SIT - Safety in Transportsystemen

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1 SIT - Safety in Transportsystemen 6. Workshop zu Fragen von Risiko und Sicherheit im Verkehr 6. November 2013 TU-Braunschweig ISO Funktionale Sicherheit in der Fahrzeugelektronik Dr.-Ing. Thomas Scharnhorst WiTech-Engineering GmbH, Braunschweig

2 Gliederung Motivation Normen im Überblick Kurzüberblick ISO 26262: Inhalte der 10 Teilbände Management der funktionalen Sicherheit Verantwortlichkeiten bei einer verteilten Entwicklungsumgebung Dekomposition der Sicherheitsanforderungen

3 Systemkomplexität Funktionswachstum über der Zeit Komplexitätsgründe: Anzahl und Komplextät der Funktionen Interaktionen zwischen den Systemen Viele Innovationen sind sicherheitsrelevant oder haben eine Connectivity zur Außenwelt Electronic fuel injection Cruise control Gearbox control Traction control Anti lock brakes Electronic fuel injection Cruise control Airbags Electronic stability control Active body control Adaptive gearbox control Adaptive cruise control Emergency call Gearbox control Traction control Anti lock brakes Electronic fuel injection Cruise control Tele-diagnostics Internet browser Apps Car-2-car communication Road trains Software updates Adaptive headlights Active steering Curve warning Stop and Go Lane keeping assistance Automated parking Collision mitigation Hybrid powertrain Airbags Electronic stability control Active body control Adaptive gearbox control Adaptive cruise control Emergency call Gearbox control Traction control Anti lock brakes Electronic fuel injection Cruise control 2015

4 Motivation

5 Elektronikanteil im Fahrzeug steigt ständig Quelle: VW, Euroforum 2008 Für das Jahr 2030 wird der Wertanteil der Elektronik am Automobil auf 40% geschätzt. Herausforderungen bestehen darin, daß EE-Systeme und Mechatronik-Systeme nicht Auslöser von Systemproblemen oder Rückrufaktionen werden.

6 Vernetzte Steuergeräteanzahl steigt ständig Quelle:VW, Euroforum 2008 Qualität, Zuverläßlichkeit und Wartbarkeit, Safety und Security sind die entscheidenden Themen, die Elektronikinnovationen zum Erfolg führen

7 Bausteine einer sicherheitsgerichteten Entwicklung erster Überblick

8 Funktionale Sicherheit: Neue Norm ISO Zwiespalt der Industrie bei neuen Anforderungen: o Neue Anforderungen für den Entwicklungsprozess führen zu neuen Belastungen/Aufwänden: Welchen Benefit hat der Kunde davon? o Stand der Technik wird neu gefasst, und technische Folgen müssen rechtlich neu bewertet werden Wie gehen wir mit Altlasten um? Nun ist der Standard ISO seit Dez gültig, Fragen: Was ist zu tun für eine wirtschaftlich sinnvolle Umsetzung? Was ist zu tun, um Haftungsrisiken einzudämmen? Leidet durch Sicherheitsmaßnahmen die Verfügbarkeit? Wie kann ich den Sicherheitsnachweis effektiv führen?

9 Gliederung Motivation Normen im Überblick Kurzüberblick ISO 26262: Inhalte der 10 Teilbände Management der funktionalen Sicherheit Verantwortlichkeiten bei einer verteilten Entwicklungsumgebung Dekomposition der Sicherheitsanforderungen

10 Standards and Regulations: Überblick Quality Standards ISO 9000ff / ISO TS VDA Band 3.1 and 4.ff DIN EN (Reliability Management) VDI : Technical Reliability Specific Design Instructions, directives, law etc. Standardised E-Gas-Safety Concept Type Approval Regulations: ECE R13(H) Annex 18(8), ECE R79 Annex 6 FMVSS etc., Vienna convention Engineering Standards ISO/IEC (SW-Process) V-Model Assessment Models IEC (SPICE) CMM(I) Safety Standards IEC (Meta-Standard) ISO TR 15497: MISRA Guidelines ECSS-E-40A (EU, Space) RTCA DO-178B (Aerospace SW, V&V) SAE APR 7461 (Aerospace, HW) NASA-GB (SW-Guidebook) Def Stan (Military) IEC (SW in Nuclear Power Plants) IEC Derivates EN 5012x (Railway) IEC (Medical) IEC (Nuclear) IEC (Process Industry) IEC (Machinery) ISO (Automotive) Based on publication from WG 16

