Aula sobre Controle da Gestão de Software
Introdução
Esta aula aborda os conceitos fundamentais sobre controle e gestão de software em aeronaves, baseado na Aula 09. O conteúdo é essencial para quem vai prestar a banca da ANAC e para compreender como os softwares aeronáuticos são classificados, certificados e gerenciados durante o ciclo de vida da aeronave.
1. CLASSIFICAÇÃO DE SOFTWARE (SOFTWARE CLASSIFICATION)
1.1 Conceito Geral
A classificação de software em aeronaves é um sistema padronizado que categoriza os diferentes tipos de software embarcados de acordo com sua criticidade e impacto na segurança de voo. Esta classificação é fundamental para determinar os requisitos de certificação, teste e manutenção.
1.2 Níveis de Criticidade
Os softwares aeronáuticos são classificados em cinco níveis principais, do mais crítico ao menos crítico:
Nível A (Alfa) – Catastrófico
- Falha pode causar perda da aeronave e/ou fatalidades
- Probabilidade de falha: < 10⁻⁹ por hora de voo (extremamente improvável)
- Equivale a aproximadamente 0,001% de chance de falha
- Requer os mais rigorosos processos de certificação e teste
Nível B (Bravo) – Severo
- Falha pode causar danos significativos e lesões
- Impacto severo na operação da aeronave
- Requer processos rigorosos de certificação
Nível C (Charlie) – Maior
- Falha causa impacto maior na operação
- Pode afetar sistemas importantes mas não críticos
- Processos de certificação moderadamente rigorosos
Nível D (Delta) – Menor
- Falha causa impacto pequeno na operação
- Afeta principalmente conforto e conveniência
- Processos de certificação menos rigorosos
Nível E (Echo) – Sem Efeito
- Falha não afeta a operação da aeronave
- Impacto mínimo ou nulo na segurança
- Requisitos de certificação básicos
2. EXEMPLOS DE SOFTWARE POR NÍVEIS (EXAMPLES OF SOFTWARE LEVELS)
2.1 Software Nível A (Críticos)
- GPS (Global Positioning System): Sistema de navegação primário
- Sistemas de Controle de Voo: Software que controla superfícies de comando
- FMS (Flight Management System): Gerenciamento de voo automatizado
- Controle Digital de Motor: Software de gerenciamento de propulsão
2.2 Software Nível B (Severos)
- TCAS (Traffic Collision Avoidance System): Sistema anticolisão
- ADSB (Automatic Dependent Surveillance-Broadcast): Sistema de vigilância
- Displays de Voo (MFD/PFD): Unidades de apresentação de dados
- Sistemas de Alerta e Aviso: Software de monitoramento crítico
2.3 Software Nível C (Maiores)
- DME (Distance Measuring Equipment): Equipamento de medição de distância
- Sistemas de Navegação Secundários: Backup de navegação
- Sistemas de Monitoramento de Motores: Monitoramento não crítico
2.4 Software Nível D (Menores)
- VHF (Very High Frequency): Sistemas de comunicação
- Sistemas de Iluminação: Controle de luzes da aeronave
- Sistemas de Ar Condicionado: Controle ambiental
2.5 Software Nível E (Sem Efeito)
- Sistemas de Entretenimento: Filmes, jogos, música
- Sistemas de Informação ao Passageiro: Mapas de voo, informações gerais
- Sistemas de Conectividade: Wi-Fi, comunicações não críticas
3. PROCESSO DE CERTIFICAÇÃO DE SOFTWARE (SOFTWARE CERTIFICATION PROCESS)
3.1 Importância da Certificação
O processo de certificação de software aeronáutico é regulamentado por normas internacionais rigorosas que garantem que todos os softwares embarcados atendam aos requisitos de segurança e confiabilidade necessários para a aviação.
3.2 Etapas do Processo
- Análise de Requisitos: Definição clara dos requisitos funcionais e de segurança
- Design e Desenvolvimento: Criação do software seguindo padrões aeronáuticos
- Verificação e Validação: Testes extensivos para confirmar funcionamento correto
- Documentação: Criação de documentação completa para certificação
- Aprovação Regulatória: Revisão e aprovação pelas autoridades competentes
- Manutenção Continuada: Monitoramento e atualizações durante o ciclo de vida
3.3 Normas Aplicáveis
- DO-178C: Padrão para desenvolvimento de software aeronáutico
- DO-254: Padrão para hardware eletrônico aeronáutico
- ARP4754A: Diretrizes para desenvolvimento de sistemas aeronáuticos
- Regulamentações Nacionais: ANAC, FAA, EASA, etc.
