Önemli noktalar:
- Havacılık ve savunma endüstrisindeki ürün yaşam döngüsü yönetimi (PLM) sistemi, ürün tasarımı, üretim, operasyonlar ve iş süreçlerinde tutarlı karar vermeyi kolaylaştıran tek doğru kaynak niteliğindedir.
- PLM sistemi çok karmaşıktır ve aynı derecede karmaşık olan diğer birçok kurumsal sistemle entegre çalışır.
- PLM sisteminin işlevsel, güvenilir ve kullanılabilir olmasını sağlamak, non-invaziv test otomasyonu kullanılarak çözülebilecek birçok zorluk getirir.
PLM, her havacılık ve savunma (A&D) şirketinde kritik öneme sahip bir sistemdir. Tüm departmanların bir ürünle ilgili aynı tutarlı bilgileri gerçek zamanlı olarak güncellenmiş şekilde görmesini sağlar.
Bu blogda, havacılık ve savunma sektöründe PLM'nin kullanım alanlarını, bunları test ederken ortaya çıkan zorlukları ve Keysight Eggplant'ın bu zorlukları aşmak için sunduğu çözümleri öğrenebilirsiniz.
PLM sistemleri havacılık ve savunma sektöründe nasıl kullanılır?
Şekil 1. PLM, bir ürünle ilgili tasarım, üretim ve operasyonel verileri depolar.
PLM, bir ürünün mühendislik, tasarım, üretim ve operasyonel yönleriyle ilgili kurumsal çapta tek doğru bilgi kaynağıdır. Uçaklar, uydular ve savunma sistemleri karmaşık yazılım, elektronik ve mekanik alt sistemlerle giderek daha sofistike hale geldikçe, geliştirme sürecinde birbiriyle bağlantılı bir yaklaşım benimsenmesi hayati önem kazanmaktadır. PLM sistemleri, ürünle ilgili tüm bu verileri ve süreçleri yönetmenin temelini oluşturur.
PLM'ler, aşağıdaki nedenlerle havacılık ve savunma sektöründe kritik öneme sahip hale gelmiştir:
- A&D sistemlerinin karmaşıklığı
- havacılık ve savunma sanayinde dijital dönüşüm ve yapay zeka (AI) uygulamalarına geçilmesi konusunda pazar, endüstri ve hükümet tarafından uygulanan baskı
- on yılları kapsayan uzun ürün yaşam döngüleri
- sıkı güvenlik gereklilikleri
- zorlu üretim ve kalite standartları
- sıkı yasal düzenlemelere uyum
- sıkı bilgi güvenliği kısıtlamaları
Bu zorlukları daha yakından inceleyelim.
A&D PLM sistemlerinin doğrulanmasında karşılaşılan zorluklar
A&D müşterileri, sistem entegratörleri ve çözüm sağlayıcılarının PLM sistemlerini test ederken karşılaştıkları teknik ve iş akışı zorlukları aşağıda özetlenmiştir.
Karmaşık PLM entegrasyonlarında karşılaşılan sorunlar
Şekil 2. PLM, diğer tüm kurumsal sistemlerle entegre olur.
Havacılık ve savunma şirketlerinde, PLM — kurumsal çapta tek doğru kaynak olarak — diğer tüm kurumsal sistemlerden veri alır, örneğin:
- bilgisayar destekli tasarım (CAD)
- bilgisayar destekli mühendislik (CAE)
- ürün veri yönetimi (PDM)
- üretim yürütme sistemleri (MES)
- müşteri ilişkileri yönetimi (CRM)
- tedarik zinciri yönetimi (SCM)
- kurumsal kaynak planlaması (ERP)
PLM, her zaman gerçek bir tek doğru kaynak olabilmek için tüm sistemlerde veri tutarlılığını sağlamalıdır. Bunun için PLM'nin diğer sistemlerle doğru şekilde birlikte çalıştığını aşağıdaki gibi iş akışları aracılığıyla sürekli olarak test etmek gerekir:
- CAD'den PLM'ye veri doğrulama: CAD/CAE ortamlarındaki tüm değişiklikler her zaman PLM'nin ürün tanımlarıyla doğru ve tutarlı bir şekilde senkronize edilmelidir.