11 ISO 26262: Einführungsszenario Legende: WD: Working Draft NWIP: New Work Item Proposal CD: Committee Draft for Voting DIS: Draft International Standard FDIS: Final Draft International Standard IS: International Standard

12 Gliederung Motivation Normen im Überblick Kurzüberblick ISO 26262: Inhalte der 10 Teilbände Management der funktionalen Sicherheit Verantwortlichkeiten bei einer verteilten Entwicklungsumgebung Dekomposition der Sicherheitsanforderungen

13 Funktionale Sicherheit (nach ISO 26262) Functional Safety: Absence of unreasonable risk due to hazards caused by malfunctioning behaviour of E/E systems Das Risiko wird reduziert durch die Verringerung der Wahrscheinlichkeit mit der ein Fehler auftritt und durch die Begrenzung der Konsequenzen von unvermeidbaren Fehlern. Risk Systematic Failures Measures: Systematic testing Reviews Diverse programming Random HW Failures Measures: Redundancy HW self tests Diagnostics

14 ISO 26262: Road Vehicles - Functional Safety Die ISO ist eine Anpassung der Norm IEC an die speziellen Anforderungen für die Anwendungen der E/E-Systeme in Straßenfahrzeugen Part 1: Vokabular, es enthält die Begriffe Part 2: Management der funktionalen Sicherheit es enthält die Vorgaben für die Arbeit des Managements Part 3: Konzeptphase Part 4: Produktentwicklung Systemebene es enthält die Vorgaben an das E/E-System, HW und SW Part 5: Produktentwicklung auf Hardware-Ebene Part 6: Produktentwicklung auf Software-Ebene Part 7: Produktion und Betrieb Part 8: Unterstützende Prozesse Part 9: ASIL orientierte Sicherheitsanalysen für die Risikoeinstufung Part 10: Leitfaden ist informativ für die praktische Anwendung wegen der übergeordneten Gesichtspunkte

15 ISO 26262: Agenda Road Vehicles - Functional Safety

16 ISO 26262: Road Vehicles - Functional Safety Bietet einen Sicherheitslebenszyklus für Automobilentwicklung : Prozessmanagement, Entwicklung, Produktion, Betrieb, Service, Ausserbetriebnahme und Deinstallation sowohl des gefahrverursachenden Systems als auch der sicherheitsbezogenen /risiko-mindernden Systeme und unterstützt mit darauf zugeschnittenen Aktivitäten. Bietet einen automobilspezifischen risikobasierten Entwurf für die Ermittlung von Sicherheitsklassen (Automotive Safety Integrity Levels, ASILs). Verwendet die ASILs für die Spezifizierung von Sicherheitsmaßnahmen mit dem Ziel ein akzeptiertes Restrisiko zu unterschreiten. Liefert Anforderungen für Validierungs- und Verifizierungsmessgrößen, um einen ausreichenden und akzeptablen Sicherheitslevel zu gewährleisten.

17 Externe Zertifizierung ISO fordert keine generelle externe Zertifizierung Quelle: ISO26262, part 2, table 1 Wenn ein Unternehmen die geforderte Unabhängigkeit intern darstellen kann, wäre eine externe Zertifizierung eine Überinterpretation der Normanforderungen

18 Einführung der ISO 26262

19 Gliederung Motivation Normen im Überblick Kurzüberblick ISO 26262: Inhalte der 10 Teilbände Management der funktionalen Sicherheit Verantwortlichkeiten bei einer verteilten Entwicklungsumgebung Dekomposition der Sicherheitsanforderungen

20 Management der Funktionalen Sicherheit Managementaufgaben: - Organisationsspezifische Regeln und Prozesse für funktionale Sicherheit. - Benennung von Personen,die Aktivitäten aus ISO26262 ausführen, die über eine hinreichenden Grad an Fähigkeiten, Kompetenzen und Qualifikation verfügen. - Nachweis eines einsatzfähigen Qualitätsmanagementsystems, das den Anforderungen der ISO26262 genügt. - Aufstellen eines ganzheitlichen Projektplanes der den Safety Case, und das dazugehörende funktionale Sicherheits-Assessment adressiert.

