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1 Funktionale Sicherheit ISO Schwerpunkt Requirements Engineering, Manfred Broy Lehrstuhl für Software & Systems Engineering Technische Universität München Institut für Informatik

2 ISO Functional safety is influenced by the development process (including such activities as requirements specification, design, implementation, integration, verification, validation and configuration), the production and service processes and by the management processes. Safety issues are intertwined with common functionoriented and quality-oriented development activities and work products. ISO addresses the safety-related aspects of the development activities and work products. Manfred Broy 2

3 Manfred Broy 3

4 ISO Instead of the model of separate safety functions, ISO uses the concept of safety goals and the safety concept as follows: A hazard analysis and risk assessment identifies hazards that need risk reduction. A safety goal is formulated for each hazardous event. An Automotive Safety Integrity Level (ASIL) is associated with each safety goal. The functional safety concept is a statement of the functionality to achieve the safety goal. This is stated in the functional safety requirements. The technical safety concept is a statement of how this functionality is implemented in hardware or software. This is stated in the technical safety requirements. Software safety requirements and hardware safety requirements state the specific safety requirements which will be implemented as part of the software and hardware design. Manfred Broy 4

5 Safety process requirement structure Flow and sequence of the safety requirements: A hazard analysis and risk assessment is performed to identify the risks and to define the safety goals for these possible risks. A functional safety concept is derived which specifies requirements to satisfy the safety goals. These requirements define the safety mechanisms and the other safety measures The elements of the system architecture are identified which will support these requirements. A technical safety concept is derived which specifies how functional safety requirements will be implemented. The hardware and software safety requirements will be provided to comply with the technical safety requirements and the system design Manfred Broy 5

6 Requirements NOTE 2 There is a difference between to perform a function as required (stronger definition, useoriented) and to perform a function as specified, so a failure can result from an incorrect specification. Validation Get the requirements right Verification Show that the implementation fulfills the requirements Manfred Broy 6

7 Achtung: ISO betont Rolle des RE Es genügt nicht die Korrektheit des Systems (funktioniert wie spezifiziert) und die Ausfallsicherheit (Ausfall kritischer Systemteile führt auf auf keine Gefahren) sicherzustellen. Durch RE muss sichergestellt werden dass von dem System wie spezifiziert keine Gefahren ausgehen Bemerkenswert: Der Unterschied zwischen den eigentlichen Anforderungen der Spezifikation Merke: FuSi > Fehler vermeiden/auf Fehler reagieren Manfred Broy 7

8 Engineering Safety Requirements Welche Requirements Engineering Methode? Wie Safety Requirements zu den übrigen abgrenzen in Beziehung setzen Wie Safety Requirements validieren Zerlegung von Sicherheitsanforderungen bei der Systemdekomposition Formalisierung von Safety Requirements Nachweis von Safety Requirements aus System Requirements Manfred Broy 8

9 Architekturspezifikation und Safety Requirements Wie System Safety Requirements auf Komponenten der Architektur abbilden Wie Architektur formal modellieren Komponenten und ihr Schnittstellenverhalten Sicherheitsanalysen auf Architekturmodellen Entwurfsmuster für Safety Manfred Broy 9

10 Funktionale Sicherheit als Teil des RE Systematische Erarbeitung der Sicherheitsanforderungen der Risiken - Einstufung der Kritikalität Funktionshierarchie mit Sicherheitseinstufung Abhängigkeiten zwischen Funktionen Umfassendes Architekturmodell als Basis Funktionsspezifikation (Simulation) Abhängigkeiten (Feature Interactions) MMI - Modell - logisch und physisch Manfred Broy 10

11 Bidirectional traceability: Bidirektionale Rückverfolgbarkeit Bidirektionale Vorwärts/Rückverfolgbarkeit die Fähigkeit, sowohl vorwärts und rückwärts (von den Anforderungen zum Endprodukt und vom Endprodukt zurück zu den Anforderungen) den Zusammenhang zwischen Anfordrungen und der Umsetzung zu verfolgen Tracing vom Code zu den Anforderungen und umgekehrt während des Software Development Life Cycle (SDLC). Tracing direkt aus den Anforderungen durch die Architektur und Design zum Code, um sicherzustellen, dass die Anforderungen erfüllt sind, wird als Prozess der Vorwärtsverfolgbarkeit bezeichnet. Sicherzustellen, dass jede Anforderung in Code übersetzt wird, wird als Prozess der Rückwärtsverfolgbarkeit bezeichnet. Manfred Broy 11

12 Bidirektionale Traceability Vorteile und Herausforderungen bei der Umsetzung Erleichterte Impaktanalyse Umgang mit großer Menge an Anforderungen Faktor Мensch bei der Erstellung von Links zwischen Anforderungen Hoher Aufwand Beispiele: Anforderungen, Change requests, Trouble report <--> Requirement specification documentation <--> System and Software design documentation <--> Implementation und Unittest Dokumentation. <--> Integrationstest Dokumentation <--> Systemtest Dokumentation Manfred Broy 12

13 Umfassende Architektur Kunden/Nutzerfunktionsordnungsstruktur: Nutzungsebene - Kundenfunktionen (KF) Multi-funktionale Systeme (K.Funktionshierarchien - feature hierarchies) Abhängigkeiten/Beziehungen zwischen KFs: Feature interaction Logische Systemarchitektur (Funktionsnetz) Konzeptionelle Architektur Hierarchische Zerlegung des Systems in logische Komponenten Software-Architektur Design Time Software Architektur Applikationssoftware Software Plattform (OSEK, Treiber für Bussysteme) Laufzeit Software-Architektur Tasks Scheduling Hardware Architektur Steuergeräte Kommunikationseinrichtungen Sensoren und Aktuatoren Deployment Technische Architektur Manfred Broy 13

14 Das umfassende Modell Kundenfunktionsordnungsstruktur Logische Architektur Technische Architektur Software Architektur Konzeptionelle Architektur Tasks T1 T2 T3 T4... Deployment T1... T2... T3 T4... Hardware Architektur Manfred Broy 14

15 ISO Abschließende Bemerkungen erzwingt höhere Systematik und Formalität Betont die Rolle des Requirements Engineerings Die höhere Systematik ist auch unabhängig von der Frage der Funktionalen Sicherheit nützlich sollte die Integration der Funktionalen Sicherheit in den Entwicklungsprozess ermöglichen Manfred Broy 15

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