A vasútiparban használt beágyazott termékek fejlesztésének szakmai kihívásai

iho/vasút   ·   2023.09.25. 15:00
00_knorr_beagyazott

Egy vasúti szerelvényen számos beágyazott elektronikai rendszer üzemel, amelyek a szerelvény különböző alegységeinek működtetéséért felelnek. Ezen termékek fejlesztése rengeteg kihívást hordoz magában, ilyenek például a piacra kerülési idő, az elavulás kérdése vagy a kiberbiztonság. A Knorr-Bremse Budapest mérnökei segítségével bepillantást kaphatunk erre a területre is.

Autonóm működésű rendszerek

A beágyazott rendszerek autonóm működésű rendszerek, amelyek ugyanakkor intenzív kommunikációs kapcsolatban lehetnek a külvilággal és a környezetükkel is. A vasútiparban sincs ez másként, ahol egy szerelvényen számtalan beágyazott rendszer üzemel, mint például a fékezést vezérlő egységek, a hűtő-fűtő alrendszer, az ajtók működtetését végző kártyák, a világításért, utastájékoztatásért vagy éppen a hajtásért felelős elemek.

A beágyazott termékek fejlesztésével kapcsolatban számos szakmai kihívással találkozhatunk, amelyek közül bemutatjuk a legaktuálisabbakat a fékvezérlés példáján keresztül.

Kihívások

A fékvezérlő elektronikai egységek biztonságkritikus funkciókat látnak el, ezért egy ilyen funkció részleges vagy teljes kiesése, illetve hibás működése szélsőséges esetben fatális következményekkel is járhat. Ahhoz, hogy ezt elkerüljük, a fejlesztés minden fázisa – a rendszerkoncepciótól a teljes validációig – szigorú folyamatok szerint történik, nemzetközi normák és belső szabványok által kötelezően előírt technikák és tevékenységek alkalmazásával, ráadásul a belső utasítások elvárásai sok esetben szigorúbbak a vonatkozó szabványoknál. Ez az erősen folyamatorientált megközelítés lassítja a termékek piacra kerülését, ami komoly kihívást okoz a vevői szállítási elvárásoknak való megfelelésben. Létezik azonban néhány bevált megoldás, amivel csökkenthető a fejlesztési idő, ilyen például a teljesen párhuzamosan végzett hardver- és szoftverfejlesztés, vagy a már kész modulok nagyobb arányú újrafelhasználása.

A fékvezérlés elemeit – az elektronikát is beleértve – több évtizedes üzemszerű működésre tervezik, amely vállalati szintű stratégiát igényel a hardveres és szoftveres komponensek elavulásának menedzselésére. Ez az úgynevezett Obsolescence Management. Az elektronikai alkatrészek jellemzően maximum 15 évig érhetőek el a piacon, így egy vezérlőnek a teljes gyártási élettartama alatt szinte az összes eleme kicserélődik. Emiatt a tervezés során kiemelt cél, hogy a folyamat egyszerűsítése érdekében olyan architektúrákat alakítsanak ki, amelyek biztosítják, hogy az ilyen változtatások ne járjanak együtt szoftvermódosítással. Az elavulás a hardveren túl a támogató eszközparkot is érinti; gondoljunk csak arra, hogy egy, a '90-es években használt fordító esetében karbantartási célokra biztosítani kell a működőképes környezetet napjainkban is.

A vonatok fékrendszereinek elektronikus vezérlői biztonságkritikus elemek, ezért tervezésük, fejlesztésük során a szabványnál szigorúbb előírásokat alkalmaznak

További komoly kihívás a módosítások költségének csökkentése, legyen az tervezett vagy rendkívüli. Ennek a teljes ellátási láncon megjelenő összes ráfordítása jelentős. Szoftveres hiba esetén például a javítás után ismét tesztelni és minősíteni kell a programot, majd kiadás után gondoskodni a gyártásba vezetésről, és amennyiben szükséges, a már kiszállított egységek frissítéséről. Mindez a sokszereplős vasúti piacon különösen bonyolult folyamat, többek között ezért sem lazítható a szigorú folyamatok szerinti működés.

Új technológiák, új kompetenciák

Az Ethernet-alapú hálózatok uralkodóvá válása a fékvezérlő rendszerekben is hozott új lehetőségeket és kihívásokat. A Knorr-Bremse számára is központi téma a megfelelő kiberbiztonsági szint megteremtése, aminek menedzselése és a fejlesztési folyamatba való beépítése teljesen új kompetenciákat igényel. Ennek eredményeképpen az életciklus különböző fázisai olyan új elemekkel bővülnek, mint például kockázatanalízis a tervezés során, kiegészítő kódolási szabályok alkalmazása az implementációs fázisban, penetrációs tesztelés a rendszerteszteléssel együtt, vagy éppen a folyamatos, a fejlesztés lezárulta után is zajló sebezhetőségi monitoring.

Különös körültekintést igényel mindez, hiszen a vezérlőszoftverek nem csak saját fejlesztésű komponensekből állnak, hanem egyre nagyobb arányban tartalmaznak harmadik féltől származó elemeket is, amikre szintén vonatkoznak a megfelelőségi irányelvek. Ráadásul a harmadik féltől származó szoftvereknek is kompatibilisnek kell lenniük a vonatkozó licencfeltételekkel, ami sok esetben a fejlesztést végző csapatok mellett a termékmenedzserek, projektvezetők és vállalati jogászok mélyebb bevonását is szükségessé teszi.

Mindezekből jól látható, hogy számos izgalmas kihívást tartogat a beágyazott rendszerek fejlesztése a Knorr-Bremse égisze alatt, ami folyamatos és gyors igazodást igényel a fejlesztői osztályoktól a vevői követelményekhez és szabványi előírásokhoz, tartva az elvárt minőséget és megtérülést.

Nyitóképünkön: az Ethernet-hálózatok elterjedése kiberbiztonsági kihívásokat is tartogat, amelyekre kiegészítő kódolási szabályokkal reagálnak

* * *

Indóház Online – Hivatalos oldal: hogy ne maradj le semmiről, ami a földön, a föld alatt, a síneken, a vízen vagy a levegőben történik. Csatlakozz hozzánk! Klikk, és like a Facebookon!

Kapcsolódó hírek

Vasút Repülés Hajózás Nagyvasút Légiközlekedés Belvíz

Brüsszel döntött: 2040-ig el kell készülnie a Budapest–Bukarest NSV-nek

iho.hu   ·   2024.06.17. 11:45

Jóváhagyták a TEN-T transzeurópai közlekedési hálózat fejlesztésére vonatkozó új uniós rendeletet, benne a magyar és a román főváros közötti nagy sebességű vasút megépítésére vonatkozó passzust. A döntés végleges, a hálózatot három lépésben fejlesztik tökélyre, a végső határidő 2050.