 死码在目标机环境的运行配置中不能执行的可执行目标代码或不能使用的数据。它不能追踪到一个
9、系统或软件需求c嵌入的标识符例外c3.8 判别覆盖范围程序中的每一个人口和出口点至少执行一次,且程序中的每一判别至少在所有可能的输出上发生一次。3.9 语旬覆盖范围程序中的每一个语句至少执行次c3. 10 覆盖范围分析确定的软件验证过程活动满足其目标程度的过程c3. 1 1 等效级程序输入区域的划分,以使这个级的典型值的测试等效于这个级的其它值的测试。3. 12 形式法与建立、开发和推导系统行为特性有关的数学模型的描述性表示和分析方法。3. 13 硬件A软件综合把软件组合到目标计算机中的过程。3. 14 软件需求软件应完成什么的描述。软件需求包括高级需求和低级需求。3. 15 高级需求根据系统
10、需求、与安全性有关的要求反系统设计结构分析而开发的软件需求。3 16 低级需求来自高级需求、派生需求及无需进一步信息就能直接实现源代码的设计限制的软件需求c3 17 派生需求软件开发过程产生的附加需求,它不可以直接追踪到高级需求。3. 18 独立性确保完成目标评估的责任分工ca对软件验证过程活动,验证活动应由被验证的项目的开发者之外的人完成。也可使用工具来验证。b对软件质量保证过程,独立性也包括确保纠正措施的权力。3. 19 多版本非相似软件分别开发两套或多套程序,以满足同样的功能要求c对一个版本的错误可通过多重输出的比较来检奇。3.20 软件划分为了隔离一个或多个软件属性,防止特殊的相互作用
11、和交叉销合干扰而对软件进行分离的过程c2 HB/Z 295-96 3.21 系统安全性评估对系统进行深入的、系统的、泛的评估以表明与安全性有关的需求均已满足c3.22 系统安全性评估过程证明符合适航要求及有关指南材料的活动。在这个过程中主要的活动包括功能危害度评估、最初系统安全性评估及系统安全性评估c3.23 转换准则由软件计划过程定义的满足进入J个过程的最低条件4 与软件开发有关的系统情况4. 1 系统和软件生存周期过程之间的信息流系统生存周期过程和软件生存周期过程之间的安全性方面的信息流见图1。由于系统的安全性评估过程和系统设计过程是相互关联的,所以本条所描述的信息流是重叠的。4. 1.
12、1 从系统过程到软件过程的信息流系统安全性评估过程要确定系统的失效状态并对之进行分类。在系统安全怕评估过程中,系统设计分析要定义避免这些失效状态的与安全性有关的要求及系统对这些失效状态的响应。对软件和硬件规定的这些要求要清除或限制故障的影响,并可提供故障检测和故障容错。当在硬件设计过程和软件开发过程中做这些决策时,系统安全性评估过程要分析最终的系统设计以验证它是否满足与安全性有关的要求。与安全性有关的要求是作为软件生存周期过程的输入的系统需求的-部分。为了确保在整个软件生存周期中合理地实现与安全性有关的要求,典型的系统需求应包括:a系统描述和硬件定义;b合格审定要求,包括适用的适航规章;c分配
13、给软件的系统需求,包括功能要求、性能要求和l与安全性布关的要求;d软件等级及确定其软件等级的资料、失效状态及其类别、分配给软件的有关功能;e安全性策略和设计限制,包括设计方法,如划分、非相似性、冗余或安全性监控;f当该系统是另个系统的部分时,那个系统的与安全性有关的要求和失效状态。系统生存周期过程可以规定对软件生存周期过程的要求,这样有助于系统的验证活动。4. 1.2 从软件过程到系统过程的信息流系统安全性评估过程可利用软件生存周期过程提供的信息来确定软件设计和实施对系统安全性的影响。这些信息包括故障限制范围、软件需求、软件体系结构和在软件设计过程中通过使用工具或其它方法检测或消除的软件结构中
