Anforderungen an elektronische und software-gesteuerte Messgeräte und Zusatzeinrichtungen - - PTB-A50.7

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1 Projekt SELMA Workshop Berlin, Juni 2002 an elektronische und software-gesteuerte e und Zusatzeinrichtungen - - PTB-A50.7 Ulrich Grottker PTB, Projekt ZMW_a.ppt PTB-Organisation: Projekt 1.201, Koordinierungsgremium Projekt Projekt PTB-Projekt Software im gesetzlichen Messwesen Erarbeitung von Software- für alle earten und Vertretung dieser in den einschlägigen Gremien Erarbeitung von Vorgehensweisen bei der Software-Zulassungsprüfung Entwicklung von Software-Prüfwerkzeugen Durchführung von Zulassungsprüfungen bzgl. Software Zusammenarbeit mit dem PTB-Koordinierungsgremium Software im gesetzlichen Messwesen ZMW_a.ppt

2 Überblick Projekt Projekt Stand der nationalen und internationalen Vorschriften-Arbeit Erläuterung der PTB- A50.7 Umsetzung des WELMEC-Leitfadens Software und der MID Beispiele: Typische Messsystem-Konfigurationen mit Datenübertragung Beispiel: Messsystem mit Software-Trennung Logbuch, Fernparametrierung, Fernbefundprüfung Entwürfe für zum Software-Download WELMEC WG2, Entwurf für zum Download Beispiel: Messsystem mit Software-Download ZMW_a.ppt Überblick Projekt Projekt Stand der nationalen und internationalen Vorschriften-Arbeit Erläuterung der PTB- A50.7 Umsetzung des WELMEC-Leitfadens Software und der MID Beispiele: Typische Messsystem-Konfigurationen mit Datenübertragung Beispiel: Messsystem mit Software-Trennung Logbuch, Fernparametrierung, Fernbefundprüfung Entwürfe für zum Software-Download WELMEC WG2, Entwurf für zum Download Beispiel: Messsystem mit Software-Download 4

3 Aktueller Stand der Arbeiten Projekt Projekt Stand der internationalen Vorschriften-Arbeit MID im Verabschiedungsprozess WELMEC WG7, Subgroup 1 Utility Meters : Entwurf für Software- an MID-Zähler EU-Vorhaben MID-Software im Growth-Programm WELMEC WG2 Software-Download OIML TC5/SC2 Software 5 Umfeld der PTB-A50.7 Entwicklung Projekt Projekt Was war zu berücksichtigen? PTB-A50.6 MID WELMEC /92/EG, EnWG PTB-A50.7 PTB Eichbehörden, Prüfstellen Verwender Hersteller Wer war beteiligt? 6

4 Aktueller Stand der Arbeiten Projekt Projekt Stand der Arbeiten an den PTB- A50.7 Mehrere Sitzungen im Verlauf 2001 (Anwender, Hersteller, Eichbehörden, PTB) Vorlage zur Vollversammlung für das Eichwesen VV 2001 Klärung der Grundsatzfrage EnWG PTB-A50.7 Verabschiedung durch schriftliche Abstimmung der VV-Stimmberechtigten im April Überblick Projekt Projekt Stand der nationalen und internationalen Vorschriften-Arbeit Erläuterung der PTB- A50.7 Umsetzung des WELMEC-Leitfadens Software und der MID Beispiele: Typische Messsystem-Konfigurationen mit Datenübertragung Beispiel: Messsystem mit Software-Trennung Logbuch, Fernparametrierung, Fernbefundprüfung Entwürfe für zum Software-Download WELMEC WG2, Entwurf für zum Download Beispiel: Messsystem mit Software-Download 8

