百餘年來，工業技術的發(fā)展經(jīng)曆了蒸汽機時(shí)代、電氣化時(shí)代和信息化時(shí)代，并且即將(jiāng)邁入工業4.0利用信息化技術促進(jìn)産業變革的智能(néng)化時(shí)代。計算機軟件、網絡、集成(chéng)電路、大數據、人工智能(néng)和數字化等技術將(jiāng)勢不可擋地遍布應用到所有工業領域，包括石油、化工、電力、環境、安防和物聯網等典型行業。而嵌入式軟件在其中扮演了至關重要的作用，決定著(zhe)控制系統的控制策略、業務邏輯、可靠性和安全性等方方面(miàn)面(miàn)。

早在2000年5月，國(guó)際電工委員會(huì)正式發(fā)布了IEC 61508标準，名爲《電氣/電子/可編程電子安全系統的功能(néng)安全》，該标準分七部分，标準規定随機失效的後(hòu)果必須定量評估，使用随機存取測量系統 (RAMS)方法計算有效性。基于IEC 61508标準，其它相關行業進(jìn)一步衍生出符合特定領域業務需要的标準，如汽車電子行業的ISO 26262, 軌道(dào)交通的EN 50128, 核工業的 IEC 60880等。IEC 61508的核心概念是安全的完整性等級(Safety Integrity Level, 簡稱‘SIL’)，包括從SIL1到SIL4的4個安全完整性等級。IEC 61508的第3部分，專門針對(duì)控制系統的軟件部分的安全性、可靠性和研發(fā)流程做了詳細的規範，以保證安全相關軟件符合整體系統的安全完整性等級要求。

對(duì)于這(zhè)些領域的産品研發(fā)團隊來說(shuō)，如何基于IEC 61508标準滿足功能(néng)安全的要求，如何保證産品的安全性將(jiāng)是不容忽視的最重要的問題之一。

工業控制及其它-1




需求和挑戰

  • IEC 61508标準對(duì)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程和測試有何具體要求？

  • 效率、質量和合規如何平衡？

  • 代碼靜态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？

  • 嵌入式軟件和上位機軟件測試要求和方法上有何關鍵區别？

  • 有哪些自動化的工具可以提高軟件設計和測試效率？

  • IEC 61508 SIL認證對(duì)輔助的自動化開(kāi)發(fā)和測試工具有何要求？

解決方案

  • 代碼靜态分析，使用權威的靜态分析工具Helix QAC滿足MISRA, AutoSAR等常用編碼規範，完美符合IEC 61508對(duì)代碼靜态分析的标準

  • 單元測試和集成(chéng)測試，利用VectorCAST對(duì)軟件單元模塊的可靠性和正确性進(jìn)行驗證, 迅速滿足IEC 61508對(duì)單元測試的要求

  • 黑盒測試，由“VT System + vTESTstudio + CANoe”集成(chéng)的Vector HiL系統測試平台提供針對(duì)高可靠性嵌入式系統的實物硬件仿真和系統測試解決方案

  • 灰盒測試，DT10支持嵌入式系統跟蹤執行、複雜缺陷回溯和性能(néng)測試等

  • 貫穿軟件全生命周期（SDLC）的測試覆蓋率分析，滿足IEC 61508各個等級的認證審計需要

  • 使用Visure Requirements進(jìn)行需求管理并實現滿足IEC 61508要求的覆蓋軟件生命周期的可溯性

  • 所提供的常用工具經(jīng)過(guò)第三方權威機構符合IEC 61508标準的認證和鑒定

  • 軟件測試外包服務

特别值得關注

  • 代碼靜态分析

  • 單元測試

  • 性能(néng)測試

  • 系統測試

  • 可追溯性

  • 代碼靜态分析

    IEC 61508要求軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程需要有統一的編碼規範。使用Helix QAC代碼靜态分析工具可以自動地、權威地對(duì)代碼的合規性進(jìn)行分析，爲用戶快速、準确地查找違規代碼、隐藏代碼缺陷，結構不合理的代碼，在編碼之初即可對(duì)常見的代碼錯誤進(jìn)行修複。Helix QAC支持MISRA C/C++, AutoSAR C++14, CERT C/C++, CWE C/C++, HiCPP, JSF等常用标準編碼規範結合，支持30多種(zhǒng)主流的開(kāi)發(fā)編譯環境。Helix QAC工具經(jīng)過(guò)第三方機構認證，使用Helix QAC代碼靜态分析工具，用戶可以快速滿足IEC 61508對(duì)代碼靜态分析的要求。

  • 單元測試

    IEC 61508要求對(duì)底層的設計需求進(jìn)行測試，這(zhè)通常是通過(guò)單元測試來完成(chéng)。對(duì)單個函數或多個函數組成(chéng)的模塊的可靠性和正确性的驗證，都(dōu)可以歸結爲單元測試的範疇。對(duì)比于軟件的系統級測試，單元測試更爲繁瑣，耗時(shí)耗力，而對(duì)于有IEC 61508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(miàn)的難點，單元測試則尤其困難，幾乎不可能(néng)人工來完成(chéng)。VectorCAST嵌入式軟件動态測試工具針對(duì)IEC 61508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(chéng)、測試用例圖形化設計平台、靈活的管理機制、全面(miàn)的覆蓋率統計功能(néng)及對(duì)40多種(zhǒng)常用開(kāi)發(fā)環境的良好(hǎo)支持，可以有效提高單元測試70-80%的效率。VectorCAST也通過(guò)了國(guó)際權威機構的認證，完全符合基于IEC 61508的SIL認證的要求。

  • 性能(néng)測試

    利用DT10動态測試和跟蹤調試工具，可以長(cháng)時(shí)間跟蹤軟件的執行過(guò)程，實時(shí)對(duì)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(néng)進(jìn)行度量和瓶頸分析。對(duì)比于傳統的利用示波器進(jìn)行性能(néng)測試，DT10所提供的性能(néng)測試方案效率更高，更容易將(jiāng)性能(néng)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台，可以爲工業控制和通用嵌入式系統提供包含測試設計、測試執行、網絡分析，以及I/O接口、激勵硬件闆卡等一體化的實物仿真和測試解決方案，協助用戶加速測試環境的搭建、測試自動化、自動回歸測試，顯著提高測試效率，降低人工成(chéng)本。Vector HiL系統測試平台，可以和VectorCAST的結構覆蓋統計功能(néng)、Visure需求管理平台集成(chéng)，形成(chéng)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，管理從上層産品設計，到概要設計到下層詳細設計的各個層級的設計過(guò)程，并與常用的開(kāi)發(fā)測試類系統集成(chéng)，滿足IEC 61508标準對(duì)軟件需求可追溯性的要求，更确切地說(shuō)是，實現研發(fā)過(guò)程各個環節之間的雙向(xiàng)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(chéng)需求可追溯矩陣（Requirements Traceability Matrix，簡稱RTM）。IEC 61508準對(duì)可追溯性的要求的最直接的目的就(jiù)在于研發(fā)流程各個環節的信息一緻性和準确、高效的變更影響分析，保證最終交付成(chéng)果不會(huì)偏離預計的目标。

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