4. ATUALIZAÇÃO DE SOFTWARE (SOFTWARE UPGRADING)
4.1 Conceito de Field Loadable Software (FLS)
Definição: Field Loadable Software (FLS) é código executável (programas de computador) que pode ser carregado em um sistema de computador enquanto o sistema está instalado na aeronave.
Características Principais:
- Pode ser carregado por técnicos/mecânicos de manutenção
- Deve seguir procedimentos definidos no manual de manutenção
- Permite atualizações sem remoção de equipamentos da aeronave
- Facilita correções de bugs e melhorias funcionais
4.2 Importância do FLS
- Eficiência Operacional: Reduz tempo de manutenção
- Flexibilidade: Permite atualizações rápidas
- Economia: Evita substituição de hardware
- Segurança: Mantém software atualizado com correções
5. TIPOS DE FIELD LOADABLE SOFTWARE (FLS)
O FLS é dividido em três categorias principais, cada uma com características e aplicações específicas:
5.1 LSAP – Loadable Software Aircraft Parts
Definição: Software que é obrigatório para atender a requisitos específicos de aeronavegabilidade ou regulamentações operacionais.
Características:
- Obrigatório por lei/regulamentação
- Requerido pelas autoridades de aviação civil
- Crítico para certificação da aeronave
- Não pode ser removido sem afetar a certificação
Exemplos Práticos:
- EEC (Electronic Engine Controls): Controles eletrônicos de motor
- DFDAU (Digital Flight Data Acquisition Units): Unidades de aquisição de dados de voo
- ECU (Electronic Control Units) da APU: Unidades de controle eletrônico da unidade de potência auxiliar
- FGC (Flight Guidance Computers): Computadores de orientação de voo
Aplicação: Sistemas críticos que devem estar presentes para que a aeronave seja considerada aeronavegável.
5.2 UMS – User Modifiable Software
Definição: Software declarado pelo detentor do Certificado de Tipo da aeronave (ou Certificado de Tipo Suplementar) como sendo destinado à modificação dentro das limitações estabelecidas durante a certificação.
Características:
- Opcional pelo fabricante
- Declarado durante o processo de certificação
- Pode ser modificado dentro de limites pré-definidos
- Não é obrigatório para aeronavegabilidade
Exemplos Práticos:
- ACMS (Aircraft Condition Monitoring Systems): Sistemas de monitoramento de condição da aeronave
- IFE (In-Flight Entertainment Systems): Sistemas de entretenimento em voo
Aplicação: Sistemas que melhoram a experiência operacional mas não são essenciais para a segurança básica de voo.
5.3 OSS – Option Selectable Software
Definição: Software que contém componentes aprovados e validados, e combinações de componentes que podem ser ativados ou modificados pelo operador da aeronave dentro dos limites definidos pelo Certificado de Tipo ou Certificado de Tipo Suplementar.
Características:
- Modificável pelo operador
- Flexibilidade máxima de configuração
- Componentes pré-aprovados e validados
- Operador decide configuração final
Exemplos Práticos:
- IMA (Integrated Modular Avionics) Units: Unidades de aviônicos modulares integrados
Aplicação: Sistemas modulares que permitem personalização conforme necessidades específicas do operador.
