Benhårde krav til kritiske software-løsninger

Tema: For teknisk software til indlejrede systemer i rumfart, fly og jernbaner er almindelig test ikke nok. I stedet handler det om modelbaseret udvikling, matematisk verifikation og kodegenerering.

Artikel top billede

Når et Airbus-fly letter, sker det ved hjælp af mange forskellige sikkerhedskritiske softwareprogrammer, der kan have stor betydning for flysikkerheden under take-off, flyvning og landing.

Før et softwareprogram godkendes til brug i flyet, skal det igennem en omfattende certificering, hvor det tjekkes, om softwaren overholder den internationale flyindustris softwarestandard DO-178B.

Kode uden pointere

Tilsvarende standarder findes også indenfor softwaresystemer til tog og jernbaner samt til generelt sikkerhedskritiske systemer.

Standarderne giver retningslinier for, hvordan koden skal udvikles, for at koden kan blive godkendt til fly- og jernbanebrug.

Generelt må der eksempelvis ikke anvendes dynamisk memory-allokering, da det giver mulighed for memoryleaks og softwarefejl.

Det kan være en særdeles kompliceret og dyr proces at få certificeret kode, hvorfor der ofte anvendes certificerede værktøjer som Wind Rivers VxWorks DO-178B Platform eller Esterel Technologies SCADE Suite.

SCADE Suiten genererer automatisk kode, der overholder standarderne, som er specificeret for flyindustrien i DO-178B, for jernbanen i EN 50128 og industrien i IEC 61508.

Da værktøjerne er certificeret til at overholde DO-178B, EN 50128 og IEC 61508, opfylder den genererede kode de gældende standarder.

Programmørerne skal ikke kode

For at få koden genereret kræver det, at kravene specificeres på en klar og entydig måde.

"Kravene skal formuleres helt entydigt, ikke verbalt, da der skal være et 1-1 forhold mellem specifikation og kode.
Typisk sker det ved hjælp af tilstandsmaskiner for jernbanesystemer," forklarer civilingeniør Jørleif Joensen, som gennem mange år har arbejdet med sikkerhedskritiske tekniske it-systemer hos virksomheder som den københavnske Metro, DSB, Danfoss og Vestas gennem sit selskab Joensen Consult, der også er distributør af Esterel Technologies SCADE-værktøj.

Ved at lade værktøjet generere koden, fjerner man risikoen for, at en programmør laver fejl.

""Programmøren tages ud af loopet, fordi han kan lave fejl," siger Jørleif Joensen.

Matematisk tjek af model

Det er ikke kun kodegenereringen, der er med til at fjerne fejlkilder. Værktøjet kan tjekke, om modellen for systemet er korrekt.

"Esterels værktøjer arbejder med matematiske metoder, som modvirker, at der introduceres fejl. Der kan eksempelvis være et sikkerhedskrav om, at landingshjul kun kan udløses, når flyet når under en bestemt hastighed, da det ellers vil blive revet af. Der defineres så en safety-property for softwaren: Hvis hastighed er større end x, så sænkes landingshjul ikke. Værktøjet tjekker, at den safety-property aldrig overskrides," forklarer Jørleif Joensen.

Man kan ikke teste sig til sikre systemer

Det er en bedre måde at udvikle software på end en mere test-baseret udvikling. Ifølge Jørleif Joensen kan man nemlig ikke teste sig til sikre systemer

"Test kan aldrig afskaffes, men test er absolut ikke nok. Man kan ikke teste sig til sikker software. Hele modellen med test, inspektion og kodereview virker ikke godt nok. Den giver større sandsynlighed for, at der ikke er farlige fejl, men man kan ikke sige noget konkret om, hvor sikker softwaren er," mener Jørleif Joensen.

Fejl kan opstå i specifikationen

Selvom modelverifikation og modelbaseret kodegenerering giver mere sikker software, understreger Jørleif Joensen, at modelverifikation og kontrolleret kodegenerering i sig selv ikke udelukker fejl.

"Det er ikke fool-proof. Tog- og fly-software bør være 100 procent sikker. Det er der ikke er noget, der er, men der er stort fokus på det. Der kan være logiske fejl i specifikationen, som man ikke kan sikre sig imod. Det kunne eksempelvis være, at man har angivet en forkert safety property som hastigheden, hvor landingshjulet kan udløses," siger Jørleif Joensen.

Ikke nok fokus, men det kommer

Ifølge Jørleif Joensen er modelverifikation begyndt at få vind i sejlene.

"Der er for få mennesker, der interesserer sig for det her, men industrien får flere krav og modelbaseret software med matematiske verifikationsværktøjer begynder at vinde indpas. Jeg forventer, at forretningsområdet vil eksplodere," siger Jørleif Joensen.

Det er altovervejende indenfor teknisk software at modelverifikation vinder indpas.

"Det er til teknisk software, da kodegenereringen giver begrænsninger. I sikkerhedskritiske, tekniske indlejrede systemer er man ikke så meget for pointere, da der notorisk sker fejl med pointere. Så den genererede C-kode er uden de mere frække ting. Men det kan da godt være, at ERP og administrative systemer på sigt kommer med," siger Jørleif Joensen.

Annonce

Netcompany A/S

Erfaren Linux Operations Engineer

Nordjylland

BEC Financial Technologies

Senior Platform/System Engineer

Region Sjælland

Netcompany A/S

IT Consultant

Nordjylland

Navnenyt fra it-Danmark

Netip A/S har pr. 14. september 2026 ansat Andreas Thorø Møller som Systemkonsulent ved netIP's kontor i Aarhus. Han kommer fra en stilling som Endpoint Consultant hos Fellowmind Denmark A/S. Han er uddannet Datatekniker. Nyt job
Norriq Danmark A/S har pr. 1. januar 2026 ansat Allan Kimmer Jensen som Lead Solution Architect. Han skal især beskæftige sig med at sikre vores kunder får en verdensklasse brugeroplevelse gennem stærk frontend-arkitektur og kodekvalitet. Han kommer fra en stilling som Freelance Consultant hos Remmik. Han er uddannet hos Center for Medie og Kommunikation, Roskilde. Nyt job

Allan Kimmer Jensen

Norriq Danmark A/S

Vektus A/S har pr. 22. oktober 2026 ansat Jim Neble som Consultant Manager. Han skal især beskæftige sig med konsulentchefopgaven i Jylland. Han kommer fra en stilling som ERP Manager hos Kvik. Han er uddannet indenfor økonomi og Business Andministration samt Cand.merc. i strategi, organisation og ledelse. Han har tidligere beskæftiget sig med Konsulentopgaver indenfor Business Central i partnerkanalen. Nyt job

Jim Neble

Vektus A/S

Genetec har pr. 1. august 2026 ansat Jan Julin som Channel Account Executive. Han skal især beskæftige sig med styrke samarbejdet med partnere og kunder i Danmark, Finland og Baltikum. Han kommer fra en stilling som Senior Business Development Manager hos Dahua Technology. Han har tidligere beskæftiget sig med videoovervågning, adgangskontrol, sikkerhedsteknologi, salg og forretningsudvikling. Nyt job

Jan Julin

Genetec