SIA - Società Italiana Avionica S.p.A. Fasi del ciclo di vita Fase 4 Requisiti del sistema. SIA, settembre 2005

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1 Fasi del ciclo di vita Fase 4 Requisiti del sistema

2 Fase 4 Requisiti di Sistema Attori Elementi di ingresso Attività Elementi di uscita 2

3 Fase 4 Requisiti di Sistema Attori Team di Progetto Team Verifica e Validazione Specifica dei requisiti Pianificazione Attività di Verifica formale Specifica dei test dei requisiti 3

4 Fase 4 Requisiti di Sistema Elementi di Ingresso Elementi di ingresso per la fase 1. Richieste del cliente finale 2. Capitolati di requisiti delle autorità ferroviarie 3. Risultati delle analisi di rischio (requisiti di sicurezza) 4

5 Fase 4 Requisiti di Sistema Attività Specifica dei requisiti del sistema Specifica dei test dei requisiti del sistema Pianificazione Verifica 5

6 Fase 4 Requisiti di Sistema Attività: Specifica dei Requisiti di Sistema Criteri generali di stesura dei requisiti 1. Devono essere globali (coprire l intero sistema) 2. Devono formare una base per il progetto e la sua ottimizzazione 3. Devono consentire un approccio logico ai cambiamenti 4. Devono essere testabili (devono essere sottoponibili a procedure di test) 5. Devono essere tracciabili (sulle richieste del cliente e sul capitolato) 6. Possono essere usati come chiara base contrattuale Un requisito dice sempre cosa e mai come 6

7 Fase 4 Requisiti di Sistema Attivita`: Specifica dei Requisiti di Sistema Originati da: Cliente Normative PHA (fase 3) Derivati dall azienda (riuso sistemi) I requisiti appartengono alle seguenti tipologie 1. Funzionali 2. Sicurezza 3. RAM (Reliability Availability Maintainability) 4. Ambientali 7

8 Fase 4 Requisiti di Sistema Attività: Specifica dei Requisiti di Sistema Tipologia requisiti: Funzionali e di Sicurezza Requisiti del sistema Requisiti non connessi alla sicurezza Requisiti connessi alla sicurezza Analisi di rischio Requisiti di integrità di sicurezza Requisiti funzionali di sicurezza Malfunzionamenti sistematici Malfunzionamenti occasionali 8

9 Fase 4 Requisiti di Sistema Attività: Specifica dei Requisiti di Sistema Tipologia requisiti: RAM Questa categoria riguarda requisiti di 1. Affidabilità (Reliability) Parametri target caratteristici 2. Manutenibilità (Maintainability) Parametri target caratteristici Tipologia di manutenzione necessaria (preventiva correttiva) 3. Disponibilità (Availability) Parametri target caratteristici Necessità di scorte di magazzino 9

10 Fase 4 Requisiti di Sistema Attività: Specifica dei Requisiti di Sistema Tipologia requisiti: Ambientali Questa categoria riguarda 1. Caratteristiche climatiche dell ambiente operativo 2. Caratteristiche elettriche dell ambiente operativo 3. Caratteristiche elettromagnetiche dell ambiente operativo 4. Caratteristiche meccaniche (vibrazionali) dell ambiente operativo 10

11 Fase 4 Requisiti di Sistema Attività: Specifica dei Requisiti di Sistema Metodi di specifica e SIL Dai SIL derivano differenti metodi di specifica dei requisiti Tecnica/Misura SIL 1 SIL 2 SIL 3 SIL 4 Separazione fra sistemi correlati e non correlati alla sicurezza Descrizione grafica esempio diagrammi a blocchi Specifiche strutturate Metodi formali o semi formali R: Interfacce ben definite fra sistemi connessi e non alla sicurezza HR HR: Separazione gerarchica manuale, descrizione interfacce HR: Interfacce ben definite fra sistemi connessi e non alla sicurezza e analisi interfacce HR HR: separazione gerarchica con uso di metodi formalizzati e controlli automatici di congruenza R: assisti dal computer Strumenti di specifica assisti dal computer Checklist Hazard Log Verifica delle specifiche -- R: Checklist elaborate per tutte le fasi del ciclo di vita HR: L Hazard Log deve sempre essere tenuto aggiornato durante tutte le fasi del ciclo di vita del sistema R R: strumenti senza preferenza HR: procedure orientate sui modelli con suddivisione gerarchica e controlli automatici di congruenza R: Checklist elaborate per tutte le fasi del ciclo di vita connesse alla sicurezza HR 11

