機載軟件合格審定中的產(chǎn)品服務(wù)歷史方法研究

張磊

摘要 根據(jù)RTCA D0-178C中可替代方法的描述，分析了采用產(chǎn)品服務(wù)歷史方法替代D0-17 8C的可行性及適用性，研究了局方在審查過程中對于該方法的主要關(guān)注點，并最終研究給出了使用產(chǎn)品服務(wù)歷史如何能夠滿足與D0-17 8C相關(guān)目標同等安全性的方法和指導意見。

【關(guān)鍵詞】機載軟件 產(chǎn)品服務(wù)歷史 可替代方法D0-17 8C

1 引言

產(chǎn)品服務(wù)歷史是RTCA D0-178C在可替代方法一章中描述的一種能夠替代D0-178C來證明機載軟件符合性的方法。D0-178C中對它的定義是“軟件在己知環(huán)境下持續(xù)運行的一段時間，在該段時間內(nèi)的失效或問題均有所記錄”。由該定義可以看出，產(chǎn)品服務(wù)歷史主要關(guān)注軟件的運行環(huán)境、運行時間及問題報告過程。它是一種通過長時間在可控環(huán)境下無嚴重故障運行的歷史性證據(jù)來間接證明軟件安全性的方法。

由于貨架產(chǎn)品（如商用操作系統(tǒng)）本身并不是專門針對航空運輸系統(tǒng)開發(fā)，因此在一開始設(shè)計時并未考慮合格審定的相關(guān)因素，很難完全滿足D0-178C的要求。產(chǎn)品服務(wù)歷史則對于大多數(shù)已經(jīng)開發(fā)完畢的貨架產(chǎn)品或其它并未使用D0-178系列標準的先前開發(fā)軟件產(chǎn)品來說，是一種有效的符合性舉證方法。

D0-178C中就如何通過產(chǎn)品服務(wù)歷史這種方法來滿足相應(yīng)的安全性要求，以及如果申請使用產(chǎn)品服務(wù)歷史，具體需要滿足哪些要求并沒有詳細說明。本文通過對D0-178C、DO-248A、FAA其他相關(guān)文檔，結(jié)合型號適航審定經(jīng)驗，對產(chǎn)品服務(wù)歷史的使用方法進行了深入研究，希望能夠給先前開發(fā)軟件適航審定申請人提供一定的參考價值。

2 產(chǎn)品服務(wù)歷史在使用中的困難

IEEE對軟件可靠性的定義是“軟件產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間區(qū)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力”，其中包含時間、操作環(huán)境及功能執(zhí)行等各方面的概念，可以看出與產(chǎn)品服務(wù)歷史的定義非常相似。D0-178C第12.3.3節(jié)明確表明了對軟件可靠性測量的方法并不認可，因此局方在接受產(chǎn)品服務(wù)歷史作為軟件符合性方法時，也很少能夠完全接受。

另外，貨架產(chǎn)品或其它類似軟件由于設(shè)計之初并未考慮產(chǎn)品服務(wù)歷史的相關(guān)要求，因此往往無法按要求提供全部的資料，其配置管理、問題報告過程也不能證明能夠完成軟件運行期間的所有問題數(shù)據(jù)的收集。

以FAA機載軟件合格審定的歷史情況來看，幾乎不存在完全使用產(chǎn)品服務(wù)歷史作為符合性方法的先例。但是，將軟件的現(xiàn)有生命周期數(shù)據(jù)作為D0-178系列的符合性證據(jù)先滿足其部分目標，再使用產(chǎn)品服務(wù)歷史來表明對其它目標的符合性則是一種非常常見，也更容易獲得局方信任的方法。因此，在無法證明全部D0-178C目標滿足性的前提下，作為軟件合格審定的補充符合性方法，產(chǎn)品服務(wù)歷史對先前開發(fā)軟件來說仍然具有很高的實踐價值。

3 產(chǎn)品服務(wù)歷史的符合性方法研究

D0-178C中對產(chǎn)品服務(wù)歷史的要求主要考慮以下幾個方面：

（1）軟件配置管理過程;