6. COMPARAÇÃO ENTRE OS TIPOS DE FLS
| Aspecto | LSAP | UMS | OSS |
|---|---|---|---|
| Obrigatoriedade | Obrigatório (regulamentação) | Opcional (fabricante) | Opcional (operador) |
| Quem Define | Autoridade de aviação civil | Fabricante da aeronave | Operador da aeronave |
| Modificabilidade | Limitada | Dentro de limites pré-definidos | Flexível dentro de componentes aprovados |
| Impacto na Certificação | Crítico | Declarado | Configurável |
| Exemplos | Controles de motor, FDR | Entretenimento, ACMS | Sistemas IMA |
7. PROCEDIMENTOS DE ATUALIZAÇÃO
7.1 Responsabilidades
- Técnicos/Mecânicos: Executam a atualização seguindo procedimentos
- Manual de Manutenção: Fornece procedimentos detalhados
- Controle de Qualidade: Verifica integridade da atualização
- Documentação: Registra todas as modificações realizadas
7.2 Processo Típico de Atualização
- Verificação de Compatibilidade: Confirmar versão e compatibilidade
- Preparação da Aeronave: Energização e configuração inicial
- Backup de Dados: Salvamento da configuração atual
- Carregamento: Instalação do novo software via interface apropriada
- Verificação: Testes funcionais para confirmar operação correta
- Documentação: Registro da atualização nos logs de manutenção
7.3 Ferramentas Utilizadas
- PMAT (Portable Maintenance Access Terminal): Terminal portátil de acesso
- Laptops Especializados: Computadores com software específico
- Interfaces de Dados: Cabos e conectores apropriados
- Software de Diagnóstico: Ferramentas de verificação e teste
8. CONSIDERAÇÕES IMPORTANTES
8.1 Segurança
- Todas as atualizações devem seguir procedimentos aprovados
- Verificação obrigatória após cada atualização
- Backup sempre necessário antes de modificações
- Documentação completa de todas as alterações
8.2 Conformidade Regulatória
- Manter conformidade com certificações vigentes
- Respeitar limitações estabelecidas pelos fabricantes
- Seguir diretrizes das autoridades de aviação civil
- Manter rastreabilidade de todas as modificações
8.3 Gestão de Configuração
- Controle rigoroso de versões de software
- Compatibilidade entre diferentes sistemas
- Sincronização de atualizações em frotas
- Planejamento de atualizações preventivas
GLOSSÁRIO
Aeronavegabilidade (Airworthiness)
Condição de uma aeronave que atende a todos os requisitos de segurança estabelecidos pelas autoridades de aviação civil para operação segura. No contexto de software, refere-se aos requisitos que os softwares embarcados devem cumprir para que a aeronave seja considerada segura para voo.
Certificação de Software
Processo formal pelo qual um software aeronáutico é avaliado e aprovado pelas autoridades reguladoras. Inclui verificação de que o software atende a todos os requisitos de segurança, funcionalidade e confiabilidade estabelecidos pelas normas aplicáveis.
Certificado de Tipo (Type Certificate – TC)
Documento oficial emitido por uma autoridade de aviação civil que certifica que um projeto de aeronave atende aos requisitos de aeronavegabilidade. Define as especificações aprovadas para aquele tipo de aeronave, incluindo softwares embarcados.
Certificado de Tipo Suplementar (Supplementary Type Certificate – STC)
Certificado que aprova modificações em uma aeronave já certificada. Permite adicionar, modificar ou remover equipamentos e softwares da configuração original aprovada.
Criticidade de Software
Medida do impacto potencial que a falha de um software pode ter na segurança de voo. Determina os requisitos de desenvolvimento, teste e certificação que devem ser aplicados ao software.
Falha Catastrófica
Tipo de falha que pode resultar em múltiplas fatalidades, geralmente com perda da aeronave. Representa o nível mais alto de criticidade na classificação de software aeronáutico.
Field Loadable Software (FLS)
Software que pode ser carregado ou atualizado em sistemas da aeronave enquanto os equipamentos permanecem instalados na aeronave, sem necessidade de remoção para oficina especializada.
Probabilidade de Falha
Medida estatística da chance de um software falhar durante um período específico de operação, geralmente expressa como falhas por hora de voo. Usada para determinar se um software atende aos requisitos de confiabilidade de sua classificação.
Redundância
Implementação de múltiplas versões ou cópias de um sistema crítico para garantir que, se uma falhar, outras possam assumir suas funções. O nível de redundância é proporcional à criticidade do sistema.
Software Embarcado (Embedded Software)
Software que reside permanentemente em hardware específico da aeronave e controla funções operacionais da aeronave. Diferente de software de aplicação geral, é dedicado a funções específicas da aviação.