12 Fase 4 Requisiti di Sistema Attività: Specifica dei Test dei Requisiti di Sistema Per ogni requisito deve sempre esistere almeno un test Diverse categorie di requisiti Diverse modalità di test 12

13 Fase 4 Requisiti di Sistema Attività: Specifica dei Test dei Requisiti di Sistema Modalità di test dei requisiti 1. Ispezione visiva del sistema 2. Ispezione documentale 3. Functional & Safety Testing Definizione di criteri per la gestione della anomalie e delle modifiche 1. Registro delle anomalie 2. Metodi per la modifica del sistema e il re-testing 13

14 Fase 4 Requisiti di Sistema Attività: Specifica dei Test dei Requisiti di Sistema Modalità: Ispezione Documentale Azioni 1. Ricerca di parametri in documenti di analisi 2. Ricerca di risultati in documenti di analisi e/o rapporti Requisiti testabili 1. Requisiti RAM 2. Procedure di installazione 3. Procedure di collaudo 4. Conformità a normative 14

15 Fase 4 Requisiti di Sistema Attività: Specifica dei Test dei Requisiti di Sistema Modalità: Functional & Safety Testing Tipologie di test 1. Test intrusivi sul sistema 2. Functional Black Box Requisiti testabili 1. Requisiti funzionali 2. Requisiti di sicurezza 3. Requisiti prestazionali 15

16 Fase 4 Requisiti di Sistema Attività: Specifica dei Test dei Requisiti di Sistema Modalità: Functional & Safety Testing Azioni 1. Definizione della strumentazione necessaria 2. Definizione degli ambienti e/o scenari di test 3. Definizione delle impostazioni iniziali 4. Definizione delle procedure di esecuzione 5. Definizione dei risultati attesi 16

17 Fase 4 Requisiti di Sistema Attività: Pianificazione La Pianificazione deve 1. Coprire la fase di Design (fasi 5 e 6) 2. Coprire la fase di Verifica e Validazione 3. Coprire gli aspetti RAM 4. Essere concordata con l autorità Ferroviaria competente 17

18 Fase 4 Requisiti di Sistema Attività: Pianificazione. Design Occorre indicare 1. Tutte le attività di sviluppo del sistema 2. Tutte le attività di testing del sistema 3. Tutte le attività di descrizione delle scelte progettuali 4. I ruoli responsabilità e competenze del personale coinvolto Per ogni attività pianificata va indicata la fase relativa del ciclo di vita 18

19 Fase 4 Requisiti di Sistema Attività: Pianificazione. V&V Occorre indicare 1. Tutte le attività di Verifica del sistema 2. L attività di validazione del sistema eventualmente ripartita su hardware e software 3. Ruoli, responsabilità e competenze del personale coinvolto Per ogni attività pianificata va indicata la fase relativa del ciclo di vita 19

20 Fase 4 Requisiti di Sistema Attività: Pianificazione. RAM Occorre descrivere 1. Politiche e strategie per il raggiungimento dei requisiti RAM 2. Un sistema per l analisi dei rapporti di guasto e per le azioni correttive (FRACA) 3. Interfacce con altri programmi e piani collegati 4. Ruoli, responsabilità, e competenze del personale coinvolto 5. Modalità di gestione dei dati RAM dei sotto-fornitori FRACA: Failure Reporting, Analysis and Corrective Action(s) 20