14、的错误源。对软件的修改可能会影响到系统的安全性,所以必须明确系统安全性评估过程,以便进行评估。4.2 失效状态和软件等级系统失效的类别是通过失效状态对航空器及其乘客的危害度来确定的。软件错误J能引起导致失效状态的故障,因此,安全运行所需的软件的完整性水平关系到系统的失效状态。3 适航性要求系统运行要求HBIZ 295-96 系统生存周期过程系统安全性评估过程分配给软件的系统需求软件等级设计限制硬件定义软件生存周期过程故障限制范圄标明的/的错误源软件需求和体系结构图l在系统和软件生存周期过程之间与系统安全性有关的信息流4. 2. 1 失放状态类别失效状态时分为:a灾难性的阻止航空器继续安全飞行和
15、着陆的失效状态。b危险的/严重的降低航空器的性能或机组人员克服不利操纵状态的能力的失效状态。这些不利操纵状态达到的程度是:大大降低了安全裕量或功能能力。身体疲劳或高负荷使飞行机组人员不能准确或完整地完成他们的任务。对乘客的不利影响,包括对少数乘客严重的或潜在的致命伤害。c较重的可能降低航空器的性能或机组人员克服不利操纵状态的能力的失效状态。这些不利操纵状态达到的程度是较大地降低安全裕量或功能能力;较大地增加了机组人员的工作量或削弱机组人员工作效率的状态,或造成乘客不舒服,可能包括伤害。d较轻的不会严重降低航空器安全性及有关机组人员的活动在他们的能力内能很好完成其活动的失效状态。较轻的失效状态可
16、能包括稍微减少安全裕量或功能能力;稍微增加机组人员的工作量,如更改航线飞行计划或给乘客带来某些不方便等。e无影响不影响航空器的工作性能或不增加机组人员工作量的失效状态。4.2.2 软件等级定义4 HBIZ 295-96 软件等级是根据在系统安全性评估过程中确定的软件对潜在失效状态的影响来定义的:a. A级可能引起或导致系统功能失效进而号|起航空器灾难性失效状态的异常状态的软件。这种异常状态可通过系统安全性评估过程来表明:b. B级可能引起或导致系统功能失效进而引起航空器危险的/严重的失效状态的异常状态的软件。这种异常状态可通过系统安全性评估过程来表明;c. C级可能引起或导致系统功能失放进而引
17、起航空器较重失效状态的异常状态的软件。这种异常状态可通过系统安全性评估过程来表明;d. D级可能引起或导致系统功能失效进而引起航空器较轻失效状态的异常状态的软件。这种异常状态口I通过系统安全性评估过程来表明:e. E级可能引起或导致系统功能失效的但它不会影响航空器的工作性能或驾驶员工作量的异常状态的软件。这种异常状态时通过系统安全性评估过程来表明。年且软件山合格审定机构定为E级,本标准就不再提供进一步的指南。4.2.3 软件等级确定系统安全性评估过程首先要确定与特定系统中的软件部件有关的软件等级,而不考虑系统设计。当确定软件等级时,必须表明失效的影响(无论是功能丢失还是故障)。如果软件部件的异
18、常状态引起多个失效状态,那么该部件的最严重的失效状态类别决定了该软件部件的软件等级。在系统设计评估过程中,如在第4.3条巾规定的那些,存在可能导致软件等级被更改的结构方法。系统功能可以分配到一个或多个己划分的软件部件中。并行实施是用多个软件部件来实现一个系统功能。这样只有多个部件的异常状态才能产生个失效状态。对并行实施,至少有一个软件部件具有与该系统功能最严重的失效状态类别相应的软件等级。其它部件的软件等级用与该功能丢失有关的失效状态类另IJ来确定。这种实施的伊H见第4.:,.2条和第4.3.3条。一个系统功能亦可用多个软件部件来串行实施。这样任何部件的异常状态都能产生失效状态。在这种实施中,
19、软件部件向具有与系统功能的最严重的失效状态类别相应的软件等级开发某一等级的软件并不意味着对那个软件失效率的分配。软件等级或基于软件等级的软件可靠率(reliabilityrates)不能象硬件失放率那样在系统安全柯:评估过程中使用。如果采用其它方法确定软件等级,则需要通过系统安全性评估过程来证明是1正确的4.3 系统结构考虑如果系统安全性评估过程确定系统结构叫消除nJ能导致系统最严重失效状态的软件的异常状态,那么要根据软件异常状态引起的未消除的失效状态的最严重类别来确定软件等级。系统安全性评估过程考虑了结构设计方法,以确定它们是沓影响软件等级或软件的功能性。本条提供了几种结构方法,它们可限制错