NÍVEIS DE CLASSIFICAÇÃO
Nível A (Alfa) – Catastrófico
Classificação mais crítica de software aeronáutico. Falha pode causar perda da aeronave e/ou múltiplas fatalidades. Probabilidade de falha deve ser menor que 10⁻⁹ por hora de voo (extremamente improvável). Exemplos: GPS, AHRS, sistemas de controle de voo.
Nível B (Bravo) – Severo/Perigoso
Segunda classificação mais crítica. Falha pode impedir a tripulação de executar suas tarefas essenciais ou causar ferimentos graves/fatais em alguns ocupantes. Probabilidade entre 10⁻⁷ e 10⁻⁹ por hora de voo. Exemplos: TCAS, displays de voo.
Nível C (Charlie) – Maior
Classificação intermediária. Falha prejudica significativamente a eficiência da tripulação e pode causar desconforto aos ocupantes, incluindo ferimentos. Probabilidade entre 10⁻⁵ e 10⁻⁷ por hora de voo. Exemplos: DME, comunicações VHF.
Nível D (Delta) – Menor
Segunda classificação menos crítica. Falha causa carga de trabalho adicional dentro das capacidades da tripulação e algum inconveniente aos ocupantes. Probabilidade maior que 10⁻⁵ por hora de voo. Exemplos: radar meteorológico, sistemas de manutenção.
Nível E (Echo) – Sem Efeito
Classificação menos crítica. Falha não tem efeito na operação da aeronave ou na segurança de voo. Probabilidade não é regulamentada. Exemplos: sistemas de entretenimento, conectividade não essencial.
TIPOS DE SOFTWARE FLS
LSAP – Loadable Software Aircraft Parts
Software obrigatório que deve estar presente na aeronave para atender requisitos específicos de aeronavegabilidade ou regulamentações operacionais. Definido por autoridades de aviação civil. Não pode ser removido sem afetar a certificação da aeronave. Exemplos: controles eletrônicos de motor, sistemas de gravação de dados de voo.
UMS – User Modifiable Software
Software declarado pelo detentor do certificado de tipo como sendo destinado à modificação dentro de limitações estabelecidas durante a certificação. Opcional, escolhido pelo fabricante durante o projeto da aeronave. Pode ser modificado dentro de parâmetros pré-definidos. Exemplos: sistemas de entretenimento, monitoramento de condição da aeronave.
OSS – Option Selectable Software
Software que contém componentes aprovados e validados que podem ser ativados ou modificados pelo operador da aeronave dentro de limites definidos pelo certificado de tipo. Oferece máxima flexibilidade ao operador para personalizar sistemas conforme suas necessidades específicas. Exemplos: sistemas IMA configuráveis.
SISTEMAS DE NAVEGAÇÃO
AHRS – Attitude and Heading Reference System
Sistema de referência de atitude e direção que fornece informações precisas sobre a orientação da aeronave no espaço tridimensional. Mede e calcula ângulos de inclinação (pitch), rolagem (roll) e direção (yaw). Essencial para pilotagem por instrumentos e operação de sistemas automatizados. Classificação típica: Nível A.
ADF – Automatic Direction Finder
Sistema de radionavegação que determina automaticamente a direção relativa de uma estação de rádio transmissora. Utiliza sinais de radiofarol não-direcional (NDB) para navegação. Embora considerado sistema legado, ainda é usado como backup em muitas aeronaves. Classificação típica: Nível A (quando usado como sistema primário).
DME – Distance Measuring Equipment
Equipamento que mede a distância entre a aeronave e uma estação de solo através da medição do tempo de ida e volta de sinais de rádio. Funciona em conjunto com sistemas VOR ou ILS para fornecer informações completas de posição. Classificação típica: Nível C.
FLS – Flight Management System Landing System
Componente do sistema de gerenciamento de voo responsável por procedimentos de aproximação e pouso automatizados. Integra informações de múltiplos sensores para guiar a aeronave durante fases críticas do voo. Classificação típica: Nível A.
GPS – Global Positioning System
Sistema de navegação por satélite que fornece informações precisas de posição, velocidade e tempo em qualquer lugar do mundo. Tornou-se o sistema primário de navegação na aviação moderna. Oferece precisão superior aos sistemas terrestres tradicionais. Classificação típica: Nível A.