21 Fase 4 Requisiti di Sistema Attività: Verifica In particolare 1. Verifica della adeguatezza dei requisiti specificati 2. Verifica di copertura e tracciabilità con i requisiti di sicurezza 3. Verifica di adeguatezza dei test dei requisiti 4. Verifica di copertura e tracciabilità dei test dei requisiti 21

22 Fase 4 Requisiti di Sistema Attività: Verifica. Adeguatezza Requisiti Adeguatezza: verifica sulla attinenza dei requisiti ai criteri generali sopra esposti: globali, tracciabili, esaustivi, base contrattuale, ecc. 22

23 Fase 4 Requisiti di Sistema Attività: Verifica. Copertura e Tracciabilità Tracciabilità: quali requisiti di alto livello sono incontrati dal requisito di fase 4 Esempio di tabella di tracciabilità: Requisito di Fase 4 Requisito di alto livello (Cliente, PHA, normativa, ecc) Cm 1 Req Cl 1 R1_S Contromisura x Requisito Cliente y R1_S Contromisura z Ecc. R1_S 23

24 Fase 4 Requisiti di Sistema Attività: Verifica. Copertura e Tracciabilità Copertura: quali requisiti di fase 4 soddisfano i requisiti di alto livello Esempio di tabella di Copertura: Requisito di alto livello (Cliente, PHA, normativa, ecc) Contromisura 1 Requisito di Fase 4 R1_S, R2_S Cm 1 Contromisura 2 R1_S R1_S R2_S Req Cliente 1 R1_S 24

25 Fase 4 Requisiti di Sistema Attività: Verifica. Adeguatezza Test Requisiti Adeguatezza: il test è in grado di verificare il requisito 25

26 Fase 4 Requisiti di Sistema Attività: Verifica. Copertura e Tracciabilità dei Test Tracciabilità: quali requisiti sono verificati da quali test Esempio di tabella di tracciabilità dei test: Test Requisito di Fase 4 R1_S R2_S Test_1 Test_2 R1_S, R2_S R3_S Test 1 26

27 Fase 4 Requisiti di Sistema Attività: Verifica. Copertura e Tracciabilità dei Test Copertura: quali test sono predisposti per ogni requisito Esempio di tabella di Copertura: Requisito di Fase 4 R1_S Test Test_1, Test_2 R1_S R2_S Test_3 Test 1 Test 2 27

28 Fase 4 Requisiti di Sistema Elementi di Uscita Elementi di uscita dalla fase 1. Requisiti del sistema 2. Specifica dei test dei requisiti del sistema 3. Pianificazione di Design, Verifica e Validazione, RAM 4. Rapporti di verifica 28

29 Fasi del ciclo di vita Fase 5 Allocazione dei requisiti del sistema

30 Fase 5 Allocazione dei Requisiti di Sistema Attori Elementi di ingresso Attività Elementi di uscita 2

31 Fase 5 Allocazione dei Requisiti di Sistema Attori Team di Progetto Team Verifica e Validazione Ripartizione dei requisiti Revisione Pianificazione Attività di Verifica formale Specifica dei test dei requisiti dei sottosistemi 3

32 Fase 5 Allocazione dei Requisiti di Sistema Elementi di Ingresso Elementi di ingresso per la fase 1. Requisiti del sistema 2. Break down funzionale del sistema 3. Pianificazione RAM 4

33 Fase 5 Allocazione dei Requisiti di Sistema Attività Ripartizione dei requisiti di sistema ai sottosistemi Specifica dei requisiti di sottosistema Specifica dei test dei requisiti dei sottosistemi Riesame dei documenti di Pianificazione Verifica 5

34 Fase 5 Allocazione dei Requisiti di Sistema Attività: Ripartizione dei Requisiti di Sistema ai Sottosistemi Sistema Fase 4 Ss 1 Ss 2 Ss N Fase 5 6

35 Fase 5 Allocazione dei Requisiti di Sistema Attività: Ripartizione dei Requisiti di Sistema ai Sottosistemi Requisiti che in genere possono essere ripartiti 1. Requisiti funzionali 2. Requisiti di sicurezza 3. Requisiti prestazionali 4. Requisiti RAM 5. Vincoli di conformità normativa 7

