Com a finalidade de maximizar a vida útil dos equipamentos e minimizar os custos de operação e manutenção ao longo da vida útil de uma aeronave, a cada dia que passa operadores, fabricantes de aeronaves e equipes de manutenção têm demonstrado mais interesse em sistemas de prognóstico de falhas. Porém, para garantir a qualidade de um sistema de prognóstico de falhas é necessário garantir o acesso e a qualidade dos dados usados nos algoritmos de predição. Especificamente no caso de equipamentos eletrônicos, a quantidade de dados disponíveis para monitorar a degradação dos equipamentos geralmente é reduzida, aumentando as restrições para o prognóstico desses componentes. Este trabalho mostra a implementação de um algoritmo de prognóstico para as Display Units, que são componentes eletrônicos, em uma aeronave já existente, que não foi concebida para possuir funcionalidade de prognóstico para seus sistemas.

Após uma introdução sobre o processo de certificação, este trabalho apresenta uma metodologia para a análise de flutuabilidade requerida em algumas aeronaves. Nesta metodologia, um modelo tridimensional feito no programa CATIA é utilizado junto com informações de peso e centro de gravidade da aeronave para gerar uma projeção da linha que separa as parcelas submersa e não submersa da uma aeronave, após um pouso sobre a água. O procedimento é aplicado na aeronave EMBRAER EMB-500, como parte de seu processo de certificação. O resultado é avaliado e dele surge a necessidade do desenvolvimento de um dispositivo para auxiliar a aeronave no cumprimento de seus requisitos de flutuabilidade: a barreira d';água. O desenvolvimento desta barreira d';água é apresentado e sua utilização de forma a garantir que os requisitos de flutuabilidade sejam atendidos também é analisada.

O teste de software é uma atividade essencial para verificação da qualidade do produto. A grande dificuldade, porém, é a impossibilidade de se testar todos os estados que o software pode assumir, tornando-se necessário desenvolver heurísticas para atividade de teste, de forma que seja testado um subconjunto dos estados tomado como representativo. Para isto, deve-se saber avaliar o quão aceitável está o conjunto de testes. Os critérios de adequação de teste estabelecem um conjunto mínimo de regras que devem ser satisfeitas pelo conjunto de teste, de forma a analisar sua adequação, ou sua necessidade de refinamento. Dentre os critérios de adequação de teste, serão abordados neste trabalho o MC/DC (Modified Condition / Decision Coverage) e o Teste de Mutação, fazendo-se uma comparação entre ambos através da propriedade de inclusão. Pretende-se demonstrar que o Teste de Mutação, com o projeto de alguns operadores de mutação específicos, é capaz de incluir o MC/DC. A discussão é trazida para o nível dos requisitos sob a forma de modelos, que antecipa a utilização dos critérios para uma etapa anterior à geração de código no desenvolvimento de software. Será desenvolvido um algoritmo gerador de mutantes em modelos gerados na ferramenta SCADE de tal forma que ao matarem-se todos os modelos mutantes, automaticamente o MC/DC no modelo original será satisfeito.

The study evaluates an alternative for collection, monitoring and data analysis of functional check tasks during aircraft operation, analyzing new possibilities for adjusting (and extending) their intervals. A system of data collection and storage for a functional check task is proposed and ways to guarantee the quality, integrity, transparency and composition of the information is discussed. Methods to analyze the data are evaluated. Statistical models to monitor and provide subsidies are developed to aid decisions based on confidence level. The information is presented considering adaptation to approved formats and standards such as ATA SPEC 2000 (Chapter 11). Criteria for evaluating effectiveness of tasks and possible cases for extension / adjustment of tasks are developed. A case study is presented showing results that will bring economic benefits to airlines.

Este trabalho trata do importante problema relacionado com o assunto Segurança na Aviação, explorando-o do ponto de vista de Desenvolvimento de Sistemas de Informações. Ele permite, através de uma metáfora, uma interpretação do Padrão de Engenharia de Software PSS-05-0, da Agência Espacial Européia (ESA - European Space Agency) utilizado para desenvolvimento e manutenção de software. São descritos e seguidos os procedimentos preconizados no padrão tanto para as atividades de engenharia como para as atividades gerenciais, sendo apresentado um modelo para a microfunção Relatório Dificuldades em Serviço - RDS da função maior Segurança na Aviação, desenvolvendo-se ainda um protótipo. A Técnica de Modelamento de Objetos - TMO de James Rumbaugh foi escolhida para definir o modelo lógico do RDS. Com o objetivo de suportar o desenvolvimento deste trabalho, algumas investigações importantes em Redes Locais de Computadores, Segurança de Redes, Análise de Risco em Software, Gerência de Projeto de Software foram executadas, estando relatadas nos Apêndices do Volume 2. O principal resultado do trabalho é uma visão global clara do Processo de Desenvolvimento de Software.