5 WELMEC-Leitfaden 7.1 Software- konform MID Projekt Projekt MID Artikelteil Anhang I Grundlegende Anhänge MI MI-011 Gerätespezifische WELMEC Leitfaden 7.1 Grundlegende Software- 9 WELMEC 7.1 Grundlegende Software- Projekt Projekt WELMEC 7.1 Grundlegende Software- Funktionalität und und Struktur Schutz Schutz Konformität Prüfbarkeit Dokumentation A2.1 A3.1 A1.1 A2.1 A3.1 Schutz Die A1.1 Software Schutz Die Software Software der der Programme darf Software muss Programme darf nach muss gutnach der und gutstrukturiert der und Daten Zulassung sein. Daten Zulassung gegen gegen nicht nicht zufällige zufällige unzulässig unzulässig und und unabsichtliche verändert sein. unabsichtliche Verfälschungen verändert werden. werden. Verfälschungen A1.2 A2.2 A1.2 A2.2 Keine... Keine... gegen gegen Beeinflussung Beeinflussung absichtliche absichtliche der der A3.2 A3.2 eichpflichtigen Verfälschungen Für eichpflichtigen Für die die Durchführung Durchführung Software Software der der durch durch A2.3 A2.3 die Eindeutigkeit, Eichung die Eindeutigkeit, Eichung Software-Umgebung Software-Umgebung der der eichpflichtigen eichpflichtigen dass dass die die Anzeige Anzeige A1.3 A1.3 Keine von Software Keine von Messergebnissen Messergebnissen Beeinflussung der von der von zugelassener Software müssen müssen geeignete eichpflichtigen zugelassener geeignete Software erzeugt eichpflichtigen erzeugt wird. Anweisungen Softwareüber wird. Anweisungen zur zur Verfügung Verfügung über A2.4 die stehen. dieschnittstellen des des Gerätes A2.4 Fehlererkennung stehen. Fehlererkennung in in Hardware Hardware Gerätes Spezifische 10

6 Spezifische Klassifiz. nach eichrechtl. Kriterien Projekt Projekt Kriterien: M Manipulationsschutz K Grad der Konformität P Prüftiefe MID, Annex I, I, Essential Requirements WELMEC Leitfaden 7.1 Grundlegende Software- Klasse Zähler Klasse Offene Verkaufsstellen Klasse Umweltschutz, Gesundheit Klasse Beweissichere Messungen M mittel/hoch K mittel P mittel M mittel/hoch K niedrig/mittel P mittel M mittel K niedrig P mittel M hoch K hoch P hoch 11 Klassifizierung eichrechtliche Kriterien Vorschlag für Niveaus Projekt Projekt Manipulationsschutz: mittel Resistent gegen: gegen: geplante Angriffe Angriffe bei bei beschränkter Fachkenntnis Vorhandensein normaler Betriebsmittel (z.b. (z.b. Text-Editor bei bei PCs) PCs) nur nur zufällige zufällige Ausnutzung einer einer günstigen günstigen Gelegenheit Gelegenheit Internet: hoch Resistent gegen: gegen: geplante geplante und und organisierte Angriffe Angriffe mit mit guter guter Fachkenntnis Vorhandensein spezieller, effizienter Betriebsmittel Planung Planung und und Beeinflussung der der Umgebungsbedingungen für für den den Angriff Angriff Grad der Konformität: mittel Übereinstimmung von von Baumuster und und Seriengerät: Auf Auf der der Ebene Ebene der der zugelassenen (Software-)Dokumentation Prüftiefe: mittel Prüfung CC-Evaluationsstufe: der der Dokumentation des des Herstellers» EAL EAL 1: 1: Funktionell Funktionell getestet getestet Ednrw_a.ppt

7 Spezifische Klassifiz. nach technischen Kriterien Projekt Projekt Kriterien: M Manipulationsschutz K Grad der Konformität P Prüftiefe MID, Annex I, I, Essential Requirements Leitfaden 7.1 (Tab. 3-1) Grundlegende Software- Klasse Zähler Klasse Offene Verkaufsstellen Klasse Umweltschutz, Gesundheit Klasse Beweissichere Messungen Spezifische Software- an Zähler Spezifische Software- Tankstellenanlagen, Taxameter,... Spezifische Software- Abgasanalysatoren Spezifische Software- Atemalkohol- e M mittel/hoch K mittel P mittel M mittel/hoch K niedrig/mittel P mittel M mittel K niedrig P mittel M hoch K hoch P hoch 13 Klassifizierung der earten --Technische Kriterien Projekt Projekt Software- sind anzupassen bzw. speziell zu interpretieren in Abhängigkeit bestimmter technischer eeigenschaften Relevante technische Eigenschaften und Funktionen: Hardware-Konfiguration Bedienoberfläche Laden von Software Software-Struktur Software-Umgebung Fehlererkennung Langzeitspeicherung Messprinzip Für Für jede jede Kombination dieser technischen Eigenschaften kann kannein ein individueller Anforderungssatz definiert werden. Ednrw_a.ppt