36 Fase 5 Allocazione dei Requisiti di Sistema Attività: Specifica dei Requisiti di Sottosistema R1_S R2_S R3_S Fase 4 R1_Ss1 R2_Ss1 R1_Ss2 R2_Ss2 Fase 5 R3_Ss1 R3_Ss2 8

37 Fase 5 Allocazione dei Requisiti di Sistema Attività: Specifica dei Test dei Requisiti di Sottosistema Per ogni requisito deve sempre esistere almeno un test Diverse categorie di requisiti Diverse modalità di test 9

38 Fase 5 Allocazione dei Requisiti di Sistema Attività: Specifica dei Test dei Requisiti di Sottosistema Modalità di test dei requisiti: 1. Ispezione visiva del sottosistema 2. Ispezione documentale 3. Functional & Safety testing Definizione di criteri per la gestione della anomalie e delle modifiche 1. Registro delle anomalie 2. Metodi per la modifica del sistema e re-testing 10

39 Fase 5 Allocazione dei Requisiti di Sistema Attività: Specifica dei Test dei Requisiti di Sottosistema Modalità Test. Ispezione Documentale Azioni 1. Ricerca di parametri in documenti di analisi 2. Ricerca di risultati in documenti di analisi e/o rapporti Requisiti testabili 1. Requisiti RAM 2. Procedure di installazione e/o assemblaggio 3. Procedure di collaudo 4. Conformità a normative 11

40 Fase 5 Allocazione dei Requisiti di Sistema Attività: Specifica dei Test dei Requisiti di Sottosistema Modalità Test. Functional & Safety Testing Tipologie di test 1. Test intrusivi sul sistema 2. Functional Black Box Requisiti testabili 1. Requisiti funzionali 2. Requisiti di sicurezza 3. Requisiti prestazionali 12

41 Fase 5 Allocazione dei Requisiti di Sistema Attività: Specifica dei Test dei Requisiti di Sottosistema Modalità Test. Functional & Safety Testing Azioni 1. Definizione della strumentazione necessaria 2. Definizione degli ambienti e/o scenari di test 3. Definizione delle impostazioni iniziali 4. Definizione delle procedure di esecuzione 5. Definizione dei risultati attesi 13

42 Fase 5 Allocazione dei Requisiti di Sistema Attività: Verifica In particolare 1. Verifica della adeguatezza dei requisiti specificati 2. Verifica di copertura e tracciabilità con i requisiti di sistema 3. Verifica di consistenza con le normative applicabili 14

43 Fase 5 Allocazione dei Requisiti di Sistema Attività: Verifica. Adeguatezza Requisiti Adeguatezza: verifica di conformità ai criteri generali: globali, tracciabili, esaustivi, base contrattuale, ecc 15

44 Fase 5 Allocazione dei Requisiti di Sistema Attività: Verifica. Copertura e Tracciabilità Tracciabilità: quali requisiti di alto livello sono incontrati dal requisito di Fase 5 Esempio di tabella di tracciabilità: Requisito di Fase 5 Requisito di Fase 4 R1_S R2_ R1_ss1 R1_S, R2_S R2_ss1 R2_S R1_ss1 16

45 Fase 5 Allocazione dei Requisiti di Sistema Attività: Verifica. Copertura e Tracciabilità Copertura: quali requisiti di Fase 5 soddisfano i requisiti di Fase 4 Esempio di tabella di Copertura: Requisito di Fase 4 R1_S Requisito di Fase 5 R1_ss1 R2_S R2_S R1_ss1, R2_ss1 R1_ss1 R2_ss1 17

46 Fase 5 Allocazione dei Requisiti di Sistema Attività: Verifica. Adeguatezza Test Requisiti Adeguatezza: il test è in grado di verificare il requisito 18

