Die Luftfahrttechnik stellt höchste Anforderungen an Sicherheit, Präzision und Zuverlässigkeit. Im Rahmen eines anspruchsvollen Projekts wurde eine moderne Plattform aus Hardware und Betriebssystem für sicherheitskritische Steuerungselemente im Bereich Avionik entwickelt. Diese bildet die Grundlage für die zukünftige Flugsteuerung eines neuen elektrischen Flugzeugs. Konzept Informationssysteme agierte im Projekt als unterstützender Softwaredienstleister und konnte seine umfassende Erfahrung mit sicherheitskritischen Systemen einbringen.
Ausgangslage: Sicherheitskritische Anforderungen an moderne Flugzeuge
Der Auslöser für das Projekt war die Notwendigkeit einer Produktinnovation im Bereich elektrisch betriebener Luftfahrtsysteme. Der Kunde benötigte eine Plattform, die hohe Anforderungen an Sicherheit, Verfügbarkeit und Zertifizierbarkeit nach DO-178C DAL A erfüllt.
Die bestehende Hardware- und Softwarelandschaft sollte erweitert und angepasst werden, um die komplexen Anforderungen eines modernen Flugüberwachungssystems zu erfüllen. Dabei waren wirtschaftliche Aspekte als auch die Integration in die bestehende Systemarchitektur zu berücksichtigen.
Ziel war es, eine Plattform zu schaffen, die als stabile Basis dient und gleichzeitig die Teilnahme an technologischen Innovationen im Bereich der Luftfahrttechnik sichert.
Effiziente Entwicklung sicherheitskritischer Systeme
Das Projekt umfasste die vollständige Entwicklung der Plattform einschließlich Hardware-Design, Betriebssystemintegration und Softwarearchitektur für Embedded Systeme. Haupttätigkeiten seitens der Konzept Informationssysteme GmbH lagen im Bereich der Softwareentwicklung sowie im Bereich der Verification und Validation mit Schwerpunkten auf den Themen Requirements Engineering und Hardware Software Integration Testing.
Die Plattform integriert eine Vielzahl von Schnittstellen zu Sensoren und Aktoren und gewährleistet Echtzeitfähigkeit für kritische Steuerungsaufgaben. Besondere Highlights des Projektes waren die Entwicklung unter strengsten Sicherheitsanforderungen nach DO-178C und die enge Zusammenarbeit mit dem Auftraggeber durch regelmäßige Co-Engineering-Sessions und agile Entwicklungszyklen.
Das Projekt zeichnet sich durch seine Komplexität, hohe Sicherheitsrelevanz und modellbasierte Entwicklung für Luftfahrtsysteme aus.
Technologie & Kompetenz: Embedded Software und sichere Systemarchitektur
Die Plattform wurde auf einem Bare-Metal-Microcontroller der NXP-Serie realisiert, ohne die Nutzung eines Standardbetriebssystems.
Zur Anforderungs- und Testdokumentation wurden Tools wie DOORS und ein UML-Notations Tool genutzt, die eine modellbasierte Entwicklung sicherheitskritischer Systeme unterstützen. Diese Vorgehensweise gewährleistet sowohl die Einhaltung der DO-178C Normen als auch die spätere Zertifizierbarkeit der Lösung.
Unser Team bewies Kompetenz in der Entwicklung hochverfügbarer Embedded Systeme und in der Integration komplexer Hardware-Software-Schnittstellen in der Luftfahrttechnik.
Agile Umsetzung mit hoher Transparenz
Der Projektprozess erfolgte agil, tägliche Statusmeetings und regelmäßige Reviewzyklen sicherten die Qualität der Arbeit und die Einhaltung der Meilensteine. Entwickler und Work Package Manager arbeiteten eng zusammen, um komplexe Anforderungen effizient umzusetzen.
Die Auslieferung erfolgte inklusive umfangreicher Dokumentation, Tests und Support. Die Rückmeldungen des Auftraggebers sowie des Endkunden waren durchweg positiv wodurch die Plattform die Grundlage für weitere Entwicklungen im Bereich elektrisch betriebener Luftfahrzeuge bildet. Diese erfolgreiche Zusammenarbeit zeigt die Stärke von Konzept Informationssysteme als verlässlicher Partner im Aerospace Engineering.
Auf einen Blick: Die Erfolge des Projekts
Steuerungssystem mit striktem Echtzeitverhalten
- Deterministische Ausführung: Alle Tasks laufen mit exakt vorhersagbaren Antwortzeiten – frei von Timing-Abweichungen.