- Malzeme listesi (BOM) senkronizasyon testi: Mühendislik BOM'u (CAD/CAE'de), üretim BOM'u (MES ve ERP'de) ve satış BOM'u (ERP'de) her zaman tutarlı olmalıdır.
- Kullanıcı arayüzü (UI) testi: Bulut tabanlı PLM ve entegre platformlar, UI hiyerarşilerini, kontrolleri ve görsel özellikleri aniden değiştirebilir, bu da test komut dosyalarını kırılgan hale getirir.
- Hata sınıflandırma: Karmaşık çoklu sistem iş akışlarında, veri tutarsızlıklarının veya bozulmalarının kaynağını belirlemek çok zor olabilir.
- Çoklu sistem ortamı kurulumu: Çoklu sistem entegrasyonları için üretimi taklit eden doğru ve tutarlı hazırlık ortamları kurmak, yapılandırmak ve sürdürmek önemli bir lojistik zorluktur.
Özelleştirmeleri sürdürmedeki engeller
Genellikle, PLM platformları ve CAD ve ERP gibi ortaklar, her müşterinin özel iş süreçlerini yerine getirmek için büyük ölçüde özelleştirilmiştir. Herhangi bir sistemin arka ucunun veya grafik kullanıcı arayüzünün (GUI) her türlü değişikliği veya yükseltmesi, mevcut işlevselliği veya entegrasyonları bozmadan beklendiği gibi çalıştığından emin olmak için titiz bir doğrulama gerektirir.
Ancak, geleneksel araçlar değişen UI yapılarıyla başa çıkmakta zorlandığından, dinamik UI değişikliklerini test etmek zordur. Ayrıca, arka uç testleri genellikle 3D modeller, alana özgü dosya formatları, elektronik tablolar ve günlük dosyaları için özel doğrulama gerektirir.
Model tabanlı mühendisliğin karmaşıklıkları
Model tabanlı sistem mühendisliği (MBSE) ve sistem modelleme dili (SysML), karmaşık ürünlerin sistem gereksinimlerini ve mimarilerini tanımlamak, analiz etmek, doğrulamak ve onaylamak için yapılandırılmış, model merkezli yaklaşımlar sağlar.
Bir PLM sistemi genellikle MBSE modeli içinde SysML gereksinimlerinden türetilen test durumlarını ve prosedürlerini yönetir. PLM ayrıca, fiziksel sistemin modellenmiş gereksinimlerini karşıladığının izlenebilir kanıtını sağlamak için elde edilen test verilerini de depolar. Tüm değişiklikler için kapsamlı gereksinim izlenebilirliği testleri gereklidir.
Parçalı test araç zincirlerinden kaynaklanan sorunlar
Parçalı araçlarla geliştirilen test komut dosyaları kırılgan hale gelir ve UI değişikliklerine veya sürüm yükseltmelerine sorunsuz bir şekilde uyum sağlayamadıkları için daha fazla komut dosyası bakım çabası gerektirir. Keysight'ın manuel PLM testleri üzerine yaptığı bir ankette, ekiplerin %80'inin test senaryolarını yönetme ve bakımında zorluklar yaşadığı ortaya çıktı.
Siloed test ekipleri yaygındır ve bu da aşağıdaki gibi verimsizliklere yol açar:
- geliştirme ve üretim ortamlarında test komut dosyası üretiminin tekrarlanması
- bağlantısı kesik ekipler arasında tekrarlanan işler
- ekiplerin tespit ettikleri sorunları ileterek paylaşabilecekleri bilgilerin kaçırılması
Yönetmeliklere ve standartlara uyum konusunda karşılaşılan zorluklar
PLM yazılımı, her zaman ve her koşulda çeşitli yönetmeliklere ve standartlara uymak zorundadır. Bu tür doğrulamaların kendisi de söz konusu yönetmeliklere ve test standartlarına uymak zorundadır.
Uluslararası Silah Ticareti Yönetmelikleri (ITAR) ve İhracat Yönetmelikleri (EAR), savunma ile ilgili ürünlerin ve teknik verilerin ihracatını kontrol eder. ITAR/EAR uyumlu PLM testleri, bu tür verileri işleyen bir PLM sisteminin yetkisiz erişimi ve ihracatı önlemek için uygun erişim haklarına ve veri maskelemeye sahip olmasını sağlamak için gereklidir.