20、误影响或利于检测错误初对某些错误提供可接受的系统响应。4. 3. 1 划分划分是在功能上独立的软件部件之间提供隔离的技术,以确定和/成隔离故障,并潜在地减少软件验证过程的工作量。如果通过划分提供了保护,那么对每个划分部件的软件等缀,5 HBIZ 295-96 可用与该部件相关的最严重的失效状态类别来确定。当设计了划分保护时,应考虑系统的下列方面,以确定它们是否防碍了那个保护:a硬件资源处理器、存储设备、输入输出设备、中断和定时器;b控制搞合外部存取易损性;c数据搞合共享或重复占位数据,包括堆钱和处理器寄存器,d 与保护机制相关的硬件设备的失效模式。软件生存周期过程应表明软件部件是如何划分的,包
21、括划分的部件之间允许的交联的程度和范围,无论保护是通过硬件还是通过软件和硬件的组合来实现的。如果划分保护涉及到软件,那么该软件的等级要与划分的软件部件的最高等级相对成。4.3.2 多版本非相似软件多版本非相似软件是系统设计技术,它可产生两个或更多的软件部件,这些部件提供同样的功能,并可在部件间避免某些共源错误。在非相似性引人之前完成的或进行的软件生存周期过程,可能保留了潜在的错误源。系统需求为执行多版本非相似软件规定了硬件配置。非相似的程度进而防护的程度通常是不可度量的。系统功能丢失的概率将增大到与非相似软件版本相关的安全性监控能检测到实际的错误或经受超过比较器门限的瞬变。所以,通常使用非相似
22、软件版本作为某等级的软件在其验证过程目标被满足之后提供附加保护的手段。如果I相似软件验证方法,通过系统安全性评估过程能确定最终潜在的系统功能丢失是可以接受的,那么它可以减少验证单4版本软件时所用的那些方法。多版本1相似软件的验证见第14.3.3条。4.3.3 安全件监控安全性监控是通过直接检测nJ能引起尖效状态的功能失效而防止具体失效状态的种于段。监控功能nJ通过硬件、软件戎硬件相软件的组合来实现。通过监控技术的使用,所监控的功能的软件等级可以降低到与其相关的系统功能的失效相应的等级。为r允许这个等级的降低,应确定监控器三个重要的属性:a软件等级安全性监控软件的软件等级要勺被监控功能的最严重的
23、失效状态类别相对应;b系统故障检测覆盖范围监控器的设计和实施应确保安检测的故障在所有必要的条件下均能得以检测;c功能和监控器的独立性对造成危害的|叶失效状态,监控器和防护措施均应E作。4.4 系统对用户可修改软件、可选择项软件和商用成品软件的考虑用户修改的潜在影响由系统安全性评估过程确定,并在开发软件需求和软件验证过程的活动中予以考虑。在第7.2.3条中,进一步讨论用户可修改软件的设计。如果修改影响到不再修改的软件、某保护或可修改软件界限,那么这样的修改是种软件更改,见第14.1.1条。在本标准中,可修改部件是允许用户修改的软件部件,不可修改部件是不允许用户修改的软件部件。4些机载系统和设备可
24、包tIi选择性的功能。它是由软付编程来选I页,而不是通过硬件连白HBIZ 295-96 接器引脚来选择。可选择选项的软件功能用于在目标机中选择特定的配置。对无效码的规定见第7.4.3条。系统对用户口I修改软件、可选择选项软件和商用成品软件应考虑如下因素:a用户可修改软件如果系统需求中提供了用户修改,那么用户可在修改限制范围内修改软件,而无需经过合格审定机构的评审:b.系统需求应规定防止用户修改影响到系统安全性而没有正确实施修改的方法。为用户修改提供保护的软件应具有与防修改部件出错的功能软件一样的等级;c如果系统需求未规定用户修改的方法,除I能证明更改符合本标准,否则软件不得由用户更改。d在用户
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