El impacto de la norma EN 50716 en la digitalización ferroviaria y las tecnologías avanzadas

El software ahora impulsa casi todas las funciones críticas en sistemas ferroviarios modernos, desde la señalización y el control hasta el mantenimiento predictivo y los servicios de pasajeros.

Con la mercado ferroviario mundial Se espera que la industria alcance los 781 millones de dólares en 2030, pero la digitalización avanzada de la industria está cobrando impulso. En Europa, por ejemplo, donde operan algunas de las redes ferroviarias más avanzadas del mundo, el bloque está redoblando sus esfuerzos para mantener la seguridad y la fiabilidad en medio de rápidos esfuerzos de digitalización ferroviaria.

Por ello, el Comité Europeo de Normalización Electrotécnica (CENELEC) introdujo la Norma de seguridad funcional EN 50716:2023 titulado “Aplicaciones ferroviarias: requisitos para el desarrollo de software” para reemplazar el estándar heredado EN 50128Esto marca un cambio importante en el modo en que se desarrolla y valida el software ferroviario crítico para la seguridad.

Publicada en noviembre de 2023, la nueva norma actualiza los requisitos de seguridad del software para aplicaciones ferroviarias y adopta el desarrollo iterativo, la inteligencia artificial (IA) y el aprendizaje automático (ML).

Así funciona el nuevo estándar, además del papel que desempeña la plataforma de pruebas automatizadas de Parasoft en la optimización de su cumplimiento.

Comprensión de la norma EN 50716 y el desarrollo ferroviario moderno

EN 50716 es una norma europea armonizada para el desarrollo de software ferroviario publicada por CENELECLa nueva norma tiene como objetivo reemplazar los marcos heredados EN 50128 (2011) y EN 50657 (2017).

La norma EN 50716 especifica el proceso y los requisitos técnicos para el desarrollo de software en sistemas electrónicos programables dentro de aplicaciones ferroviarias, incluidos los sistemas de control, comando, señalización y material rodante a bordo. También se alinea con los avances tecnológicos en evolución, como la ingeniería de sistemas basada en modelos (MBSE), las metodologías ágiles y las soluciones impulsadas por IA.

Si bien la norma EN 50716 representa un avance significativo en las normas europeas, los requisitos básicos de sus predecesoras (EN 50128 y EN 50657) se mantienen en gran medida. Las normas RAMS ferroviarias (EN 50126 y EN 50129) tampoco se ven afectadas, ya que ambas están alineadas con la nueva norma.

Una mejora notable de esta norma es la ampliación de los requisitos obligatorios para las técnicas de verificación de pruebas formales, que ahora incluyen niveles SIL más bajos (SIL 1-2), algo que no se podía conseguir con las normas anteriores. Esta ampliación refuerza la importancia de un software de alta calidad y bien verificado en todo el sistema ferroviario moderno.

Requisitos de calidad y seguridad del software según la norma EN 50716

Los sistemas críticos de aplicaciones ferroviarias requieren normas estrictas para mantener la calidad y la seguridad. La norma EN 50716 tiene un conjunto de normas que garantizan que el software se diseñe, implemente y mantenga sistemáticamente durante todo el ciclo de vida del desarrollo del software ferroviario con poco margen de error.

La norma describe un ciclo de vida de desarrollo en forma de V que incluye el diseño, la codificación, las pruebas y la implementación de recursos. Cada fase debe estar bien documentada, ser rastreable y estar alineada con las evaluaciones de riesgos.

Por ejemplo, los niveles SIL se determinan mediante una evaluación de riesgos para asignar el rigor de las pruebas. Incluso el software que no es crítico para la seguridad (SIL 1) debe cumplir con los requisitos de calidad de referencia. Para lograr este cumplimiento de SIL, los desarrolladores a menudo utilizan soluciones de análisis estático y dinámico como las que ofrece Parasoft para hacer cumplir estándares de codificación como MISRA, AUTOSAR C++ 14, etc. También pueden automatizar pruebas unitarias, pruebas de integración y cobertura de pruebas, por ejemplo, declaraciones, ramas, condiciones compuestas, flujo de datos y rutas.

La norma EN 50716 también integra la documentación y la verificación en un sistema de gestión de calidad (SGC) más amplio. La norma lo hace exigiendo una estricta separación de funciones, un seguimiento de las competencias y 47 elementos documentados.

Otra cosa a tener en cuenta es que la norma EN 50716 se adapta a los modelos ágiles e iterativos al exigir una validación por fases. Pruebas automatizadas, métodos formales y herramientas de simulación como Soluciones integradas en IDE de Parasoft Puede utilizarse para detectar defectos de forma temprana.

La norma también requiere auditorías, evaluaciones independientes y procedimientos de control de cambios para garantizar que las modificaciones no introduzcan nuevos riesgos.

Papel fundamental del análisis estático en el cumplimiento de la norma EN 50716

Es una verdad comúnmente conocida que corregir errores durante las primeras etapas del desarrollo es significativamente más barato que resolverlos después de la implementación.

Herramientas de análisis estático Son buenos para detectar errores, vulnerabilidades u otros problemas como violaciones de reglas de codificación, fugas de memoria que podrían afectar la seguridad o funcionalidad del software en los sistemas ferroviarios.

