Automotive Komponenten in sicherheitsgerichteten Bahnanwendungen

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1 Automotive Komponenten in sicherheitsgerichteten Bahnanwendungen Anwendbarkeit und Nachweisführung Safety in Transportation Nov. 14 Institut für Eisenbahnwesen und Verkehrssicherung Braunschweig Thomas Kirschbaum Bosch Engineering GmbH RAMS Management Bahn 1

2 Bahntechnik bei Bosch Robert Bosch GmbH Über Mitarbeiter weltweit 100% Tochter: Bosch Engineering GmbH Mitarbeiter weltweit Systementwicklungspartner Fahrzeuge Bosch Entwicklungszentrum Abstatt Darin: Bosch Bahntechnik Rail Transport Zugriff auf das gesamte Bosch Entwicklungs- und Produkt-Portfolio Entwicklung bahnspezifischer Systeme, Komponenten und Dienstleistungen zur Steigerung von Effizienz und Sicherheit Kompetenz-Zentrum für Bahn-spezifische Bosch-Komponenten 2

3 Verfügbare Komponenten für Bahnanwendungen Innovative Lösungen neuer Technologie drängen im Bahnbereich Begrenzte bahnspezifische Auswahl an benötigter Sensorik Neuentwicklungen nahezu unerschwinglich Lösungsmöglichkeit: Automotive Komponenten Breites Angebot verfügbar Führende Technologien Erprobte Großserientechnik Attraktive Preise Formfaktor optimiert für geringen Bauraum Jedoch: Branchenspezifische Normen Andere Vorgehensweisen bei Entwicklung, Erprobung und Zulassung Bahnspezifische Nachweise Barriere für Branchen-Transfer? 3

4 Bahnanwendungen Automotive Komponenten in Bahnanwendungen Nachweise für Vorgaben im Bahnbereich ISO 9001 Qualitätsmanagement + Bahn = IRIS + Kfz = ISO/TS IEC Funktionale Sicherheit Elektronischer Systeme EN Sicherheitsrelevante Signaltechnik EN Software für Steuerungssysteme EN Sicherheitsrelevante Kommunikation EN Elektronische Einrichtungen auf Fzg. EN Elektromagnetische Verträglichkeit Umweltbedingungen ISO26262 Funktionale Sicherheit Straßenfzg. ISO Funktionale Sicherheit - Software ISO Funktionale Sicherheit - Hardware Vergleichbare z.b. ISO 16750: Umwelt Regelwerke IEC 60068: Prüfen Vergleichbare z.b. IEC CISPR 1x (Radio) Regelwerke ISO 11452, ISO (ESD) IEC Gehäuse Schutzarten IP + Hochdruckreiniger = ISO Automobilanwendungen Vergleichbare Vorgaben und Lösungen unterschiedliche Nachweisformen 4

5 Automotive Komponenten in Bahnanwendungen Beide Branchen fordern die Bestimmung von Ausfallraten Auto Bahn Aspekt Ausfallraten Bestimmungsmethodik? Felddaten Erprobung Berechnung IEC SN Vorgehensweisen-Varianz erschwert Transfer Felddaten sind aussagekräftig 5

6 Praxisbeispiel Kraftsensor Fertigungsbeginn: 2008 Sensoren im Feld: Betriebsstunden*: Ausfälle im Feld: 14 Gesamtausfallrate: 9, /h Zuverlässigkeitswerte genügen Anforderungen an gefährliche Ausfälle Anmerkung: Soll für den Sicherheitsnachweis das Argument der Betriebsbewährtheit herangezogen werden, muss die anrechenbare Felddatenrate nach einschlägigen Normen je nach Konfidenzintervall und Ausfallverteilung um den Faktor 1,3-3 reduziert werden. * Nur Betriebsstunden innerhalb der Gewährleistung einbezogen (= vollständige Rücklaufquote) DIN EN :2011 EU-Verordnung 402/ /2009 Anhang 1, Ziff : "... Ausfallrate pro Betriebsstunde kleiner oder gleich 10-9, bei technischen Systemen, bei denen bei Ausfall von unmittelbaren katastrophalen Folgen auszugehen ist... ". Fachpresse ETR No [ ] eine direkte und unreflektierte Übertragung und Anwendung des Kriteriums 10-9 auf [ ] Einzelkomponenten [würde] zu einer Schieflage (Überdimensionierung) führen. A. Tomasch, EBA Automotive Komponenten: Werk Juarez / Mexiko Felddaten und Stückzahl zeigen hohe Zuverlässigkeit Bieten sich an für den Einsatz in Sicherheitsanwendungen der Bahn ibolt 6

7 Was bringt die Zukunft? Komplexe Sensorik: Radar, Lidar, Video Erhöht die Sicherheit setzt sich im Kraftfahrzeug durch Radarsensor Videokamera Neue Problematik: zunehmender Anteil Funktionaler Unzulänglichkeit Hervorgerufen durch zwangsläufige Unvollständigkeit in Spezifikation und Modellbildung Fehlerkennung kann zu falscher oder ausbleibender Reaktion führen Kontingent: Tolerable Hazard Rate Zufällige HW-Ausfälle Systematische Ausfälle Funktionale Unzulänglichkeit Felddaten, Berechnung Prozesse, Analysen? Objekterkennung* für Schienenfahrzeuge Branchen brauchen Konsens zum Umgang mit Funktionaler Unzulänglichkeit *Entwicklungsstand, zur Darstellung der Funktionalen Unzulänglichkeit 7

8 Zusammenfassung Existierende Kfz-Komponenten Alternative zu Bahn-Neuentwicklungen Vorgaben der Branchen gleichartig: Technische Lösungen vergleichbar Automobilbranche erfüllt technische Kernaspekte der Bahnforderungen Form der Nachweise unterschiedet sich: Hemmnis für Branchen-Transfer Transfer prinzipiell lösbar: generischen Weg gemeinsam finden Branchenkräfte bündeln auf Fragen gemeinsamer Zukunftstechnologie Weiterhin gemeinsam weiterkommen, denn: das Auto fährt heute schon mit ;o) Gemeinsam generischen Transfer-Weg finden Branchenkräfte bündeln 8

9 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Bosch Engineering Dr. Holger Niemann Leiter Bahntechnik + 49 (0) holger.niemann@de.bosch.com Bosch Engineering Thomas Kirschbaum RAMS Management Bahn + 49 (0) thomas.kirschbaum@de.bosch.com 9

10 Ergänzende Informationen 10

11 Branchenvorschläge: Methoden zur Behandlung der Funktionale Unzulänglichkeit 1) Quantitativer Nachweis als Kombination aus Simulation, statistische Verfahren, Schätzen von Fehlerraten und Erprobung 2) Qualitative Betrachtung als Teil der systematischen Ausfälle 3) Mittels CSM-VO Risikoanalyseverfahren System dient Sicherheitsgewinn. Vorteil gegenrechen zu den Fehlerkennungen. Referenz: Zustand heute ohne Erkennungssystem 4) Gegebene Fähigkeit als Stand der Technik definieren Effekt aufteilen in Technische Grenze / Technologiegrenze und Verfahrensschwäche wg. z.b. Nebel (-> Besser geht s nicht ) 11 BEG/PJ-RT-Kirschbaum Robert Bosch GmbH All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.