47 Fase 5 Allocazione dei Requisiti di Sistema Attività: Verifica. Copertura e Tracciabilità dei Test Tracciabilità: quali requisiti sono verificati da ogni singolo test Esempio di tabella di tracciabilità dei test: Test Requisito di Fase 4 R1_ss1 R2_ss1 Test_1_ss1 R1_ss1, R2_ss1 Test_2_ss1 R3_ss1 T1_ss1 19

48 Fase 5 Allocazione dei Requisiti di Sistema Attività: Verifica. Copertura e Tracciabilità dei Test Copertura: quali test sono predisposti per ogni requisito Esempio di tabella di Copertura: Requisito di Fase 4 Test R1_ss1 R1_ss1 Test_1_ss1, Test_2_ss1 R2_ss1 Test_3_ss1 T1_ss1 T2_ss1 20

49 Fase 5 Allocazione dei Requisiti di Sistema Elementi di Uscita Elementi di uscita forniti dalla fase 1. Requisiti globali dei sottosistemi 2. Pianificazione dei test dei requisiti dei sottosistemi 3. Eventuali modifiche pianificazione RAM 21

50 Fase 6 Sviluppo: Ciclo di vita Software

51 Fase 6: Sviluppo Ciclo di vita Software Introduzione del ciclo di vita Software finalità: Ciclo di vita SW Dimostrabilità Modularità Individuazione più agevole delle componenti riutilizzabili Permette suddivisione in diversi livelli di test Aggiornamenti più veloci e tracciabili Completezza e univocità Certezza di coprire tutti i requisiti di sistema senza sovrapposizioni o duplicazioni Possibilità di documentare agevolmente il processo in sede di certificazione 2

52 Fase 6: Sviluppo Ciclo di vita Software Attività / fasi dello sviluppo SW (EN50128) 3

53 Fase 6: Sviluppo Ciclo di vita Software DESIGN DOCUMENT VERIFICATION PHASE System Requirements Specification System Safety Requirements Spec System Architecture Description System Safety Plan System Verification System Development Software Requirements Test Specification Software Requirements Specification Software Requirements Verification Software Requirements Software Architecture Specification Software Architecture Verification Software Integration Plan Software Design Specification Software Design Software Module Test Specification Software Source Code and supporting documentation Software Module Design Specification Software Design Verification Software Module Verification Software Module Design Code Documenti / fasi dello sviluppo SW (EN50128) Code Verification Software Module Test Report Software Testing Software Integration Test Report Software/Hardware Integration Test Report Software Validation Software/Hardware Integration Software Validation System integration and test documents System Integration System Validation System Validation Phase System intallation documents System maintenance documents Site Support 4

54 Fase 6: Sviluppo Ciclo di vita Software Requisiti Progetto Verifica Identificazione Suddivisione in categorie Tracciabilità con req. sistema Metodi e procedure di test Copertura dei test 5

55 Fase 6: Sviluppo Ciclo di vita Software Architettura Progetto Verifica Scomposizione arch. SW Definizione interfacce Tipo Architettura per SIL Allocazione Requisiti Copertura requisiti Descrizione algoritmi Descrizione Funzionalità Robustezza Algoritmi Completezza Funzionalità 6

56 Fase 6: Sviluppo Ciclo di vita Software Progetto di dettaglio (Modulo) Progetto Verifica Definizione procedure Parametri Servizi esportati o locali Cosa (NON come) deve fare - Strutture dati e definizioni principali } Consistenza con architettura Completezza Funzionalità 7

57 Fase 6: Sviluppo Ciclo di vita Software Codifica Progetto Verifica Regole di Codifica Applicazione regole - Implementazione del cosa descritto ad alto livello secondo il come previsto dalle norme Rispetto Progetto dettaglio Correttezza algoritmi 8

58 Fase 6: Sviluppo Ciclo di vita Software Test di modulo Progetto Verifica Range parametri Robustezza parametri Algoritmi e descrizioni Correttezza codifica Struttura Codice Robustezza codifica (x/0, array, null pointer) Copertura 9