Hava taşıtlarında kullanılan yazılımlar için DO-178C standardı ve hava taşıtlarında kullanılan elektronik donanımlar için DO-254 standardı gibi endüstri standartları zorunludur. Sistem arızasının olası sonuçlarına bağlı olarak, tasarım güvence seviyesi (DAL) A (felaketle sonuçlanan arıza) ile E arasında bir değerle belirlenir. A veya B seviyesi tasarımlar için manuel DO-254 doğrulaması 12 aya kadar sürebilir. PLM sistemi bu test planlarını, verileri, izlenebilirliği, uyumluluk belgelerini ve denetim hazırlığını sürdürür. Bu yetenekler kapsamlı bir şekilde doğrulanmalıdır.
Heterojen ortamlar ve ölçeklenebilirlik
PLM entegrasyonları çeşitli dağıtım ortamlarını (yerel, bulut, istemci-sunucu, ana bilgisayar ve gömülü gibi) ve arayüz türlerini (kalın istemciler, web uygulamaları, mobil uygulamalar, API'ler, veritabanları ve dosya sistemleri gibi) içerdiğinden, testler doğası gereği zordur.
PLM ölçeklenebilirlik testleri, çeşitli konumlar, ortamlar ve arayüzler arasında yanıt verebilirliği ve kullanılabilirliği sağlamak için çok önemlidir.
A&D ortamlarının güvenliğini sağlamadaki zorluklar
PLM yazılım testleri, platformun çeşitli Savunma Bakanlığı (DoD) güvenlik standartlarına ve DevSecOps en iyi uygulamalarına uygun olduğunu garanti etmelidir.
Bir sistemin sürekli güvenliğini kanıtlamak için, DoD tek bir manuel işletim yetkisi (ATO) sürecinden sürekli, otomatik bir ATO (C-ATO) sürecine geçmektedir. Otomatik testler ve sürekli izleme çok önemlidir.
PLM yazılımı, federal sözleşme bilgilerini (FCI) ve kontrollü sınıflandırılmamış bilgileri (CUI) korumak için Siber Güvenlik Olgunluk Modeli Sertifikası (CMMC) çerçevesine de uymalıdır. CUI/FCI koruma testleri, gerekli güvenlik kontrollerinin uygulandığını doğrular.
Verileri bulutta depolayan bulut PLM çözümleri, bulut hizmetleri için standartlaştırılmış güvenlik değerlendirmesi olan Federal Risk ve Yetkilendirme Yönetimi Programı'na (FedRAMP) uymak zorundadır. Üçüncü taraf denetimi ve sürekli izleme, bulut PLM güvenlik test stratejisinin bir parçası olmalıdır.
Manuel testlerin verimsizlikleri
Manuel PLM testleri zaman alıcı, pahalı, verimsiz, emek yoğun ve ölçeklenebilir değildir. Keysight'ın manuel testler üzerine yaptığı ankette şu endişe verici sonuçlar ortaya çıktı:
- Takımların %92'si, manuel testlerin zamanında tamamlanmaması nedeniyle sürümleri ertelemiş veya iptal etmişti.
- Tüm test çalışmalarının %83'ü regresyon testlerine ayrılmıştı. Tam regresyon turlarının her biri için, takımların %66'sı en az bir hafta, %34'ü ise iki hafta veya daha fazla zaman harcamıştı.
- Takımların %54'ü, manuel test kapsamlarında yalnızca iki entegre sistemi işleyebiliyordu.
- Bir ürünün sürümünden sonra keşfedilen bir hatanın düzeltilmesi, planlama aşamasında bulunmasına kıyasla 100 kat daha pahalıya mal oluyor.Takımların %88'i uçtan uca testlerde, %87'si hata tespitinde ve %84'ü GUI karmaşıklığında zorluk yaşadı.
- Bu durum, test uzmanlarının tükenmesine, yüksek işgücü devrine ve sürekli bir kriz moduna yol açıyor.
PLM ortamlarında test otomasyonu neden önemlidir?
