A abordagem de safety na aviação civil, por ser fortemente baseada na falha de componentes como principal causa de acidentes, influenciou a maneira como se desenvolve e certifica o software embarcado. Várias autoridades certificadoras reconhecem a norma RTCA/DO-178B como meio aceitável para certificação de software crítico embarcado na aviação civil. Nela, o software é visto como um item do componente e deve ter um nível de integridade compatível com sua função desempenhada nesse componente. Essa integridade se traduz em grau de cuidado no desenvolvimento e rigor de testes do software, ou seja, safety é endereçado de forma indireta, pois falhas de software que têm potencial de afetar safety não são explicitamente identificadas e tratadas. Essa abordagem indireta tem sido questionada e o uso de novas tecnologias no desenvolvimento de software tem exposto suas limitações. Paralelamente, a engenharia de safety amadureceu e diversas técnicas foram desenvolvidas para avaliação de safety da aeronave e seus sistemas. Esse trabalho tem como objetivo adicionar a abordagem direta de safety de software na prática corrente de desenvolvimento e certificação de software crítico embarcado em aeronaves civis. Uma abordagem direta de safety de software é capaz de complementar a prática corrente, minimizando as dificuldades que o uso de novas tecnologias tem introduzido no processo de certificação. É apresentada a prática corrente dentro do contexto de desenvolvimento e certificação da aeronave e seus sistemas, e algumas das novas tecnologias e seus impactos. Em seguida, é introduzido o modelo que adicionada abordagem direta de safety de software. Finalizando, são identificados os benefícios desse modelo em relação às novas tecnologias apresentadas, e feita descrição de casos reais e de trabalhos da comunidade da aviação civil e acadêmica para fornecer evidências que dão suporte ao modelo apresentado.

A evolução da tecnologia tem permitido o desenvolvimento de sistemas cada vez mais complexos. Normalmente, estes sistemas são formados por subsistemas conectados entre si. Quando a operação do sistema é crítica em termos de segurança e desempenho o desafio é garantir a dependabilidade deste sistema na ocorrência de uma falha. Dependabilidade é um conceito emergente relacionado à habilidade do sistema em manter sua operação pretendida por um período prolongado de tempo, sob uma variedade de condições de estresse. Deste modo, a proposta apresentada nesta tese consiste em uma metologia de projeto de redes de controladores colaborativas que tenham por objetivo tentar garantir a dependabilidade do sistema como um todo. Os sistemas aqui considerados são compostos por susbsistemas conectados entre si por meio de variáveis relacionadas aos seus estados. O sistema de controle é formado por um subsistema e seu controlador local. Para que haja a possibilidade colaboração ou cooperação entre os nós da rede é proposto o uso de um gerenciador local. Este gerenciador tem a função de se comunicar com os demais e trocar informações na foram de pedidos de ajuda, caso algum índice relacionado a dependabilidade do sistema esteja comprometido. O gerenciador deve responder a estes pedidos por meio do ajuste de valores dos parâmetros do seu controlador local mitigando o dano ocorrido. São considerados apenas sistemas formados por subsistemas em cascata ou paralelo. Alguns estudos de casos são utilizados para ilustrar a metologia proposta.

Os dispositivos eletrônicos, diariamente, estão presentes na vida dos seres humanos. Também encontrados em automóveis, onde recebem a denominação de Autotrônica, seu uso vem aumentando a cada modelo de veículo lançado no mercado. Esses dispositivos vêm apresentando funcionalidades mais complexas e críticas. Alguns dos dispositivos autotrônicos precisam reagir em Tempo-Real a estímulos determinísticos oriundos de outros sistemas embarcados no veículo. Por isso são classificados de Sistemas de Tempo-Real Autotrônicos, e se utilizam de software e hardware para cumprirem seus requisitos específicos. A fim de manter seus custos nos patamares mais baixos possíveis, alguns desses dispositivos autotrônicos se utilizam de hardware com baixo poder computacional, possuindo recursos mínimos, necessários e suficientes para realizarem suas missões. Com isso, cada vez mais, se faz necessário o desenvolvimento de softwares, para serem embarcados nesses hardwares, com maior qualidade, confiabilidade e segurança (safety). Projetistas, desenvolvedores e engenheiros atuantes nessa área, buscam, projeto a projeto, modelos mais eficientes para o desenvolvimento desses softwares. Atualmente, a utilização dos conhecimentos e modelos de desenvolvimento trazidos da Engenharia de Software para os sistemas de software autotrônicos, tais como utilização da Unified Modeling Language - UML e ferramentas de Model Driven Development - MDD, é pouco explorada na área, principalmente, devido à possibilidade de causar desperdício de recursos em hardware e atrasos no desenvolvimento do produto. Este trabalho de pesquisa apresenta uma proposta alternativa às abordagens tradicionais, para o desenvolvimento desses sistemas, através de um Modelo de Desenvolvimento para Sistemas de Software Autotrônicos MODDESSA. Com sua aplicação, foi possível se embarcar esses sistemas em hardware com baixo poder computacional utilizando os principais conceitos da UML, técnicas de Modelagem para a Programação Baseada em Objetos - PBO, ferramentas de MDD e técnicas pertinentes para se automatizar o processo de geração do código do software aplicativo, sem utilizar um Sistema Operacional de Tempo Real - SOTR, obtendo-se um estudo de caso contendo 3 (três) experimentos aplicáveis na área da autotrônica.

Entre as principais dificuldades do desenvolvimento de software embarcado crítico e de tempo real está a especificação e o processo de verificação e validação apoiado ao projeto conceitual. Neste contexto, a modelagem de sistemas tem uma importante função, uma vez que um processo complexo possa ser analisado e validado antes de sua real implementação. Esta dissertação aborda o problema de verificação e validação de software embarcado de um satélite com configuração ACDH (Attitude Control and Data Handling) através de uma plataforma aerosuspensa com um grau de liberdade, utilizando a SysML, a ferramenta CASE TELELOGIC Rhapsody e a orientação das normas da ECSS (European Cooperation on Space Standardization). A partir do modelo obtido, são utilizadas três abordagens para análise e avaliação: (1) Especificação e gerenciamento dos requisitos, através dos conceitos determinados pela ECSS; (2) Modelagem do sistema e verificação dos requisitos, através do formalismo matemático dos autômatos utilizando a técnica de model checking através da ferramenta UPPAL; (3) Conversão do modelo em SysML, aplicando a Engenharia de Requisitos e o processo de verificação e validação do sistema, através da simulação na ferramenta CASE.