59 Fase 6: Sviluppo Ciclo di vita Software Integrazione SW Progetto Verifica Macro funzionalità Prove di tutti i servizi Interfacce Protocolli comunicazione Test funzionali alle interfacce Robustezza protocollo Aggregazione più funzionalità Test interazioni componenti Esaustività test 10

60 Fase 6: Sviluppo Ciclo di vita Software Integrazione Sw/Hw Progetto Verifica Architettura Requisiti Tempistica Algoritmi e requisiti Sicurezza Adattamento Sw ad Hw (indirizzi, protocolli, interazioni) Prestazioni per espandibilità Rispetto tempi massimi Test di Sicurezza 11

61 Fase 6: Sviluppo Ciclo di vita Software Validazione Sw Progetto Verifica Requisiti Rispetto e copertura Requisiti Chiusura punti aperti attività di verifica Rispetto del processo 12

62 Fase 6: Sviluppo - Ciclo di vita Hardware

63 Fase 6: Sviluppo Ciclo di vita Hardware Introduzione del ciclo di vita Hardware finalità: Ciclo di vita HW Dimostrabilità Modularità Individuazione più agevole delle componenti riutilizzabili Permette suddivisione in diversi livelli di test Aggiornamenti più veloci e tracciabili Completezza e univocità Certezza di coprire tutti i requisiti di sistema senza sovrapposizioni o duplicazioni Possibilità di documentare agevolmente il processo in sede di certificazione 2

64 Fase 6: Sviluppo Ciclo di vita Hardware Hw requirement phase Hw requirement spec Hw requirement test spec Hw architecture phase Hw architecture spec Esecuzione test dei requisiti Copertura requisiti tracciabilità Requisiti Architettura Hw validation report Conclusione verifiche Requisiti Hw verification (I) Hw Requirement Verification Conclusione Verifiche Sicurezza Hw verification (II) Hw validation phase Analisi circuitale e prove guasti e isolamenti Hw design phase Hw Safety Verification Hw verification (II) Conclusione Verifiche Spec HW Hw technical spec Hw test spec Verifica Specifica tecnica Hw Spec Verification 3

65 Fase 6: Sviluppo Ciclo di vita Hardware Requisiti Progetto Verifica Identificazione requisiti (Hw requirement spec) Tracciabilità con req. sistema Metodi e procedure di test dei requisiti (Hw requirement test spec) Copertura dei test 4

66 Fase 6: Sviluppo Ciclo di vita Hardware Architettura (funzionale) Progetto Verifica - Scomposizione in blocchi funzionali (es. architettura imposta dal livello SIL) Definizione interfacce Allocazione Requisiti Tipo Architettura per SIL Tracciabilità requisiti Copertura requisiti Descrizione Funzionalità 5

67 Fase 6: Sviluppo Ciclo di vita Hardware Techniques / Measures 1. Separation of safety-related systems from non safety-related systems 2. single electronic structure with self tests and supervision 3. Dual electronic structure 4. Dual electronic structure based on composite failsafety with fail-safe comparison 5. single electronic structure based on inherent fail-safety 6. single electronic structure based on reactive fail-safety 7. Diverse electronic structure with failsafe comparison 8. Justification of the architecture by a quantitative reliability analysis of the hardware SIL 1 SIL 2 SIL 3 SIL 4 R R HR HR R R - - R R - - R R HR HR R R HR HR R R HR HR R R HR HR HR HR HR HR Elementi architetturali imposti dalla allocazione SIL (CENELEC 50129) 6

68 Fase 6: Sviluppo Ciclo di vita Hardware Progetto di dettaglio Progetto - Documentazione di progetto (specifica HW contenente: caratteristiche elettriche e meccaniche di schede, interfacce, armadio, ecc) - Allocazione delle componenti HW (schede) sui blocchi funzionali (architettura) e sui requisiti HW Verifica Aggiornamento analisi RAM* (a livello componente) Dimostrazione analitica del livello di sicurezza circuitale (FMEA, FTA*) Prove guasti e verifica isolamento RAM: Reliability Availability Maintainability FTA: Fault Tree Analysis 7