Şekil 3. Uzaktan güvenli bağlantı ile Eggplant iki sistem testi
Havacılık ve savunma PLM testlerinde, ürünlerin aşırı karmaşıklığı, onlarca yıllık yaşam döngüleri, sıkı yasal gereklilikler ve başarısızlığın vahim sonuçları nedeniyle test otomasyonu son derece önemlidir. Aşağıda, PLM test otomasyonunun bazı temel nedenlerini özetliyoruz.
Sürekli regresyon testi gerçekleştirin
PLM sistemleri, yeni özellikler, hata düzeltmeleri ve güvenlik yamaları ile sürekli olarak gelişmektedir. Her değişiklik, mevcut işlevselliği istemeden etkileyebilir. Otomatik PLM regresyon testi, her kod değişikliğinden sonra kapsamlı bir test paketinin hızlı bir şekilde yürütülmesi için tek yoldur.
PLM değişikliklerini ve yükseltmelerini yönetme
PLM çözümleri her zaman müşterinin süreçlerine uyacak şekilde büyük ölçüde özelleştirilir ve yapılandırılır. Her yapılandırma değişikliği veya yükseltmeden sonra manuel olarak yeniden test yapmak pratik değildir ve maliyetlidir. Ekipler, otomasyon ile PLM yükseltmelerini hızlandırabilir ve özelleştirmeleri doğrulayabilir.
Sürekli teslimatı uygulayın
Dijital dönüşüm ve dijitalleşmenin bir parçası olarak, havacılık ve savunma endüstrisi, pazara daha hızlı giriş için geliştirme süreçlerinde sürekli entegrasyon/sürekli teslimat (CI/CD) yöntemini benimsiyor.
İnsan hatalarını azaltın
A&D sektöründe hassasiyet ve doğruluk çok önemlidir. İnsan hataları, güvenlik risklerinden mali kayıplara kadar felaketle sonuçlanabilecek sonuçlara yol açabilir.
PLM'nin mühendislik değişiklik yönetimi (ECM) işlevleri otomatikleştirildiğinde, iletişim eksikliği ve rehavet gibi insan hatalarına karşı doğrudan optimizasyon sağlar. PLM ECM'nin otomatik test edilmesi ise verimliliği artırır.
Sıkı standartlara ve düzenlemelere uyun
Test otomasyonu, PLM yazılımının aşağıda özetlenen A&D endüstrisinin sıkı güvenlik, emniyet ve düzenleme gerekliliklerini karşıladığından emin olmanın tek ölçeklenebilir yoludur:
- Denetim izlerini koruyun: PLM sistemi, dokümantasyon ve sertifikalar için merkezi, denetlenebilir bir doğruluk kaynağıdır. Test otomasyonu, bu kritik özelliklerin her zaman doğru ve güvenilir bir şekilde çalışmasını sağlar.
- %100 test kapsamı sağlayın: Test otomasyonu, yasal gerekliliklerin beklediği şekilde PLM sistemleri ve entegrasyonlarının uçtan uca test kapsamını elde etmenin tek yoludur. Örneğin, DO-178 ve DO-254 kapsamında, DAL A seviyesi %100 değiştirilmiş kapsam gerektirir.
- Sertifikasyon süreçlerini hızlandırın: Otomatik testler, test verilerinin oluşturulmasını, test senaryolarının yürütülmesini ve kapsamlı uyumluluk belgelerinin oluşturulmasını hızlandırarak manuel hataları azaltır ve denetim hazırlığını sağlar.
Keysight Eggplant, PLM test zorluklarını nasıl çözüyor?
Şekil 4. Keysight Eggplant modellemesi.
Keysight Eggplant, PLM yazılım iş akışlarının anlamsal olarak anlaşılmasını sağlar. Yapay zeka destekli bilgisayar görüşünü kullanarak her yazılımın grafik öğeleri, görüntüleri ve metinleriyle bir insan kullanıcı gibi etkileşime girer. Temel olarak, sertifikalı sistemlerin non-invazif GUI testleri için kullanılır.
Bu, UI hiyerarşi ilişkileri, UI öğe türü, başlık veya ekran konumu temelinde düşük seviyeli kural tabanlı eşleştirme arayan geleneksel araçlardan farklıdır. Bu tür testler genellikle şöyle görünür: “Araçlar
altındaki Verileri Dışa Aktar başlıklı yeşil düğmeye tıklandığında, bir şeyi kontrol et.” Bu düşük seviyeli ayrıntılar bir güncelleme sırasında birazcık bile değişirse, test geçersiz hale gelir.