ILS – Instrument Landing System
Sistema de navegação de precisão que guia aeronaves durante aproximação e pouso em condições de baixa visibilidade. Utiliza sinais de rádio para fornecer orientação lateral (localizer) e vertical (glide slope). Padrão internacional para pousos de precisão. Classificação típica: Nível A.
MLS – Microwave Landing System
Sistema de pouso por microondas projetado para substituir o ILS. Oferece maior flexibilidade de trajetórias de aproximação e melhor resistência a interferências. Implementação limitada devido ao sucesso do GPS. Classificação típica: Nível A.
SATNAV – Satellite Navigation
Termo genérico para sistemas de navegação baseados em satélites, incluindo GPS, GLONASS, Galileo e BeiDou. Representa a evolução da navegação aérea para sistemas globais de alta precisão. Classificação típica: Nível A.
VOR – VHF Omnidirectional Range
Sistema de radionavegação que fornece informações de direção (bearing) de uma estação de solo. Transmite sinais em todas as direções (omnidirecional) permitindo que aeronaves determinem sua posição relativa. Sistema fundamental da navegação aérea por décadas. Classificação típica: Nível A (quando primário).
SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO
ADSB – Automatic Dependent Surveillance-Broadcast
Sistema de vigilância que transmite automaticamente informações da aeronave (posição, velocidade, identificação) para outras aeronaves e estações de solo. “Dependente” porque depende de sistemas de navegação da aeronave para obter dados de posição. Melhora a consciência situacional e eficiência do tráfego aéreo. Classificação típica: Nível B.
Transponder
Equipamento que responde automaticamente a sinais de interrogação de radares de controle de tráfego aéreo. Transmite código de identificação, altitude e outras informações. Essencial para identificação e rastreamento de aeronaves pelo ATC. Versões modernas incluem capacidade ADSB. Classificação típica: Nível B.
VHF – Very High Frequency
Faixa de frequência de rádio (30-300 MHz) usada para comunicações de voz entre aeronaves e controle de tráfego aéreo. Comunicação primária para coordenação de voo, autorizações e informações operacionais. Alcance limitado pela linha de visada. Classificação típica: Nível C.
SISTEMAS DE SEGURANÇA
TCAS – Traffic Collision Avoidance System
Sistema ativo de prevenção de colisões que monitora o tráfego aéreo próximo e fornece alertas e orientações de manobra para evitar colisões. Opera independentemente do controle de tráfego aéreo. Obrigatório em aeronaves comerciais. Duas versões principais: TCAS I (apenas alertas) e TCAS II (alertas + orientações). Classificação típica: Nível B.
Weather Radar
Sistema de radar instalado na aeronave para detectar precipitação e turbulência atmosférica. Permite que pilotos identifiquem e evitem condições meteorológicas perigosas. Essencial para segurança de voo, mas existem fontes alternativas de informação meteorológica. Classificação típica: Nível D.
SISTEMAS DE DISPLAYS E INTERFACE
CFDIU – Centralized Fault Display Interface Unit
Unidade de interface que centraliza e apresenta informações sobre falhas e alertas de sistemas da aeronave. Integra dados de múltiplos sistemas para fornecer visão consolidada do status da aeronave. Facilita diagnóstico e tomada de decisões pela tripulação. Classificação típica: Nível D.
Flight Displays
Termo genérico para telas eletrônicas que apresentam informações de voo à tripulação. Inclui displays primários de voo (PFD) e displays multifuncionais (MFD). Substituíram instrumentos analógicos tradicionais. Interface crítica entre sistemas da aeronave e tripulação. Classificação típica: Nível B.
MFD – Multi-Function Display
Display eletrônico que pode apresentar múltiplos tipos de informação (navegação, meteorologia, sistemas da aeronave) conforme seleção da tripulação. Oferece flexibilidade e reduz número de instrumentos necessários no cockpit. Classificação típica: Nível B.
PFD – Primary Flight Display
Display eletrônico que apresenta informações essenciais de voo (atitude, altitude, velocidade, direção) de forma integrada. Substitui instrumentos primários de voo tradicionais. Interface crítica para pilotagem por instrumentos. Classificação típica: Nível B.
