СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМЫ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯМИ И ПРОЦЕДУРАМИ НА ЛЕТАТЕЛЬНОМ АППАРАТЕ
METHOD AND APPARATUS FOR DEVELOPING AN AIRCRAFT WARNINGS AND PROCEDURES CONTROL SYSTEM

Областью изобретения является система для управления предупреждениями и электронными процедурами для летательного аппарата, также обозначаемая как система предупреждений в полете или (FWS, Flight Warning System) или система оповещения экипажа (CAS, Crew Alerting System).
Система управления предупреждениями и электронными процедурами для летательного аппарата является системой в основе летательного аппарата. Ввиду своей функциональности она подключена практически ко всему электронному оборудованию на летательном аппарате, такому как система управления подачей топлива, электросистема или гидравлическая система. Это оборудование, которое идентифицировано международной комиссией АТА, сокращение для Air Transport Association (ассоциация воздушного транспорта) (впоследствии обозначаемое оборудованием АТА), совершенствуется в направлении разработки воздушного судна, в зависимости, в частности, от интерфейсов между оборудованием АТА и от динамического поведения сигналов, отправленных этим оборудованием ATA. Такая система FWS указывает пилоту процедуры, которым следует следовать для управления летательным аппаратом в штатных и нештатных режимах. Количественно эта система обычно управляет 5000 сигналами на летательном аппарате (из которых возникают предупреждения и процедуры), 1000 предупреждениями, предназначенными для экипажа, 1000 процедурами, приложенными к этим предупреждениям.
Доводка FWS продолжается вплоть до полетов, предшествующих сертификационным полетам.
Поэтому, FWS из-за своего центрального положения непрерывно модифицируется и обновляется в течение разработки летательного аппарата, но в особенности "на финальной прямой" перед сертификацией.
Разработка FWS, другими словами развитие ее реализации, является объектом для множества итераций разработки программного обеспечения и в настоящее время выполняется эмпирическим образом на основе:
- сведений о поведении различных типов оборудования АТА, и событий, серьезно воздействующих на это оборудование и в общем случае на летательный аппарат, и
- создания стандартных процедур,
это имеет место относительно поздно при планировании разработки летательного аппарата. Более того, большая часть проверки реализации выполняется на "испытательном стенде законченной системы" или на самом тестовом летательном аппарате, блокируя эти немногочисленные ресурсы, которые являются высоко востребованными еще где-либо.
Цель настоящего изобретения - устранить эти недостатки.
Более точно, задача изобретения представляет собой способ для разработки системы для управления предупреждениями и электронными процедурами для летательного аппарата. Главным образом он характеризуется тем, что система для управления предупреждениями и процедурами содержит базу данных параметров, относящихся к предупреждениям, а также к логике и процедурам, ассоциированных с этими предупреждениями, и тем, что летательный аппарат содержит несколько типов оборудования АТА, причем способ содержит этап для определения и для вычисления критериев завершенности для разработки, который содержит в этом порядке следующие подэтапы:
- А1) проверка предупреждений в базе данных для каждого блока оборудования АТА относительно заранее заданного списка обязательных предупреждений, затем определение и вычисление критерия С1 завершенности для этого подэтапа,
- А2) если С1 > первого предварительно заданного порогового значения, проверка того, что эти предупреждения являются полными в отношении предварительно заданного списка предупреждений для каждого блока оборудования АТА, затем определение и вычисление критерия С2 завершенности для этого подэтапа,
- А3) если С2 > второго предварительно заданного порогового значения, проверка того, что эти предупреждения в базе данных являются полными в отношении предварительно заданного списка общих предупреждений, затем определение и вычисление критерия С3 завершенности для этого подэтапа,
- В1) если С3 > третьего предварительно заданного порогового значения, проверка взаимной согласованности логики для предупреждений и зависимое от времени фильтрование предупреждений, допущенных после этой проверки, затем определение и вычисление критерия С4 завершенности для этого подэтапа,