A constante evolução tecnológica na área de circuitos integrados, tem feito crescer o uso de sistemas computacionais em aplicações consideradas críticas, ou seja, aplicações nas quais o mau funcionamento pode provocar grandes perdas econômicas, ou causar danos a vidas humanas e ao meio ambiente. Estes sistemas exigem o uso de técnicas de tolerância a falhas, como mais uma ferramenta para se conseguir cumprir os requisitos de confiabilidade definidos para o sistema. Algumas dessas aplicações críticas, tais como computadores de bordo de microssatélites, requerem grande capacidade de processamento e armazenamento. Estes requisitos muitas vezes não podem ser cumpridos por um sistema computacional centralizado, então é necessário o uso de um sistema distribuído. Os principais problemas na implementação de sistemas distribuídos tolerantes a falhas, estão relacionados à complexidade das tarefas de roteamento de mensagens e tolerância a falhas. Estas tarefas demandam um grande esforço de desenvolvimento, implementação e execução. Este trabalho apresenta uma análise do uso do dispositivo de roteamento dinâmico de mensagens ICR C416, em sistemas computacionais distribuídos tolerantes a falhas que utilizam o processador transputer. A aplicação escolhida para este trabalho é baseada no computador de bordo do primeiro Satélite de Aplicações Científicas Brasileiro SACI-1. É apresentada a arquitetura geral do hardware e do software do sistema proposto e são descritos seus algoritmos de roteamento de mensagens e de tolerância a falhas. Finalmente, é feita uma análise do comportamento deste sistema na presença de falhas. Esta análise é feita utilizando-se um software de simulação desenvolvido especialmente para esta finalidade.

Os sistemas computacionais embarcados em satélites ou naves espaciais devem satisfazer os requisitos funcionais para os quais foram projetados durante toda missão sem receber qualquer manutenção. Em geral, estes sistemas são fortemente redundantes, possuindo um número de unidades reservas suficiente para sobreviver durante missão sem que sua capacidade computacional seja comprometida. Este trabalho descreve um estudo realizado com o objetivo de selecionar a arquitetura de um Computador de Supervisão de Bordo para um satélite projetado para uma missão de 10 anos de duração em órbita terrestre. As arquiteturas candidatas são baseadas nas utilizadas nos computadores tolerantes a falhas desenvolvidos no Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) para satélites de curta duração. Cada arquitetura selecionada foi analisada considerando a confiabilidade do sistema em função do número de unidades reservas e da taxa de falhas do módulo de reconfiguração, os pontos de falhas simples que podem levar o sistema para um estado inoperante e a complexidade do módulo de reconfiguração.

O conceito More Electric Aircraft (MEA) tem a finalidade de trazer ganhos de eficiencia para a aeronave. Os ganhos podem ser de redução dos custos de manutenção e de operação, de diminuição de peso da aeronave, menores consumo de combustível e impacto ambiental, entre outros. Esses ganhos são provenientes da substituição dos sistemas pneumáticos e hidráulicos por um sistema elétrico. O principal objetivo desse trabalho é a medição da confiabilidade de uma arquitetura MEA proposta, os outros ganhos deverão ser abordados em trabalhos futuros. Este trabalho apresenta a implementação do conceito MEA numa aeronave regional de 50 passageiros. O dimensionamento de arquitetura elétrica MEA levou em consideração como premissa básica a maturidade de cada componente e sua confiabilidade. A arquitetura elétrica MEA proposta é comparada com o sistema convencional utilizado na aeronave típica da mesma categoria. Os resultados mostram que a confiabilidade na arquitetura MEA é semelhante a da arquitetura convencional e apresentam a mesma ordem de grandeza, com exceção de um modo de falha hazardous que é introduzido na arquitetura MEA. Portanto, sob a ótica da confiabilidade, a arquitetura MEA pode ser aplicada em aeronaves de 50 passageiros.

O domínio de sistema de software crítico embarcado requer atividades de Engenharia Reversa de Software especializadas para atender características típicas a esse tipo de sistema. A Engenharia Reversa de Software para sistemas de software críticos embarcados não tem focado na análise temporal de tais sistemas. Um dos desafios é a construção de um modelo para análise com detalhes suficientes para expressar as propriedades temporais que são de interesse de uma atividade de Engenharia Reversa de Software. Este trabalho propõe uma abordagem de Engenharia Reversa de Software para sistema de software crítico embarcado visando propiciar um entendimento dos aspectos temporais e segurança do software por meio de um modelo formal, a fim de prover o entendimento completo de tais aspectos. A solução é essencialmente baseada nas atividades de verificação formal de software e modelo e em uma base de conhecimento para armazenar os resultados dessas atividades. Os resultados da aplicação da abordagem em um software aeroespacial sugerem que a abordagem é viável de ser executada e correta ao atingir seu objetivo principal, que é aumentar a compreensão geral do sistema tanto para manutenção, evolução bem como para desenvolvimento de software novo.

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.