（2）問題報告過程的有效性;

（3）軟件的成熟度及穩(wěn)定性;

（4）軟件運行環(huán)境的相關(guān)性;

（5）產(chǎn)品服務(wù)歷史的時間長度;

（6）產(chǎn)品服務(wù)歷史區(qū)間內(nèi)的軟件失效率;

（7）軟件更改的影響。

針對以上各方面的因素，要滿足產(chǎn)品服務(wù)歷史的要求，具體應(yīng)完成如下活動：

（1）證明產(chǎn)品服務(wù)歷史的相關(guān)性，具體包括：

1.產(chǎn)品服務(wù)歷史的時間區(qū)間有明確的記錄，并且能夠滿足局方要求;

2.產(chǎn)品運行環(huán)境必須與本次新的使用或安裝環(huán)境相關(guān)，且與軟件配置項一起實施了相應(yīng)的配置管理活動;

3.與本次新的使用相比，產(chǎn)品的使用方式不變;

4.如軟件使用過程中發(fā)生過更改，更改后的軟件不影響相關(guān)性（即不影響以上兩條要求的判斷）;

5.產(chǎn)品服務(wù)歷史區(qū)間內(nèi)的軟件環(huán)境如與本次要求的環(huán)境有所差異，應(yīng)對差異進行分析，并證明差異對此次符合性舉證不產(chǎn)生影響;

6.對于非激活代碼等與本次需求無關(guān)的功能或組件，應(yīng)證明其不會影響其它軟件功能的執(zhí)行，并不會被意外調(diào)用。且對于該部分，無需提供產(chǎn)品服務(wù)歷史數(shù)據(jù)。

（2）證明產(chǎn)品服務(wù)歷史的充足性。由于產(chǎn)品服務(wù)歷史經(jīng)常被作為補充方法，因此應(yīng)證明服務(wù)歷史數(shù)據(jù)能夠滿足D0-178C中的未滿足目標。同時還應(yīng)考慮系統(tǒng)安全性目標及軟件等級。

（3）對服務(wù)期間產(chǎn)生的問題進行了收集和分析，并保證所有的問題經(jīng)分析后，表明其安全性影響是可以接受的。這通常對企業(yè)的問題報告過程有較高的要求。

對于D0-178C中產(chǎn)品服務(wù)歷史方法的符合性研究一直都未停止，F(xiàn)AA曾出資對產(chǎn)品服務(wù)歷史的應(yīng)用做過一定程度的研究，研究成果是《軟件服務(wù)歷史手冊》，其中包含87個對TC申請人提出的問題。因此，是否能夠完全回答這87個問題，也可以作為是否能夠成功申請產(chǎn)品服務(wù)歷史方法符合性的一個依據(jù)。問題總共包括四類，總結(jié)如下：

（1）問題報告過程相關(guān)問題（45個）;

（2）操作或運行過程相關(guān)問題（11個）;

（3）環(huán)境相關(guān)問題（12個）;

（4）時間區(qū)間長度及失效率相關(guān)問題（19個）。

另外，作為D0-178C的解讀和常見問題說明，RTCA D0-248C也針對產(chǎn)品服務(wù)歷史的要求進行了一定程度的討論，內(nèi)容涵蓋了DO-1780中所關(guān)注的這幾個方面。

4 結(jié)論

產(chǎn)品服務(wù)歷史自從2011年D0-178C出版以來便作為一種可替代方法適用于所有設(shè)計時未考慮適航性的先前開發(fā)軟件產(chǎn)品。雖然時至今日，選擇使用該方法仍具有一定的困難，但是作為對D0-178C未滿足目標的補充舉證來說仍然非常有效。本文廣泛參考D0-178C、D0-248C及FAA前期研究成果，對該方法進行了進一步研究，并提供了符合該方法所需執(zhí)行的舉證活動，對TC申請人具有一定的參考價值和應(yīng)用意義。

參考文獻

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[4] Supporting Information for DO-178C and D0-278A. RTCA Document DO-248C.2011.