- B2) если С4 > четвертого предварительно заданного порогового значения, определение нештатных состояний летательного аппарата, проверка согласованности логики для предупреждений в качестве функции этих нештатных состояний, затем определение и вычисление критерия С5 завершенности для этого подэтапа,
- В3) если С5 > пятого предварительно заданного порогового значения, определение фаз полета летательного аппарата, проверка согласованности логики для предупреждений в качестве функции фаз полета и в зависимости от дополнительного оборудования на летательном аппарате, затем определение и вычисление критерия С6 завершенности для этого подэтапа,
- В4) если С6 > шестого предварительно заданного порогового значения, формирование информации для отображения на экране системы для управления предупреждениями и процедурами, проверка согласованности этой информации с информацией, сформированной для отображения на по меньшей мере одном другом оборудовании на летательном аппарате, затем определение и вычисление критерия С7 завершенности для этого подэтапа,
- С1) если С7 > седьмого предварительно заданного порогового значения, проверка существования процедур и эксплуатационная проверка процедур, затем определение и вычисление критерия С9 завершенности для этого подэтапа,
- С2) если С9 > девятого предварительно заданного порогового значения, для каждого предупреждения анализ его логики в отношении его процедуры, затем определение и вычисление критерия С10 завершенности для этого подэтапа, причем система для управления предупреждениями и процедурами является полностью настроенной, когда С10 > десятого предварительно заданного порогового значения.
Эти подэтапы направляют ответственного за разработку пользователя постепенным образом так, чтобы выполнять проверки в оптимальном порядке в терминах рабочей нагрузки и в отношении всего процесса разработки летательного аппарата, и в то же время определяя измеримые критерии, специфичные для FWS, которые позволяют пользователю измерить текущее состояние завершенности, не прибегая к реальным испытаниям на летательном аппарате или на испытательном стенде за исключением случая последнего средства.
Предпочтительно способ дополнительно содержит следом за этапами А и В подэтап В5) для подтверждения параметров базы данных на летательном аппарате или на испытательном стенде в реальных условиях, затем определение и вычисление критерия С8 завершенности для этого подэтапа.
Другая задача изобретения представляет собой устройство для настройки системы для управления предупреждениями и электронными процедурами для летательного аппарата, содержащего оборудование, характеризующееся тем, что оно содержит имитатор, содержащий:
- блок для хранения файлов данных и исполняемых файлов приложений,
○ причем файлы данных представляют собой:
▪ файл с моделями поведения оборудования летательного аппарата, включающий спецификации для каждого блока оборудования,
▪ предварительно заданный список предупреждений для каждого блока оборудования,
▪ предварительно заданный список общих предупреждений,
▪ базу данных параметров,
○ причем исполняемые приложения представляют собой:
▪ сертифицированное приложение системы для управления предупреждениями и процедурами, и
▪ приложение для разработки системы для управления предупреждениями и процедурами, выполненное для реализации способа, такого как описан выше,
- интерфейсы человек-машина, содержащие мышь и/или клавиатуру и экран для отображения информации, приходящей от приложения разработки и для ввода команд моделирования и информации для приложения разработки во взаимодействии с мышью и/или клавиатурой,
- центральный процессор, соединенный с блоком памяти и с интерфейсами человек-машина, выполненный для выполнения исполняемых приложений.
Другие признаки и преимущества изобретения станут более очевидными при прочтении подробного описания, которое следует ниже, представленного в качестве неограничивающего примера, обращаясь к прилагаемым чертежам, на которых:
Фиг.1 представляет собой один пример представления уровня завершенности разработки FWS в форме критериев завершенности для каждого подэтапа, выраженного как процент завершенности,
на Фиг.2 схематично показан один пример устройства для разработки FWS согласно изобретению,
на Фиг.3 схематично показан один пример использования устройства для разработки FWS согласно изобретению.
На всех чертежах одинаковые элементы идентифицированы одинаковыми ссылочными позициями.
