Технологія оцінювання якості критичних програмних систем на базі онтологічного моделювання

Анотація

У статті досліджено проблему виявлення та аналізу вимог до програмних систем критичного призначення. Для множини класів критичних систем актуальною є задача формування методів виконання перевірки цих систем на відповідність висуненим вимогам в межах предметної області застосування та аналіз ризиків і небезпек в їх життєвому циклі. Оцінювання відповідності вимогам, як правило, виконується шляхом оцінювання на етапі тестування досягнутого загального рівня якості компонентів програмного забезпечення контролю польотів. З метою всебічного аналізу відповідності атрибутів системи висуненим вимогам необхідно дослідити і структурувати значну кількість об’єктів та функцій. Для вирішення задачі систематизації в межах домену застосування запропоновано побудувати формальну концептуальну модель системи, на базі якої технологічно сформувати множину об’єктів і базових функцій та моделі якості для оцінювання рівня якості системи.

Проблема підвищення безпеки функціонування об'єктів, контрольованих за допомогою автоматизованих систем контролю польотів, є повсякчас актуальною. Одним із шляхів досягнення цієї мети є забезпечення якісного й надійного функціонування програмних систем контролю польотів, що особливо важливо під час експлуатації підсистеми контролю допусків, яка має забезпечувати повну реалізацію алгоритмів контролю, встановлених для кожного типу літального апарату. У випадку невірної оцінки пілотування і роботи агрегатів та обладнання, існують ризики дозволити подальші польоти непідготовленому екіпажу чи борту літака, який має дефекти устаткування, що може спричинити авіаційний інцидент, який прямо впливає на безпеку життю людей, а також на цілісність літального апарату.

Шляхом вирішення проблеми є ефективне застосування онтологічної моделі компонентів програмних систем контролю польотів для створення системи знань предметної області автоматизованих систем контролю польотів. У статті проведено аналіз останніх досліджень і публікацій, де показана ефективність застосування онтології для реалізації процесу прийняття рішень в контексті проблемних ситуацій неоднозначності. Для систем ПЗ контролю польотів можна ефективно використати апарат онтологічних досліджень, бо основною задачею ПЗ є прийняття рішення про надходження об’єкта контролю під час польоту в стані «в межах допуску» (штатний режим), або «за межами допуску».

Розроблена онтологічна модель визначає склад, класифікацію, структуру і взаємозв'язок вимог та ризиків і формує технологічну процедуру створення моделі якості критичних програмних систем та концепцію оцінювання її характеристик і атрибутів. Онтологічні дослідження та створена онтологія прямо вказують на ті властивості якості, які потрібно включити до моделей якості та надають засоби побудови моделей якості: 1) цільової моделі якості для розробника системи контролю польотів; 2) моделі якості у використанні для експлуатанта літального апарату.

Проведені дослідження включають у себе: 1) виконання доменного аналізу області застосування; 2) створення онтології програмного забезпечення контролю польотів, яка систематизує і структурує знання щодо понять і об’єктів предметної області; 3)формування функцій інтерпретації онтології, а також специфікацій критеріїв та обмежень для задач прийняття рішень в системах критичного призначення; 4) формування специфікацій вимог до надійності й безпеки систем контролю польотів на основі виявлення та узагальнення компонентів аналізу ризиків і небезпек функціонування критичних програмних систем; 5)побудову цільової моделі й експлуатаційної моделі якості для заданої предметної області та створення методології оцінювання інтегрального рівня якості ПЗ контролю польотів.

У висновках зазначено, що побудована онтологічна модель та моделі якості можуть бути застосовані у життєвому циклі різних класів програмних систем контролю (в тому числі для атестації та сертифікації), оскільки будь-які інформаційні системи контролю характеризуються наявністю об’єкта контролю, що контролюється сукупністю параметрів, які вимірюються за допомогою параметричної інформації вимірювальних приладів. Отримані результати також можуть бути застосовані розробниками для створення власної системи управління якістю будь-яких програмних систем контролю в різних предметних галузях.

Подальші дослідження пропонується проводити у напрямку проведення більш глибокого аналізу технології інтегрального оцінювання рівня якості ПС, особливо в частині нормування і нормалізації метрик атрибутів якості з метою їх уніфікації.