8 PTB-A 50.7 Anwendungsbereich Projekt Projekt MID WELMEC /92/EG, EnWG PTB-Anforderung A Allgemeine - Anhänge mit Software Anhang 1 Software- an Einfaches Gerät Anhang 2 Software- an Gerät mit Datenübertragung über offene Netze Anhang 3 Software- an Gerät mit Software- Trennung MID-Zähler 50.7-Zähler 15 Überblick Projekt Projekt Stand der nationalen und internationalen Vorschriften-Arbeit Erläuterung der PTB- A50.7 Umsetzung des WELMEC-Leitfadens Software und der MID Beispiele: Typische Messsystem-Konfigurationen mit Datenübertragung Beispiel: Messsystem mit Software-Trennung Logbuch, Fernparametrierung, Fernbefundprüfung Entwürfe für zum Software-Download WELMEC WG2, Entwurf für zum Download Beispiel: Messsystem mit Software-Download 16

9 PTB-A 50.7 MID-Zähler Projekt Projekt MID-Zähler gemäß MI-002 Einheit m³ (nur Volumen), Stellenzahl Mengenumwertung Batterie-Überwachung Fehlerkennung bei (EM-)Störung, Wiederkehr nach (EM-)Störung ,23 m 3 Allgemeine (Hauptteil A50.7) Eindeutigkeit der Anzeige, Einheiten Sicherung von Programm- und Daten-Speichern Auswahl von zu sichernden Parametern Spezielle Software-, Anhang 1 Software-ID, Anzeige der ID Rückwirkungsfreiheit von Schnittstellen Fehlererkennung Ednrw_a.ppt PTB-A 50.7 Messsysteme Datenübertragung 1 Projekt Projekt Lastgang-Zähler, konventionelle Anordnung Speicherung und Anzeige aller Messwerte (Energie, Lastgang) im geeichten beim Kunden Zusatzeinrichtung in Zentrale, ungeeicht Ungesicherte Übertragung zur Zentrale 06:00 10,3 07:00 43,7 08:00 288,1 06:00 10,3 09:00 276,8 07:00 43,7 10:00 215,4 08:00 288,1 09:00 276,8 10:00 215,4 Messort Zentrale Gerät oder EDV, nicht geeicht ( 9 EO) Eichpflichtig Nicht Nicht eichpflichtig Übertragung -- ungesichert -- signiert -- signiert und und verschlüsselt Ednrw_a.ppt

10 PTB-A 50.7, Anhang 2 Messsysteme mit Datenübertragung 2 Projekt Projekt :00 10,3 07:00 43,7 08:00 288,1 09:00 276,8 10:00 215,4 Geeichtes portables Auslesegerät Speicherung des Lastgangs im geeichten beim Kunden Anzeige aller verrechnungsrelevanten Daten auf dem Auslesegerät Zusatzeinrichtung in Zentrale, ungeeicht Geeichtes Auslesegerät, portabel 06:00 10,3 07:00 43,7 08:00 288,1 09:00 276,8 10:00 215,4 Gerät oder EDV, nicht geeicht ( 9 EO) Messort Zentrale Ednrw_a.ppt PTB-A 50.7, Anhang 2 Messsysteme mit Datenübertragung 3 Projekt Projekt :00 10,3 07:00 43,7 08:00 288,1 09:00 276,8 10:00 215,4 Nicht geeichtes Auslesegerät 06:00 10,3 07:00 43,7 08:00 288,1 09:00 276,8 10:00 215,4 Messort Nicht geeichtes Auslesegerät Speicherung des Lastgangs im geeichten beim Kunden Anzeige aller verrechnungsrelevanten Daten auf dem Auslesegerät vor Ort Verschlüsselte Übertragung Authentizität der Auslese-Software Zusatzeinrichtung in Zentrale, ungeeicht Gerät oder EDV, nicht geeicht ( 9 EO) Zentrale Ednrw_a.ppt

