China Academy of Railway Sciences (CARS) - Fallstudien

Innovatives neues Steuerungssystem erfordert Einhaltung höchster Qualitäts- und Sicherheitsstandards

Die China Academy of Railway Sciences (CARS) fördert die technologische Innovation und die grundlegende Wettbewerbsfähigkeit im Bereich des Schienenverkehrs. Sie integriert wissenschaftliche Forschung, Entwicklung, Produktion und Consulting und hat seit ihrer Gründung 1950 bereits mehr als 800 Preise für ihre wissenschaftliche Forschung gewonnen.

CARS-Initiativen haben die Kommerzialisierung und unternehmerische Nutzung von Eisenbahnwissenschaften vorangetrieben und deshalb neue Möglichkeit sondiert, die Entwicklung und den Test eines neuen Kommunikations-Signalsteuerungssystems zu koordinieren, damit es den strengsten Normen für Hochgeschwindigkeitsbahnen (EN 50128 SIL Level 4) entspricht.

Das Streben nach Konformität mit komplexen Multi-Tool-Plattformen gefährdet die Projekteffizienz.

Abgesehen von den Herausforderungen, die sich aus der Erfüllung der Vorschriften ergeben, hatte es die CARS mit einem komplexen System aus mehreren Hardwareplattformen zu tun, mit PowerPC, ARM und x86 sowie Linux, mehreren Echtzeit-Betriebssystemen und verschiedenen Entwicklungsplattformen.

Die CARS benötigte Softwareverifikations-Tools mit der Fähigkeit zur Prüfung nach den Programmierstandards MISRA C und MISRA C++, Metrik-Analyse, Modul- und Integrationstests sowie MC/DC Code-Coverage-Analyse auf allen verwendeten Entwicklungsplattformen. Die Verwendung hausinterner Tools erwies sich als nicht mehr sinnvoll.

Ein Signalsteuerungs-System enthält eine Menge eingebetteter Software, die es zu entwickeln und zu verifizieren gilt”, sagt Dengke Xu, Test Manager bei der CARS. „Als unsere größte Herausforderung erwies sich die Suche nach einer Lösung, die uns beim Erreichen aller unserer Zielsetzungen helfen und gleichzeitig die verschiedenen Embedded-Mikroprozessoren und Betriebssysteme unterstützen würde.
LDRA liefert eine umfassende Lösung

Die CARS kam zu dem Schluss, dass ein externer Zertifizierungs-Anbieter die beste Lösung zur Koordination der verschiedenen Plattformen und Entwicklungsumgebungen ist. Nach nahezu 40-jähriger Tätigkeit auf dem Embedded-Sektor hatte LDRA seine Tool Suite bereits auf alle Mikrocontroller- und Mikroprozessor-Plattformen portiert und unterstützte sämtliche Versionen der in dem Projekt verwendeten IDEs und Echtzeit-Betriebssysteme.

Hinzu kam, dass die CARS ein breites Portfolio an Verifikations-Services benötigte. Dabei gab der Safety Integrity Level der jeweiligen intelligenten Instrumente des Signalsteuerungs-Systems den Umfang der nötigen Softwaretests vor. Für EN 50128, SIL 1 musste die CARS eine statische Analyse durchführen, um alle signifikanten Codierfehler aufzudecken. Für SIL 2 mit seinen Forderungen nach erhöhter Stringenz bietet die dynamische Analyse die Gewähr, dass der Code spezifikationsgemäß ausgeführt wird.

Die meisten Softwaretest-Tools warten mit statischer Analyse auf, jedoch ist die dynamische Analyse in eingebetteten Systemen nicht so leicht realisierbar. Erschwert wurde das ganze außerdem dadurch, dass wir auch Modul- und Integrationstests benötigten“, betont Xu und ergänzt: „Die LDRA Tool Suite bot sehr gute Unterstützung für alle unsere Embedded-Plattformen, wartete mit einer vollständigen Palette an Verifikations-Services auf und war einfach zu konfigurieren und anzuwenden. LDRA war klar die beste Option.
Die LDRA-Befehlszeile ermöglicht den einfachen Zugriff alle Tools auf sämtlichen Plattformen

Um den Softwareentwicklungs-Lebenszyklus umfassend abzudecken, automatisiert die LDRA Tool Suite ein breit gefächertes Portfolio an integrierten Test- und Verifikations-Kompetenzen.

Ob wir nur statische Analysen, Modul- oder Regressionstests durchführen oder die Konformität zu MISRA C/C++ bestätigen, haben wir stets die Möglichkeit, die LDRA-Tools direkt von einer Befehlszeilen-Oberfläche aus aufzurufen und auszuführen“, ergänzt Xu. „Diese Offenheit erlaubte uns ein einfaches Arbeiten mit unseren verschiedenen Entwicklungsumgebungen und Echtzeit-Betriebssystemen, ganz gleich, welche Hardwareplattform wir gerade verifizierten. Kein anderer Anbieter bot dieses Feature als Bestandteil der Grundversion des Toolpakets.

Die Integration und der breite Support der LDRA Tool Suite verbesserten die Testeffizienz und führten zu umgehenden Kosteneinsparungen sowie einer verbesserten Qualität.

LDRA kommt nun in allen Softwareprojekten der CARS zum Einsatz

Die LDRA Tool Suite hat der CARS weiter dabei geholfen, ihre Fähigkeiten im Design qualitativ hochwertiger Eisenbahntechnik zu verbessern. Unter anderem wurden vier weitere EN-50128-zertifizierte Systeme abgesichert. Inzwischen spielt die LDRA Tool Suite eine elementare Rolle bei den Entwicklungen der CARS und erzwingt in sämtlichen Softwareprojekten der CARS die Konformität zu MISRA C und MISRA C++.

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