Способ для разработки FWS согласно изобретению содержит этап, позволяющий пользователю измерить состояние завершенности этой разработки. Сам этот этап содержит подэтапы, которые направляют пользователя постепенным образом так, чтобы выполнять проверки в оптимальном порядке в терминах рабочей нагрузки и в отношении общего процесса разработки летательного аппарата, в то же время, определяя и вычисляя для каждого подэтапа измеримый критерий завершенности. Один пример таких критериев представлен на Фиг.1.
Три категории подэтапов различаются в зависимости от того, относятся ли они к:
- А) Полноте предупреждений,
- B) Их взаимной согласованности или отношению к различным состояниям или фазам полета летательного аппарата,
- C) Согласованности каждого предупреждения со своей процедурой.
Далее будут подробно описаны эти подэтапы, которые выполняются в последующем порядке.
А) Полнота предупреждений.
A1) Проверка для каждого блока оборудования АТА, что все предупреждения в базе данных корректно определены и квалифицированы в отношении заранее заданного списка обязательных предупреждений, таких как те, которые включены в циркуляр CS25 или в любой другой список требуемого минимума. Затем определение и вычисление критерия С1 завершенности для этого подэтапа, также обозначаемого критерием реализации для этого подэтапа. Такой критерий С1, например, определяется:
количеством определенных и квалифицированных предупреждений/количеством обязательных предупреждений.
А2) если С1 > первого предварительно заданного порогового значения, проверка, что эти предупреждения являются полными в отношении предварительно заданного списка предупреждений для каждого блока оборудования АТА, называемого списком FHA, акроним для "Fault Hazard Analysis" (анализ неисправностей и опасностей), специфичного для производителя авиационной конструкции: на практике осуществляется объяснение отсутствия предупреждений относительно этого списка. Затем определение и вычисление критерия С2 завершенности для этого подэтапа. Критерий С2, который может быть разделен на столько же критериев, сколько блоков оборудования АТА, например, определяется: количеством предупреждений, определенных для каждого блока оборудования АТА/количеством предупреждений в списке FHA для каждого блока оборудования АТА.
А3) если С2 > второго предварительно заданного порогового значения, проверка, что эти предупреждения являются полными в отношении предварительно заданного списка предупреждений для летательного аппарата, называемого списком FHA, специфичным для летательного аппарата: на практике осуществляется объяснение отсутствия предупреждений относительно этого списка. Затем определение и вычисление критерия С3 завершенности для этого подэтапа. Этот критерий С3, например, определяется:
общим числом предупреждений, определенным для летательного аппарата/общим числом предупреждений в списке FHA для летательного аппарата.
Эти три критерия С1, С2, С3 вычисляются автоматически устройством для разработки FWS, описанным ниже.
B) Согласованность условий применения предупреждений; поскольку эти условия выражены в форме булевой логики, это также называется согласованностью определения логики для предупреждений.
В1) если С3 > третьего предварительно заданного порогового значения, проверка взаимной согласованности логики для предупреждений. Здесь общие режимы автоматически анализируются парами предупреждений на события, вызывающие их, настолько, чтобы устранять нежелаемые общие режимы (двойного использования); идея связанности между предупреждениями также, рассматривается, например, в случае множественных неисправностей, а также зависящего от времени фильтрования по продолжительности предупреждения.
Затем определение и вычисление критерия С4 завершенности для этого подэтапа; он типично представляет собой декларативный критерий, указывающий отношение между количеством протестированных неисправностей и количеством идентифицированных исключений. Эти исключения определяются в соответствии с "величиной избыточности в оборудовании" и с критичностью предупреждений. Этот критерий будет проинформирован пользователем, ответственным за разработку FWS или автоматически (как для С1, С2 или С3).