11 PTB-A 50.7, Anhang 2 Messsysteme mit Datenübertragung 4 Projekt Projekt Komponente 06:00 10,3 07:00 43,7 08:00 288,1 09:00 276,8 10:00 215,4 Vision: Auslesung über Internet Speicherung der Messwerte in Zentrale, kryptografisch signiert Anzeige beim Kunden mit zugelassenem Messwert-Browser Übertragung signierter Datensätze über offene Kommunikationsnetze Zusatzeinrichtung in Zentrale, ungeeicht 06:00 10,3 07:00 43,7 08:00 288,1 09:00 276,8 10:00 215,4 EDV Nicht geeichte Software Messort Zentrale Ednrw_a.ppt Überblick Projekt Projekt Stand der nationalen und internationalen Vorschriften-Arbeit Erläuterung der PTB- A50.7 Umsetzung des WELMEC-Leitfadens Software und der MID Beispiele: Typische Messsystem-Konfigurationen mit Datenübertragung Beispiel: Messsystem mit Software-Trennung Logbuch, Fernparametrierung, Fernbefundprüfung Entwürfe für zum Software-Download WELMEC WG2, Entwurf für zum Download Beispiel: Messsystem mit Software-Download 22

12 PTB-A50.7, Anhang 3 Softwaretrennung Projekt Projekt Quelle Variable 1 Rohwert Variable 2 Gewichteter Wert Variable 3 Anzeige- String Senke Subroutine 1 Impulse zählen Subroutine 2 Impulssumme gewichten Variable 4 Schnittstelle Variable 5 Betriebsstunden Subroutine 3 Anzeige generieren Eichpflichtiger Teil Subroutine 4 Betriebsstd. zählen Nicht eichpflichtiger Teil 23 Überblick Projekt Projekt Stand der nationalen und internationalen Vorschriften-Arbeit Erläuterung der PTB- A50.7 Umsetzung des WELMEC-Leitfadens Software und der MID Beispiele: Typische Messsystem-Konfigurationen mit Datenübertragung Beispiel: Messsystem mit Software-Trennung Logbuch, Fernparametrierung, Fernbefundprüfung Entwürfe für zum Software-Download WELMEC WG2, Entwurf für zum Download Beispiel: Messsystem mit Software-Download 24

13 PTB-A 50.7, Hauptteil Logbuch Projekt Projekt Par 4 2,1 E = Par4 * N Logbuch 53 Fehler 3 54 Fehler 8» 55 Par 4 2,1 56 Par 4 2,2 57 Par 1 0,1 58 Par 3 7, Par4 = 2,3 an Logbuch Registrierung von Fehlern Registrierung von Parameter-Änderungen Speichern: Art des Ereignisses, ggf. neuer Parameterwert, Zeitpunkt Inhalt des Logbuchs anzeigbar oder über Schnittstelle auslesbar Ednrw_a.ppt PTB-A 50.7, Hauptteil Fernparametrierung Projekt Projekt Messorte Nicht geeichtes Gerät zum parametrieren Logbuch 53 Fehler 3 54 Fehler 8» 55 Par 4 2,1 58 Par 3 7, Par7 = 3,5 Parameter 17 Par Par Par Par 7 3,5 21 Par 8 10,0 SET OK www Instandsetzer Logbuch 53 Fehler 3 54 Fehler 8» 55 Par 4 2,1 58 Par 3 7, Par7 = 3,5 Vision: Fernparametrierung über Internet Übertragung der Parameter über offenes Kommunikationsnetz Auslesegerät Logbuch 53 Fehler 3 54 Fehler 8» 55 Par 4 2,1 58 Par 3 7, READ OK Logbuch 53 Fehler 3 54 Fehler 8» 55 Par 4 2,1 58 Par 3 7, Übertragung des Logbuchs über offenes Kommunikationsnetz Übertragung der Typ- Kennzeichnungen ( Elektronisches Typenschild ) Eichamt 26