Buna karşılık, Eggplant'ın anlamsal anlayışında testler, “Verileri dışa aktarma eylemi başlatılırsa, bir şeyi kontrol et” gibi daha üst düzey yapılar kullanılarak ifade edilir. Eylem bir düğme, menü öğesi, araç çubuğu veya uygulama programlama arabirimi (API) ile uygulanabilir, ancak test geçerli ve yeniden kullanılabilir olmaya devam eder.
PLM testi için Eggplant'ın bazı temel yeteneklerine bakalım.
Tüm PLM platformları için destek
Şekil 5. Eggplant kullanarak PLM-CAD entegrasyon testi.
Eggplant, kaynak koduna veya API katmanlarına erişim gerektirmeden tüm PLM platformlarını ve bunların entegrasyonlarını (CAD, MES, ERP ve daha fazlası) UI katmanında destekler. Teamcenter, Windchill ve Aras Innovator gibi tüm popüler PLM platformlarını test edebilir.
Modeller ve kullanıcı arayüzünden AI destekli test oluşturma
Eggplant'ın AI destekli bilgisayar görüşü, bir insan kullanıcı gibi kullanıcı arayüzlerini görmesini ve bunlarla etkileşime girmesini sağlar. Optik karakter tanıma ve grafik öğe tanıma özelliklerini içerir.Eggplant, test oluşturmayı optimize etmek ve hızlandırmak için AI ile birlikte model tabanlı testleri kullanır. AI mantığı ve veri setlerini (gerçek kullanıcı yolculukları, test kapsamı ve geçmiş test hataları gibi) yeni test oluşturmayı yönlendirmek için kullanarak, mutlu yol testinin çok ötesine geçer.
Model tabanlı dijital ikiz yaklaşımı, bir uygulamanın davranışlarını doğru bir şekilde temsil eder. Öğrenilen davranışlara dayalı olarak en yararlı test senaryolarını otomatik olarak oluşturabilir.Eggplant ayrıca, iş akışını temsil eden ve çok sayıda potansiyel kullanıcı yolculuğu varyasyonu oluşturmak için tüm geçerli yolları yakalayan durum şeması benzeri notasyon kullanarak testlerin grafiksel olarak tanımlanmasını da destekler.Eggplant Generative AI (GAI), test, iş analizi ve sektöre özgü bilgilerle eğitilmiş, yerel ve güvenli bir üretken yapay zeka aracıdır. Manuel ve yürütülebilir testler oluşturabilir, risk tabanlı testler konusunda tavsiyelerde bulunabilir, testlerin tekilleştirilmesi ve optimizasyonunu gerçekleştirebilir ve gereksinim değişikliklerine göre testleri güncelleyebilir.
PLM yeteneklerinin non-invazif testi
Eggplant'ın black-box non-invazif yaklaşımı, özellikle güvenli A&D ortamları için önemli bir fark yaratır. Özellikleri doğrudan kullanıcı arayüzü üzerinden test eder ve bir insan kullanıcı gibi uygulamalarla görsel olarak etkileşime girer. Nesne (veya API) katmanı, kaynak kodu veya dahili uygulama yapılarına herhangi bir bağlantıya ihtiyaç duymadan çalışır.
Hassas hava boşluklu ağlar dahil olmak üzere yüksek güvenlikli düzenlemelere tabi ortamlar için bile mükemmeldir, çünkü invaziv yazılım yüklemeyi veya hassas verilere erişmeyi gerektirmez.
Uçtan uca dijital iş akışı ve sistem testi
Şekil 6. Eggplant, uydu izleme uygulamasının GUI'sinde eylemleri yönlendirir
Eggplant, PLM, ERP, SCM ve daha fazlası gibi çeşitli kurumsal uygulamaları kapsayan iş akışlarının kapsamlı uçtan uca testini destekler. Tasarımdan üretime ve iş operasyonlarına kadar kesintisiz bir dijital akış sağlar ve bunlar arasındaki sorunsuz veri akışını ve işlevselliği doğrular.