В2) если С4 > четвертого предварительно заданного порогового значения, проверка согласованности логики для предупреждений в отношении нештатных состояний летательного аппарата (переходных состояний летательного аппарата: запусков двигателя, неисправностей электрической цепи и т.д.). Это представляет собой подэтап реабилитации, имеющий своей целью обнаружить случайное запрещение предупреждений в течение переходных фаз и устранить эти переходные состояния посредством зависящего от времени моделирования с моделями поведения оборудования АТА. Например, на фазе взлета некоторые предупреждения скрыты, поскольку они не требуют какого-либо незамедлительного действия пилота. Затем определение и вычисление критерия С5 завершенности для этого подэтапа. С5, который, например, определен сравнением предупреждений по отношению к ожидаемому состоянию, определенному пользователем ответственным за установку FWS, и представляет собой декларативный критерий, указывающий отношение между количеством протестированных-подтвержденных нештатных состояний и количеством проблемных нештатных состояний, о которых будет проинформировано пользователем или автоматически.
В3) если С5 > пятого предварительно заданного порогового значения, проверка согласованности логики для предупреждений в отношении фаз полета летательного аппарата и потенциально в отношении любого дополнительного установленного оборудования: определение различных процедур для одной и той же неисправности в зависимости от текущей фазы полета и/или в зависимости от дополнительного оборудования. Затем определение и вычисление критерия С6 завершенности для этого подэтапа. Этот критерий С6 является, например, декларативным бинарным критерием, о котором будет проинформировано пользователем, когда выполняется этот подэтап. Это также может быть автоматизировано.
В4) если С6 > шестого предварительно заданного порогового значения, проверка смысловой согласованности (обычно визуально в форме цвета и потенциально аудиально) отображаемых предупреждений в отношении другой отображаемой информации (PFD, системных страниц). Другими словами, цель представляет собой автоматический анализ согласованности в терминах уровня предупреждения для различных визуальных и слышимых сообщений в кабине на основе входных параметров. Когда, например, информация о скорости больше не является доступной, на экране FWS отображается предупреждение "Сбой для скорости": это согласовано со скоростью, отображаемой на экране, демонстрирующем основные параметры полета, обозначаемом "Главный экран полета". Затем определение и вычисление критерия С7 завершенности для этого подэтапа. Этот критерий С7, например, является декларативным критерием, который будет проинформирован пользователем или автоматически после сравнения параметров базы данных (например, цвета) с параметрами другой отображаемой информации.
В5) Предпочтительно, если С7 > седьмого предварительно заданного порогового значения, интеграция в летательный аппарат или в испытательный стенд для проверки в реальных условиях и конечная 'точная настройка' FWS: например, проверка взаимозависимого аспекта временного согласования параметров летательного аппарата (например: Предупреждение с А=1 и В=1, тогда как на практике А никогда не равно 1 одновременно с В). Затем определение и вычисление критерия С8 завершенности для этого подэтапа. Этот критерий, например, является декларативным критерием, который указывает, что предупреждение было рассмотрено и было эксплуатационно подтверждено при реальных условиях. Этот критерий будет проинформирован пользователем в зависимости от состояния протекания этого подэтапа.
С) Согласованность каждой настройки логики в отношении ее процедуры.
С1) если С7 > седьмого предварительно заданного порогового значения, автоматическая проверка существования требуемой процедуры в базе данных параметров. Каждая процедура в дальнейшем эксплуатационно подтверждается. Затем определение и вычисление критерия С9 завершенности для этого подэтапа. Этой критерий, например, представляет собой декларативный пример, который гарантирует, что процедура была рассмотрена и была эксплуатационно подтверждена. Об этом критерии будет проинформировано пользователем.
С2) если С9 > девятого предварительно заданного порогового значения, анализ логики для предупреждений в отношении их процедуры (например: одно из действий процедуры запрещает предупреждения, тогда как процедура не закончена), затем запуск сценария моделирования, выбранного среди предварительно заданного списка сценариев. Затем определение и вычисление критерия С10 завершенности для этого подэтапа. С10 представляет собой, например, частоту моделирования без отклонения от нормы, при этом она автоматически вычисляется устройством для разработки FWS.