14 Überblick Projekt Projekt Stand der nationalen und internationalen Vorschriften-Arbeit Erläuterung der PTB- A50.7 Umsetzung des WELMEC-Leitfadens Software und der MID Beispiele: Typische Messsystem-Konfigurationen mit Datenübertragung Beispiel: Messsystem mit Software-Trennung Logbuch, Fernparametrierung, Fernbefundprüfung Entwürfe für zum Software-Download WELMEC WG2, Entwurf für zum Download Beispiel: Messsystem mit Software-Download 27 Bericht: Stand Definition von zum Download Projekt Projekt zum Software-Download (Entwurf WELMEC WG2 für Nicht selbsttätige Waagen ) Ein Laden von eichtechnisch relevanter Software ist erlaubt, wenn eine konventionelle eichtechnische Sicherung verletzt werden muss oder die folgenden Punkte erfüllt werden: 1. Es muss mit technischen Mitteln garantiert werden, dass nur zugelassene Software im eichpflichtigen Teil nachgeladen werden kann. 2. Das Gerät muss selbst mit technischen Mitteln bei jeder Download-Prozedur die Integrität und Authentizität der nachgeladenen Software überprüfen können. 3. Es muss mit geeigneten technischen Mitteln garantiert werden, dass Ladevorgänge im Gerät bei spätere Kontrollen nachvollzogen werden können. 4. Es muss mit geeigneten technischen Mitteln garantiert werden, dass Software nur mit Zustimmung des ebesitzers geladen werden kann. 5. Bei Trennung von eichpflichtiger und nicht eichpflichtiger Software gemäß WELMEC 2.3 darf die nicht eichpflichtige Software beliebig oft heruntergeladen werden, ohne besondere Maßnahmen (nach Nr. 1 bis 4) zu treffen. Ist keine Software-Trennung realisiert, gelten die auch für das Laden von Programmteilen mit nicht eichpflichtiger Funktion. 28

15 Überblick Projekt Projekt Stand der nationalen und internationalen Vorschriften-Arbeit Erläuterung der PTB- A50.7 Umsetzung des WELMEC-Leitfadens Software und der MID Beispiele: Typische Messsystem-Konfigurationen mit Datenübertragung Beispiel: Messsystem mit Software-Trennung Logbuch, Fernparametrierung, Fernbefundprüfung Entwürfe für zum Software-Download WELMEC WG2, Entwurf für zum Download Beispiel: Messsystem mit Software-Download 29 PTB-A50.7, Anhang 3 Softwaretrennung Projekt Projekt Quelle Variable 1 Rohwert Variable 2 Gewichteter Wert Variable 3 Anzeige- String Senke Subroutine 1 Impulse zählen Subroutine 2 Impulssumme gewichten Variable 4 Schnittstelle Variable 5 Betriebsstunden Subroutine 3 Anzeige generieren Eichpflichtiger Teil Subroutine 4 Betriebsstd. zählen Nicht eichpflichtiger Teil 30

16 Software-Download - Laden nicht eichpflichtiger Software Projekt Projekt Lader (eichpflichtig) Eichpflichtiger metrologischer Teil Nicht eichpflichtiger Teil 31 Software-Download - Laden eichpflichtiger Software Projekt Projekt Lader (eichpflichtig) Eichpflichtiger metrologischer Teil Nicht eichpflichtiger Teil Logbuch 53 Fehler 3 54 Fehler 8» 55 Par 4 2,1 58 Par 3 7, atur prüfen 32

17 Zusammenfassung Projekt Projekt Entwicklung der europäischen und internationalen Software- noch nicht abgeschlossen PTB-A 50.7 musste kompatibel zu europäischen Regelungen sein MID, WELMEC 96/92/EG, EnWG Flexibilität durch modularen Aufbau der Software- der PTB-A50.7 Angepasste an unterschiedliche Anwendungsbereiche und Rahmenbedingungen Erweiterbar Neue Konzepte stehen vor der Realisierung Logbuch + Netzanbindung ermöglichen Fern- Befundprüfung für Software-Download in Vorbereitung, Sicherheit muss mindestens gleich konventioneller Sicherung sein 33