Anforderungen an sicherheitsrelevante Systeme

Anbieter zum Thema

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

ISH Ingenieursozietät GmbH

IBR Leiterplatten GmbH & Co. KG

Texas Instruments Deutschland GmbH

Aktuell werden die Standards ISO 26262 für die Automobilbranche und ISO 13849 für die „Maschinensicherheit“ als branchenspezifische Standards erforderlich. Beispielsweise bei ISO 13849 besteht die „Vermutungswirkung“, dass bei Anwendung die gesetzlichen Anforderungen der Maschinenrichtlinie erfüllt werden. Nachfolgend wird eine kurze Einführung in die Kernaspekte der Funktionalen Sicherheit gegeben.

Sicherheits-Integritäts-Level – Welche Einstufung hat mein System?

Der erste Schritt eines Systementwurfs ist es, ein Konzept zu entwickeln, in dem die Anforderungen des Systems definiert werden. Daraufhin erfolgt eine Risiko- und Gefahrenanalyse, um die vom System ausgehenden Risiken zu ermitteln.

Diese Risiken werden nach der Auftrittswahrscheinlichkeit und der Schwere des zu erwartenden Schadens bewertet. Aufgrund dieser Bewertung kann nach IEC 61508 ein System in vier Sicherheits-Integritäts-Level (SIL1 - SIL4) eingestuft werden.

Sicherheitslebenszyklus – Welche Schritte hat die Systementwicklung?

Um einen nachvollziehbaren Entwicklungsablauf sicherzustellen, wird ein Sicherheitslebenszyklus definiert. Dieser beginnt bei der Konzipierung, beinhaltet die einzelnen Entwicklungsschritte und endet mit der Außerbetriebnahme.

Ziel ist es die Methoden und Abläufe so anzuwenden, dass während der Entwicklung Fehler möglichst ausgeschlossen werden. Die Verwendung eines Entwicklungsprozesses wie z.B. der eines V-Modells wird empfohlen, um während der Entwicklung Tätigkeiten wie Projektmanagement, Dokumentation und Implementierung ständig abzugleichen.

Fehlerarten und Fehlerbehandlung – Welche Fehler können in einem System auftreten und wie werden sie behandelt?

Generell unterscheidet man zwischen zwei Fehlerarten:

• Zufällige Fehler sind bedingt durch äußere Einflüsse wie Störungen, Einkopplungen, Vibrationen oder Temperaturänderungen. Diese Einflüsse können zu ungewollten Zustandsänderungen in Halbleitern führen. Die Fehlerraten und ihre Diagnostizierbarkeit können durch eine FMEDA (Failure Mode, Effects and Diagnostic Analysis) bestimmt werden. Diese Fehlerraten werden in FIT (Failure in Time / 1FIT = 10^-9 /h) angegeben. Zufällige Fehler sind unvermeidbar und müssen zur Laufzeit vom System erkannt und behandelt werden. Dies kann erreicht werden indem Sicherheitsfunktionen in das System integriert werden, die solche Fehler erkennen und gegebenenfalls das System in einen sicheren Zustand bringen können. Werden z.B. die Strukturgrößen in einem Halbleiterspeicher durch eine Technologieänderung kleiner, steigt die Wahrscheinlichkeit ungewollter Zustandsänderungen. Das davon ausgehende erhöhte Risiko kann durch das Hinzufügen von Sicherheitsfunktionen wie eines Error Correction Codes (ECC) reduziert werden. Eine Zustandsänderung im Speicher kann somit erkannt und berichtigt werden.

• Systematische Fehler sind in der Regel Entwicklungs- oder Fertigungsfehler. Ein Beispiel für einen Entwicklungsfehler in der Software ist ein Funktionsaufruf mit einem Parameter der außerhalb seines definierten Wertebereichs liegt. Systematische Fehler gilt es während der Entwicklung zu erkennen und durch definierte, strukturierte und gut dokumentierte Prozesse und zu vermeiden.

Integration von Sicherheitsfunktionen – Was bietet Texas Instruments?

Um die Umsetzung von sicherheitsbezogenen Systemen zu vereinfachen, bietet Texas Instruments Mikrocontroller und Systemchips mit in die Hardware integrierten Sicherheitsfunktionen an. Diese haben im Vergleich zu Softwarelösungen den Vorteil, Fehler deutlich schneller und mit einer höheren Abdeckungsrate erkennen zu können. Die gewonnene Rechenleistung des Mikrocontrollers kann für die Anwendung genutzt werden.

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