رویکرد‌های جدید برای توسعه نرم‌افزار‌های اویونیک

[1] برای گواهینامه‌ DO-178 هستند و بدین ترتیب توسعه‌دهندگان می‌توانند به جای جمع‌آوری و تهیه هر یک از آن‌ها، از اسناد آماده برای صدور گواهینامه استفاده کنند.

این رویکردی است که شرکت اِنسکو اویونیک با ابزار توسعه نمایشگر iData cockpit و نرم‌افزار جدید IGL انجام می‌دهد. آخرین فعالیت آن‌ها روی کاهش هزینه توسعه، صدور گواهینامه و حفظ امنیت سرویس‌ها و نرم‌افزارهای اویونیک مهم تمرکز دارد. این نرم‌افزارها نیاز به سخت‌افزارهای اضافه برای طرح‌های توسعه سیستم‌های اویونیک را از بین می‌برند. در واقع iData یک ابزار توسعه رابط ماشین و انسان ([2]HMI) است که برای ایجاد برنامه‌های گرافیکی اویونیک در کابین خلبان استفاده می‌شود. کاربر پس از طراحی کامل طرح خود می‌تواند برای انواع نمایشگرها، خروجی مورد نظر را استخراج کند. نتیجه نهایی مطابق با مشخصات استاندارد ARINC 661 و سطح A استاندارد DO-178C خواهد بود.

امکان استخراج طراحی اجرا شده در ابزار نرم‌افزاری iData برای انواع پلتفرم‌ها مطابق با استانداردهای مربوطه

سیستم‌های کابین خلبان تعبیه شده (جاسازی شده) نیاز به واحدهای پردازش گرافیکی برای پرکردن صفحه‌های نمایش با نقشه‌های متحرک، مکان‌نما‌ها، شاخص‌های سرعت هوایی و دیگر المان‌های ناوبری دارند. در ماه جولای سال گذشته شرکت اِنسکو یک موتور رندر گرافیکی ایمن با عنوان IGL را معرفی کرد. این نرم‌افزار به منظور اجرای رندر گرافیکی در محیط‌های بدون GPU طراحی شده است. این نرم‌افزار به طور مستقیم با پورت‌های سخت‌افزاری نمایشگر همچون VGA، DVI و HDMI در ارتباط است. آقای تام ماتاریس مدیر توسعه تجاری شرکت در این‌باره می‌گوید: «IGL به منظور رفع چالش‌های قدیمی مرتبط با سخت‌افزار که بسیار سریع‌تر از میانگین عمر یک هواپیما تغییر و پیشرفت می‌کنند، ارائه شده است. در واقع IGL یک نرم‌افزار منحصر به فرد در ارائه برنامه‌های کاربردی چند هسته‌ای و چند پارتیشنی است که می‌تواند به عنوان یک موتور گرافیکی اصلی یا جانبی برای سیستم‌های پردازش مبتنی بر گرافیک عمل کند.»

موتور گرافیکی IGL با امکان طراحی برنامه‌های چند هسته‌ای و پارتیشن‌بندی

از طرفی ابزارها به منظور ایجاد نرم‌افزار‌های گرافیکی تعبیه‌شده برای برنامه‌های ایمنی- بحرانی نمایشگرهای کابین خلبان به طور مداوم با قابلیت‌های استاندارد کشیدن و رهاکردن انواع نمونه‌های آماده از رابط کاربردی تکامل می‌یابند. از دیگر مجموعه پلتفرم‌های گرافیکی می‌توان به Presagis VAPS XT، سیستم طراحی مبتنی بر مدل Esterel Technologies و ابزار نمایش SCADE اشاره کرد.

پنل لمسی بالگرد V-280 شرکت بل نمونه‌ای قدرتمند از کابین خلبان آینده

FACE 3.0 (فضای آینده‌ی قابلیت‌های هوابردی)

استاندارد FACE که در نسخه شماره 14 همین مجله به طور مفصل شرح داده شد، یک سند صنعتی و دولتی مشترک برای سیستم‌های نرم‌افزاری جدید و مقرون به صرفه است که از یکپارچگی سریع قابلیت‌های جدید پشتیبانی می‌کند. ابتکارات طراحی شده مطابق با این استاندارد از پروژه‌های پیشرو در صنعت هوانوردی هستند که هدف آن‌ها کمک به کاهش فرایند توسعه نرم‌افزار جدید اویونیک و همچنین قابلیت استفاده مجدد از نرم‌افزارهای موجود است. یکی از عناصر کلیدی ابتکارات جدید، استاندارد فنی FACE است که شرایط لازم برای ساخت نرم‌افزارهای جدید اویونیک را فراهم می‌کند.