Предварительно заданные пороговые значения определяются экспериментально пользователем в соответствии с его опытом или поставщиком устройства для разработки FWS.
Такое устройство разработки состоит из сертифицированного приложения FWS, которое будет установлено на летательный аппарат, базы данных параметров конфигурации, набора моделей поведения, представляющих фактическое оборудование на летательном аппарате, и пользовательского интерфейса информационной системной среды, разрешающего большинство оборудования АТА и выполнение основных проверок, таких как требуется стандартом ARP 4754.
Такое устройство 100 для разработки системы для управления предупреждениями и электронными процедурами для летательного аппарата описано, со ссылкой на Фиг.2. Такое устройство разработки представляет собой гибридное устройство в том смысле, что оно использует как реальную информацию (предупреждения, логику, процедуры и исполняемые приложения FWS, сертифицированные сертифицирующими организациями), так и моделированную информацию (модели поведения).
Устройство представляет собой ПК, традиционно содержащий:
- блок 10 памяти для файлов данных и для исполняемых файлов приложений,
- интерфейсы человек-машина, содержащие мышь 21 и/или клавиатуру 22 и экран 23 для отображения информации и для ввода команд и параметров во взаимодействии с мышью и/или клавиатурой,
- центральный процессор 30, соединенный с блоком памяти и с интерфейсами человек-машина, выполненные для выполнения исполняемых приложений.
Согласно изобретению файлы данных представляют собой:
▪ файл 11 с моделями поведений оборудования АТА на летательном аппарате, который включает спецификации и интерфейсы между блоками оборудования, причем эти модели и спецификации являются предварительно установленными самолетостроительной фирмой,
▪ заданный список 12 предупреждений для каждого блока оборудования АТА, такой как список FHA,
▪ заданный список 13 общих предупреждений, такой как список FHA,
▪ базу данных параметров 14 для предупреждений, их логических связей, процедур и сигналов, предварительно установленных самолетостроительной фирмой.
Среди параметров этой базы данных могут быть упомянуты следующие:
- Звуковые предупреждения, причем для каждого звука имеется своя продолжительность, свой уровень громкости, свои параметры повтора.
- Фазы полета в форме бинарного дерева выбора с фазами полета и логикой узлов решения, а также определением допустимости фазы полета, которое является устойчивым к частичной недоступности входных данных для логики узлов решения.
- Предупреждения, причем для каждого предупреждения существует событие, вызывающее его, визуальное и звуковое средство предупреждения, его приоритет, текстовое сообщение, тип предупреждения, недопустимые фазы полета, недопустимые контексты, ассоциированная процедура.
- События, вызывающие эти предупреждения, причем для каждого события имеется список логических сигналов летательного аппарата с их законом для изменения формата (другими словами, для изменения необработанного формата из комплексного сигнала в несколько сигналов, каждый из которых выражен в годном к употреблению формате) и для взаимном усилении сигналов, при этом упорядочивающая таблица операций преобразует список сигналов и контекстов в инициирующее событие.
- Логические сигналы летательного аппарата, причем для каждого логического сигнала имеется список сигналов летательного аппарата с их законом изменения форматирования и усилении.
- Контексты, причем для каждого контекста имеется список сигналов летательного аппарата с их законом изменения форматирования и усиления, упорядочивающая таблица операций, преобразующая список сигналов в контекст.
- Процедуры, причем для каждой процедуры имеется ее название, ее тип, ее положение в меню, список приложенных процедур, список автоматически завершающихся процедур, контент процедуры.
- Контент процедуры с ее содержимым на страницах и действием(ями), которое должно быть выполнено (также называемое элементом).
- Элемент со своей категорией, своим текстовым контекстом, своим графическим стилем, своей приложенной системной страницей, автоматическим подтверждающим событием.
- Меню, причем для каждой линии имеется подменю или название процедуры.
Для каждого из этих параметров количество вариантов зафиксировано вместе с разрешенным диапазоном значений.