- Hartes Echtzeitverhalten: Durch die Bare-Metal-Architektur werden Interrupts, Prioritäten und Ausführungsreihenfolgen vollständig kontrolliert.
- Synchronisierte Sensor- und Aktordaten: Jitterarme, konsistente Datenverarbeitung trotz hoher Belastung der Schnittstellen.
- Validierte Timing-Stabilität: Vollständige Prüfung im HSIT und den Equipment Tests, inklusive WCET, Latenzen und Reaktionszeiten – alle Werte im zulässigen DO-178C-Level-A-Rahmen.
- Konsequente Priorisierung: Sicherheitskritische Prozesse sind strikt isoliert und werden nie durch unkritische Aufgaben beeinflusst.
- Individuell und nach Maß: Fokus auf hohe Performance durch maßgeschneiderte, exakt auf Kundenanforderungen abgestimmte Lösungen
- Klare Trennung nach DAL-Leveln: Strukturierte Segregation unterschiedlicher Sicherheitsstufen für maximale Systemintegrität
- Orientierung am A653-Standard: Architektur und Design angelehnt an etablierte Luftfahrtstandards für robuste und zertifizierbare Systeme
Zertifizierbare Hardware/Software-Plattform
- Strikte Traceability: Vollständige Rückverfolgbarkeit aller Anforderungen auf System- und Softwareebene mittels eindeutiger Zuordnung zu Code Modulen sowie Artefakten der jeweiligen Testebene.
- Standardisierte Software-Architektur: Klare Modulgrenzen, definierte Interfaces, deterministische State-Machines und streng kontrollierte Datenwege.
- Formalisierte Entwicklungsprozesse: Nutzung von DO-178C-konformen Prozessen inklusive Reviews, Verifikationsschritte, statischer Analyse und Safety-Nachweisen.
- Testbare Hardware-Abstraktion: Saubere Trennung zwischen missionskritischen und unkritischen Komponenten sowie klare Hardware-Zuordnung aller Safety-Funktionen.
- Verifikationsfertige Dokumentation: Alle Artefakte, von Anforderungsdokumenten über Architekturbeschreibungen bis zu Testreports, in auditfähigem Zustand.
Effiziente Umsetzung komplexer Anforderungen
- Agiles Anforderungsmanagement: Kontinuierliche Verfeinerung technischer Anforderungen, enge Abstimmung mit Fachabteilungen und schnelle Reaktion auf Änderungen.
- Modularer Entwicklungsansatz: Zerlegung der Gesamtfunktion in wiederverwendbare, klar definierte Funktionseinheiten mit minimalen Abhängigkeiten.
- Hohe Testabdeckung: Systematische Unit-, Integrations- und HSIT-Tests mit sauber dokumentierten Ergebnissen.
- Automatisierte Toolchains: Nutzung von CI-Pipelines zur Sicherstellung konsistenter Builds, reproduzierbarer Testergebnisse und frühzeitiger Fehlererkennung.
- Effiziente Kommunikationsschnittstellen: Performante, deterministische und kollisionsfreie Verarbeitung sämtlicher Datenströme.
Hoher Innovationsbeitrag
- Neue Plattformarchitektur: Aufbau einer zukunftsfähigen Basis für hochintegrierte Flugsteuerungssysteme.
- Erweiterbare Designgrundlage: Alle Module wurden so ausgelegt, dass neue Funktionen und Sensoren ohne tiefgreifende Umbauten integrierbar sind.
- Modernes Kommunikationsdesign: Nutzung hochperformanter Bussysteme und deterministischer Datenpfade für zukünftige Flugzeugmodelle.
- Skalierbares Safety-Framework: Safety-Mechanismen wie Fault-Detection, Monitoring-Logiken und Health-Management sind flexibel erweiterbar.
- Basis für weitere Produktfamilien: Die geschaffene Architektur kann für Varianten mit unterschiedlichen Leistungsprofilen wiederverwendet werden.
Ausblick & Perspektive: Weiterentwicklung und branchenübergreifendes Potenzial
Die entwickelte Plattform bietet ein hohes Potenzial für zukünftige Projekte in der Luftfahrttechnik. Durch die bewährte Architektur können weitere sichere und zertifizierbare Steuerungssysteme für verschiedene Avionik-Anwendungen realisiert werden.
Zukünftige Weiterentwicklungen werden die Möglichkeiten der modellbasierten Applikations-Entwicklung erweitern, die Integration neuer Sensoren und Aktoren erleichtern und die Basis für innovative Technologien in der Flugmechanik und im Aerospace Engineering legen. Unternehmen profitieren von einer beschleunigten Produktentwicklung, hoher Sicherheit und nachhaltiger Innovationsfähigkeit.