تمرکز استاندارد فنی FACE روی استانداردسازی نرم‌افزار و ایجاد انگیزه‌های تجاری برای استفاده مجدد از آن‌ها، تغییر روش خرید نرم‌افزارهای اویونیک و نحوه ارائه آن به فروشندگان است. نتیجه نهایی پیروی از این استاندارد، طراحی و ارائه نرم‌افزارهایی است که مستقل از سخت‌افزار می‌توانند برای پلتفرم‌های مختلف هوایی استفاده شوند. بنابراین شرکت ارائه کننده می‌تواند نرم‌افزار خود را با لایسنس معتبر و بدون تغییر به خریدارهای مختلف عرضه کند. آخرین پیشرفت کنسرسیوم FACE انتشار نسخه 3.0 از این استاندارد فنی است که در نوامبر منتشر شد.

آقای تری کارسون مدیر دفتر اجرایی برنامه ارتش ایالات متحده در این رابطه اظهار می‌کند: «طبق قوانین همه پلتفرم‌های ارتش ایالات متحده بر اساس قابلیت‌های سازگار FACE پیاده‌سازی می‌شوند. این ویژگی علاوه بر کاهش هزینه‌های طراحی سیستم‌ها، زمان لازم برای توسعه طرح‌ها را نیز بسیار کاهش می‌دهد.»

رویکرد آینده بوئینگ برای نرم‌افزار‌های اویونیک

درماه آگوست شرکت بوئینگ اعلام کرد یک تیم اویونیک جدید را برای تولید و توسعه فناوری‌های اویونیک در سیستم‌های مورد هدف برای دهه آینده ایجاد کرده است. پیش از این در نمایشگاه هوایی پاریس 2017 معاون شرکت هواپیمایی بوئینگ در رابطه با آینده پیش روی طراحی هواپیما، کنترل پرواز، پیکره‌بندی موتور و نرم‌افزارهای اویونیک مطالبی را مطرح کرده بود. وی در بخشی از سخنرانی خود گفت: «امروزه همچنان نرم‌افزارهای بحرانی پرواز در حال توسعه، تست و گسترش هستند، اما من معتقدم در آینده نحوه انجام عملیات و قابلیت‌های آن‌ها متفاوت خواهد بود. در واقع هدف آینده ما برنامه‌هایی با قابلیت تصمیم‌گیری غیرقطعی خواهد بود.»

وی همچنین اشاره کرد که این مسیر چگونه موجب افزایش تعداد خط کدهای نرم‌افزاری در هواپیماها شده است. به عنوان مثال در هواپیمای بوئینگ 747 از یک میلیون خط کد استفاده شده است که این عدد در هواپیمای 777 به 6 میلیون خط و در هواپیمای 787 به 20 میلیون خط کد رسیده است. این تحولات باعث شده تاکنون شرکت‌های خطوط هوایی بتوانند نرم‌افزارهای توسعه یافته توسط خودشان را نیز در برخی از سیستم‌های بوئینگ 787 استفاده کنند. برای گسترش اینگونه قابلیت‌ها، نیاز به استانداردسازی در سطوح مختلف سخت‌افزار و نرم‌افزار است.

نتیجه‌گیری

افزایش پیچیدگی سیستم‌های اویونیک و نرم‌افزاری شدن‌ آن‌ها، لزوم استفاده از پلتفرم‌های نرم‌افزاری استاندارد و طراحی برنامه‌های سازگار با سخت‌افزارهای مختلف را بیش از قبل نشان می‌دهد. برخی از پلتفرم‌های موجود در بازار به گونه‌ای طراحی شده‌اند که نه تنها فرایند طراحی برنامه‌ کاربردی را کوتاه‌تر کرده، بلکه خروجی را‌ مطابق با استاندارد‌های بین‌المللی ایجاد کرده و بسیاری از داده‌های طراحی را به صورت اسناد آماده در اختیار کاربر قرار می‌دهند. این کار موجب تسهیل در اخذ گواهینامه‌های لازم خواهد شد.

[1] Data Artifacts

[2]  Human Machine Interface