La norma EN 50716 destaca el importante papel del análisis estático para garantizar el cumplimiento del software ferroviario al permitir la detección temprana de defectos a través de prueba de desplazamiento a la izquierda.

Al integrar el análisis estático en las primeras etapas del ciclo de vida del desarrollo, los desarrolladores ferroviarios pueden identificar y resolver errores de codificación, vulnerabilidades de seguridad y desviaciones de los estándares de seguridad como MISRA, AUTOSAR C++14 y High Integrity C++ antes de que se conviertan en problemas sistémicos costosos.

Este enfoque proactivo se alinea con el énfasis de EN 50716 en la verificación y validación rigurosas en flujos de trabajo iterativos o ágiles, lo que reduce la repetición del trabajo y acelera el tiempo de comercialización.

El análisis estático también cuantifica la calidad del código a través de métricas como la complejidad, la legibilidad, la capacidad de prueba y la facilidad de mantenimiento, todos ellos criterios clave recomendados por la norma EN 50716 para garantizar la fiabilidad y la seguridad del software. Estas métricas suelen orientar a los desarrolladores y pueden agilizar las auditorías mediante la provisión de pruebas trazables de cumplimiento.

Parasoft también ayuda a los desarrolladores a satisfacer este rigor de cumplimiento al abordar la demanda de EN 50716 de cadenas de herramientas verificadas de forma independiente.

Más allá de la detección de defectos mediante análisis estático, los marcos de análisis de cobertura de código y pruebas unitarias de Parasoft también pueden garantizar que los equipos cumplan con los objetivos de seguridad, protección y confiabilidad.

Soluciones integrales de pruebas para la seguridad ferroviaria

En el desarrollo de software ferroviario moderno, los desarrolladores a menudo combinan el análisis estático con métodos de pruebas dinámicas para identificar y resolver defectos del software lo antes posible.

Este enfoque dual es esencial para cumplir con los rigurosos requisitos de seguridad, confiabilidad y eficiencia descritos en normas como EN 50716.

El análisis estático es un método para examinar el código fuente sin ejecutarlo. Sin embargo, la norma EN 50716 también exige un análisis dinámico, que incluye muchos métodos de prueba realizados mediante la ejecución del código. Las pruebas dinámicas abarcan una amplia gama de métodos, entre los que se incluyen:

• Examen de la unidad. Verificación de componentes o funciones individuales.
• Pruebas de integración. Garantizar que los diferentes módulos funcionen juntos correctamente.
• Prueba del sistema. Probar toda la aplicación para garantizar que cumple con los requisitos.
• Pruebas de regresión. Confirmar que los nuevos cambios no introduzcan nuevos defectos.
• Pruebas en el objetivo. Ejecutar pruebas directamente en el hardware donde operará el software.

La trazabilidad es otro factor que merece la pena mencionar. Es fundamental porque se trata de una exigencia de cumplimiento obligatoria definida en la norma EN 50716 para el software en los niveles de integridad 3 y 4. Genera confianza entre las partes interesadas al demostrar que se han realizado pruebas exhaustivas y centradas en todos los requisitos especificados.

Mantener estos vínculos de requisitos de forma manual probablemente sea imposible, por lo que la automatización juega un papel vital para mantener la trazabilidad precisa y actualizada.

Soluciones como las de Parasoft automatizar la trazabilidad de requisitos vinculando casos de prueba con especificaciones de requisitos en herramientas ALM como DOORS Next, Jama, Polarion y Codebeamer, y luego creando matrices de trazabilidad bidireccionales que verifican que cada requisito esté validado y que se aborden todas las brechas.

Las capacidades de cobertura de código de Parasoft, que incluyen declaraciones, ramas, flujos de datos, rutas, condiciones compuestas y cobertura MC/DC, proporcionan métricas auditables para cumplir con todos los requisitos dependientes de SIL de EN 50716.

La norma EN 50716 también amplía los modelos de ciclo de vida de desarrollo, en particular los modelos de ciclo de vida iterativos en los que los desarrolladores repiten ciertas fases varias veces dividiendo el proyecto en partes más pequeñas. En lugar de hacer todo en un único proceso lineal, lo hacen en ciclos. Cada ciclo o iteración perfecciona los requisitos, diseños y pruebas del software.

Conclusión

Reducir la brecha entre las prácticas de seguridad tradicionales y las demandas de un futuro digitalizado no es una tarea fácil. La norma EN 50716 proporciona un marco fundamental para equilibrar la innovación con la responsabilidad a medida que las redes ferroviarias mundiales continúan integrando IA, IoT y tecnologías autónomas.

Al ampliar los requisitos de verificación a niveles SIL más bajos, exigir la trazabilidad en flujos de trabajo iterativos y adoptar metodologías modernas como Agile y MBSE, la norma EN 50716 garantiza que la calidad y la seguridad del software sigan estando a la vanguardia de la innovación ferroviaria.

Para las organizaciones que atraviesan esta transición, invertir en cadenas de herramientas certificadas y estrategias de pruebas automatizadas Será clave para liberar todo el potencial de la digitalización ferroviaria.