Исполняемыми приложениями являются:
▪ приложение 15 FWS с предварительной сертификацией сертифицирующей организацией, такой как, например, EASA, акроним для "European Aviation Safety Agency" (европейское агентство авиационной безопасности),
▪ приложение для разработки FWS 16, выполненное для реализации способа, такого, как описан ранее.
Информация различных типов отображается предпочтительно в различных окнах отображения экрана 23:
- первое окно 231 выполненное для приложения разработки и используется для запуска приложения или только конкретных этапов, потенциального вводящих контекст моделирования (фазу полета, дополнительное оборудование и т.д.), инициализации неисправности, которая должна быть протестирована и т.д.,
- второе окно 232 типично зарезервировано для отображения критериев с С1 по С10 завершенности, как проиллюстрировано на Фиг.1,
- третье окно 233 - для ввода декларативных критериев (C4, C5, C6, C8, C10, упомянутых ранее), которые должны быть проинформированы пользователем,
- четвертое окно 234 - для ввода моделированных команд для оборудования АТА на летательном аппарате в кабине: пользователь воздействует на моделированные кнопки элементов управления мышью ПК,
- пятое окно 235, моделирующее MMI системы FWS, идентично с его представлением в кабине, состоящим из дисплея и специальной клавиатуры в кабине (панели управления): пользователь воздействует на моделированные кнопки панели управления мышью ПК.
В течение применения способа разработки согласно изобретению, когда обнаруживается отклонение от нормы, относящееся к предупреждению и/или к его логике и/или к его процедуре, база 14 данных параметров может быть модифицирована пользователем, при этом другие файлы не модифицируются, поскольку они являются стабильными.
Устройство типично используется последующим способом, описанным со ссылкой на Фиг.3.
Ответственный за настройку FWS пользователь вводит в ПК команду моделирования посредством первого окна 231 на экране и клавиатуры 22 и/или мыши 21. Она представляет собой, например, выбор контекста моделирования (фазы полета, дополнительного оборудования и т.д.), инициирующего неисправности на блоке оборудования АТА или моделирование сигналов летательного аппарата. Пользователь, например, вводит неисправность, относящуюся перегреву насоса n°3 на фазе полета.
В зависимости от этих неисправностей (перегрева насоса n°3) и от контекста (фазы полета) (= стрелке 1 на фигуре) модель поведения оборудования, о котором идет речь, идентифицируется в файле 11 с моделями поведения оборудования на летательном аппарате; сигналы отправляются на основе этой модели к приложению 15 FWS (= стрелке 2 на фигуре).
В зависимости от этих сигналов и параметров, ассоциированных с этими сигналами, которые сохранены в базе 14 данных параметров, приложение 15 FWS генерирует предупреждения и процедуры, приложенные к этим предупреждениям (= стрелке 3 на фигуре), которые отображаются в пятом окне 235 экрана, как бы они были бы отображены в реальных условиях для привлечения внимания пилота на экране в кабине летательного аппарата. На экране может появиться следующее: предупреждение "опасность, насос n°3", причем отображающаяся процедура представляет собой "выключить насос n°3 и включить реле".
Пользователь, который также исполняет роль пилота, управляет предупреждениями за счет применения соответствующих процедур (= стрелке 4 на фигуре), что в целом приводит к команде, которая должна быть активирована на моделированной панели управления кабины, отображаемой на экране четвертого окна 234, и предназначена для блока оборудования на летательном аппарате. Поэтому, в настоящем примере пользователь должен выключить насос n°3 и включить реле. Эта команда, которая генерируется посредством клавиатуры 22 и/или мыши 21 ПК, передается в файл 11 с моделями поведения для оборудования на летательном аппарате (= стрелке 5 на фигуре), который возвращает к моделированной панели состояние оборудования, о котором идет речь, вслед за этим действием, являющимся настоящим примером: "насос n°3 выключен, реле включено" (= стрелке 6 на фигуре).