Funktionale Sicherheit und Simulation

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1 Funktionale Sicherheit und Simulation Prof. Dr. Walter Commerell ASIM STS/GMMS 9./ Ulm 1

2 Inhalt Funktionale Sicherheit bei Fahrzeugen Simulative Anforderungen der ISO26262 Optimaler Einsatz von Simulationsmodellen Zusammenfassung 2

3 Funktionale Sicherheit bei Fahrzeugen Zielsetzung der ISO Standardisiertes Vorgehen bei der Entwicklung der Produktion und dem Betrieb Dadurch werden Systematische Fehler vermieden, Zufällige Fehler minimiert und das Restrisiko minimiert. Betrachtung des gesamten Lebenszyklus sichere Funktion 3

4 Funktionale Sicherheit bei Fahrzeugen Maßnahmen - Einfluss Analyse - Sicherheits plan - Gefahren und Risikoanalyse => ASIL Level - Sicherheitskonzept - - Sicherheits SW Sicherheitsanforderungen Kultur - - Sicherheits SW Architektur Kompetenz Design - - Sicherheits SW Design Management und Implementierung - SW Integration und Test - Verifikation - HW Sicherheitsanforderungen - HW Design - Evaluierung der HS Metriken - Evaluierung der Sicherheitsverletzungen durch zufällige Fehler - HW Integration und Test - Sicherheitsanforderungen - Technisches Sicherheitskonzept - Hardware- Software Schnittstelle - Item Integration und Test - Validierung - Sicherheitsbegutachtung - Produktionsplanung- Produktionsfreigabe - Sicherheits-Wartungsplanung 4

5 Funktionale Sicherheit bei Fahrzeugen Vorgehen 5

6 Funktionale Sicherheit bei Fahrzeugen Vorgehen Einteilung der Funktion in Klassen Schadensausmaß Eintrittswahrscheinlichkeit Kontrollierbarkeit 6

7 Funktionale Sicherheit bei Fahrzeugen Vorgehen Ermittlung des ASIL Levels QM Quality Management 7

8 Simulative Anforderungen der ISO26262 Systemebene Simulation ist für ASIL Level A und B empfohlen und für C und D sehr empfohlen Alternative ist 2b => teuer und zeitaufwändig 8

9 Simulative Anforderungen der ISO26262 Hard- Softwareebene Hardwareverifikation durch Simulation Level B-D empfohlen Alternative zum HW Prototyp Vorteile bei der Fehlerinjektion Softwareverifikation durch Simulation Alternative zu Walk-through, Inspection, Prototype, formal verif., Control flow, Data flow analysis Verifikation der Sicherheitsanforderungen HiL Simulation 9

10 Simulative Anforderungen der ISO26262 HW SW Integration Back to back Test ASIL A und B empfohlen, ASIL C und D sehr empfohlen Analyse des Zeitverhaltens der Sicherheitsmechanismen 10

11 Optimaler Einsatz von Simulationsmodellen Simulatorauswahl Für umfassende Analysen und Test Multi Domain Problem Multidomain Simulation Multidomain Simulator Simulatorkopplung Modellaustausch z.b. FMI 11

12 Optimaler Einsatz von Simulationsmodellen Modellaufbau System - / Modellarchitektur klar strukturiert beherrschbar Begrenzte Anzahl von Schnittstellen Messbare Zustandsgrößen 12

13 Optimaler Einsatz von Simulationsmodellen Modellaufbau Simulationsmodell zur Verifikation des Sicherheitskonzeptes Durch Fehlerinjektion Verifikation der Fehlertoleranzzeit 13

14 Zusammenfassung Die Anwendung der Norm ISO Funktionale Sicherheit erfordert weit mehr als z.b. CMMI oder SPICE Anforderungen Auf Basis der Gefahren- und Risikobewertung erfolgt eine Einstufung in einen Automotive Savety Integrity Level (ASIL) von A bis D (höchster) Die Norm fordert Maßnahmen und Prozessschritte anhand der ASIL Einstufung Simulationsmethoden bieten eine gute Alternative zu teuren Prototypaufbauten 14

15 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Prof. Dr. Walter Commerell HS-Ulm Institut Energie- und Antriebstechnik Institut Fahrzeugsystemtechnik 15

16 Simulative Anforderungen der ISO26262 HW SW Integration Real test object stimuli + error error 0 ok Simulation model - error = 0 ok 16

17 Optimaler Einsatz von Simulationsmodellen Simulatorauswahl 17

18 Optimaler Einsatz von Simulationsmodellen input output state variables 18

19 HW Fault Metric Single Point Fault Metric Dual Point Fault Single Point or Residual Fault Single Point Fault Metric Multible Point Fault Safe Fault 2 3 x 1 =

20 HW Fault Metric Latent Fault Metric Dual Point Fault Single Point or Residual Fault Latent Fault Metric Multible Point Fault Safe Fault 2 3 x 1 =

21 Optimaler Einsatz von Simulationsmodellen Failure tolerance time Failure Detection Failure Reaction Safe State time 21

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