Опыт реализации требований профессиональных стандартов для разработчиков встроенного программного обеспечения

Подготовка разработчиков программного обеспечения встроенных систем (ПО ВС) требует учета соответствия требованиям профессиональных стандартов [1]. Выполнение этих и других [2] стандартов для космической отрасли требует развития определенных навыков и знаний будущих специалистов. При этом должны учитываться как общность подходов к разработке встроенного программного обеспечения, так и особенности эксплуатации ПО ВС космических аппаратов[3].

Единым является использование при разработке ПО ВС кросс-средств программирования. Особенность – необходимость работы с моделями «внешних» устройств. Например, на земле физически невозможно воссоздать процесс идентичный разворачиванию солнечных батарей космического аппарата (КА) в безвоздушном пространстве при условии малой гравитации. Поэтому разработка моделей и их квалификация (доказательство адекватности условиям применения) становятся самостоятельной задачей разработки.

Дополнительной особенностью является большая длительность самого процесса разработки, при котором до последнего момента поток изменений продолжается, так как аппаратура, как правило, продолжает дорабатываться параллельно с созданием ПО. Сроки эксплуатации же могут составлять десять и более лет. Это приводит к тому, что коллектив участников разработки значительно изменяется. Следовательно, возможность передачи традиций и накопленного опыта устным путем отсутствует. Кроме того в процессе эксплуатации меняются параметры самого космического аппарата. В результате значительно возрастают требования к качеству программной документации.

Следует также учитывать, что внесение изменений в ПО ВС в процессе эксплуатации затруднено, а цена ошибок многократно возрастает с учетом стоимости аппаратуры, в которую это программное обеспечение встраивается. Как следствие, верификация ПО ВС может составлять пятьдесят и более процентов общей трудоемкости разработки, что приводит к смещению акцентов в производственных процессах создания ПО ВС.

Создавая при МАИ (НИУ) базовую кафедру «Бортовая автоматика беспилотных космических и атмосферных летательных аппаратов», руководство базового предприятия, факультета и преподавательский состав были поставлены перед проблемой выработки такого варианта учебного плана, в рамках которого удалось бы учесть основные нюансы создания встроенного ПО систем управления КА.

Основной принцип, заложенный в идею подготовки – непрерывность и последовательное усложнение учебных заданий в рамках единого тематического подхода. На практике это означает использование сквозной системы индивидуальных заданий с первого по третий курс. Система обучения основывается на максимальном приближении учебной среды к технологии и инструментарию промышленно применяемым на базовом предприятии кафедры.

В докладе в 2011 году [4] был дан общий обзор структуры разработанного учебного плана и особенностей его реализации с учетом активной роли базового предприятия и его специалистов. Пять прошедших лет позволяют сделать некоторые выводы, отметить положительные моменты и дать рекомендации на будущее.

При соблюдении общих рекомендаций, изложенных в Computing Curricula [5], с 1-го семестра студенту прививаются навыки оформления программной документации. Во втором семестре при выполнении курсовых работ обучающийся погружается в среду Redmine обеспечивающую автоматизированный контроль соблюдения сроков выполнения работ, версионный контроль документации разработки.

Комплексность подхода к разработке поддерживается сквозной системой заданий, выполняемых на 2 – 5 семестрах в рамках учебно-исследовательской работы. предусматривающей выполнение разработки упрощенной системы управления, включая: логическое описание постановки задачи; построение модели последовательной машины с конечным числом состояний; проектирование программной архитектуры системы; реализацию на языке C; тестирование ПО.

Обсуждаемый в докладе опыт подготовки специалистов разработчиков встроенного ПО может служить примером реализации требований профессиональных стандартов.