Eggplant, aynı testte farklı sistemler arasında kolayca geçiş yapılmasına olanak tanır. Örneğin, PLM sisteminden bir ERP uygulamasını başlatabilir, eylemleri gerçekleştirebilir, ardından bir CAD uygulamasına geçebilir ve bir simülasyon başlatabilir.
Testler, kullanıcı arayüzünden API'lere ve veritabanlarına kadar her katmanı kapsayabilir, böylece arka uç işlemlerinden kullanıcı arayüzü katmanına kadar tutarlılık sağlanır.
Eggplant ayrıca, veri tutarlılığını sağlamak ve bozulmayı önlemek için farklı sistemler veya belge türleri arasındaki verileri karşılaştırabilir.
CI/CD boru hatlarıyla entegrasyon
Eggplant, CI/CD en iyi uygulamalarını destekler. Jenkins, Azure DevOps ve GitHub gibi popüler araçlar için adaptörler sunar. Otomatik testler doğrudan CI/CD boru hattından tetiklenebilir, böylece tamamen otomatik dağıtım sağlanır. Eggplant, DevOps sunucularında görünür bir kullanıcı arayüzü olmadan çalışmak için başsız modu destekler.
Bir test başarısız olursa, Eggplant test sonuçlarının tam görünürlüğü ve izlenebilirliği ile birleşik bir formatta ayrıntılı kök neden analizi ve arıza analizi sağlar.
Havacılık ve savunma sektöründe Eggplant'ın temel avantajları
Havacılık ve savunma şirketleri için Eggplant'ın bazı temel avantajlarına göz atalım.
Azaltılmış sürüm döngüsü süresi
Otomasyon, sürüm döngülerini haftalardan sadece birkaç saate indirir. Eggplant vaka çalışmaları şunlarıgöstermektedir:
- sürüm döngüsü süreleri dört haftadan iki haftaya %50 oranında azaldı
- bir ay süren manuel test süreci, dört saatlik tam otomatik test sürecine kısaltıldı
- 15 günlük manuel testler, bir gecelik teste indirildiüç günde bir yapılan
- 10 saatlik testler, günlük 24 saatlik teste yükseltildi
Eggplant tüm bunları şu şekilde gerçekleştirir:
- Tek bir birleşik platform: Eggplant, çeşitli programlar ve tedarikçi arayüzleri genelinde tüm test faaliyetlerini yönetmek için kapsamlı bir araç seti sunar.
- Teknoloji ve platformdan bağımsız: Eggplant, herhangi bir platformu, cihazı, işletim sistemini, uygulamayı ve teknoloji katmanını test edebilir.
- Yeniden kullanılabilir ve modüler: Ortak PLM iş akışları, CAD işlemleri veya veri doğrulama adımları bir kez komut dosyası olarak yazıldıktan sonra birden fazla proje, program ve hatta farklı tedarikçiye özgü uygulamalarda yeniden kullanılabilir, bu da gereksiz çabaları önemli ölçüde azaltır ve yeni test geliştirme sürecini hızlandırır.
Risklerin en aza indirilmesi
Bir Eggplant müşterisi, hataları %80 oranında azaltmayı başardı. Bu, doğrudan daha az maliyetli üretim sonrası düzeltmeler, 2,5 milyon dolarlık maliyet tasarrufu ve havacılık güvenliği için kritik öneme sahip ürün güvenilirliğinin artırılmasıyla sonuçlandı.
Eggplant, hassasiyetin tartışılmaz olduğu A&D PLM'de kritik bir faktör olan veri doğruluğunu sağlayarak bunu başarır. Çeşitli sistemler ve belge türleri arasında veri tutarlılığını doğrular (örneğin, ERP'deki değerleri PLM ile karşılaştırır veya PDF içeriğini web uygulaması verileriyle karşılaştırır).
Güvenlik açısından, Eggplant'ın müdahaleci olmayan kara kutu testi, A&D ortamları için idealdir ve test sırasında veri ihlali veya fikri mülkiyetin tehlikeye atılma riskini azaltır.
Geliştirilmiş sistem dayanıklılığı
Eggplant, karmaşık A&D ürün geliştirme için çok önemli olan tutarlı performans, yüksek kullanılabilirlik ve sürekli değişikliklere uyum sağlama özellikleri sayesinde son derece dayanıklı PLM sistemleri sunar.