21 Management der funktionalen Sicherheit bei Continental CAS Source: Continental, L.Ross, WiTech Seminar on FS,Oct 2009

22 Management der funktionalen Sicherheit: Aufstellen eines Projektplans für den gesamten Lebenszyklus des Produktes Phase im Sicherheitszyklus Definition der Betrachtungseinheit Gefährdungs - und Risikoeinschätzung Funktionales Sicherheitskonzept Entwicklung Systemebene, Entwicklung Hardware Entwicklung Software Planung von Produktion und Betrieb Sicherheitsvalidierung FS-Assessment Serienfreigabe Serienproduktion Betrieb, Kundendienst

23 Gliederung Motivation Normen im Überblick Kurzüberblick ISO 26262: Inhalte der 10 Teilbände Management der funktionalen Sicherheit Verantwortlichkeiten bei einer verteilten Entwicklungsumgebung Dekomposition der Sicherheitsanforderungen

24 ISO portfolio ist vom OEM zu leisten

25 Herausforderung: Development Interface Agreement (ISO Chapter 8.5 ) Initiation and planning of distributed development The customer and the supplier shall specify a DIA including: a) the appointment of the customer s and the supplier s safety managers, b) the joint tailoring of the safety lifecycle c) the activities and processes to be performed by the customer and the activities and processes to be performed by the supplier, d) the information and the work products to be exchanged, e) the parties or persons responsible for the activities, f) the communication of the target values, derived from the system level targets. g) the supporting processes and tools, including interfaces, to assure compatibility between customer and supplier If the supplier conducts the hazard analysis and risk assessment, then the hazard analysis and risk assessment shall be provided to the customer for verification The party responsible for the item development shall create the functional safety concept in accordance with ISO The functional safety requirements shall be agreed between the customer and the supplier.

26 Development Interface Agreement Festlegen, was der OEM von dem Lieferanten erwartet und umgekehrt. Problemfall: Systemlieferant stellt z.b. Anforderungen an den OEM, Bei Ausfall des Systems wird ein Signal auf den CAN gestellt, dass der OEM mit ASIL D anzeigen muß. oder der OEM legt fest, Bei Ausfall des Systems will der OEM das Signal mit QM anzeigen Einigung im Development Interface Agreement

27 ! Entwicklungsprozeß: Integrierte Sicherheitsschritte

28 Verantwortlichkeiten bei einer verteilten Entwicklungsumgebung Fallbeispiel Elektrische Lenksäulenverriegelung Federführend: Bereich Elektrik/Elektronik (EE) Unterstützend: Bereich Fahrwerk (EF) Die elektrische Lenksäulenverriegelung hat einen hohen Sicherheitslevel und benötigt ein Geschwindigkeitssignal. Nur bei v= 0 darf die Lenksäule verriegelt werden. Das Geschwindigkeitssignal wird von EF bereitgestellt. Die Gesamtverantwortung liegt bei EE. Der Bereich EF führt einen Sub- Sicherheitsnachweis zu der Integrität des Geschwindigkeitssignals durch, sodaß sich EE auf die Güte und zeitliche Folge des Geschwindigkeitssignals verlassen kann.

29 Gliederung Motivation Normen im Überblick Kurzüberblick ISO 26262: Inhalte der 10 Teilbände Management der funktionalen Sicherheit Verantwortlichkeiten bei einer verteilten Entwicklungsumgebung Dekomposition der Sicherheitsanforderungen

30 Funktionales Sicherheitskonzept ASIL-Dekomposition

31 Funktionales Sicherheitskonzept ASIL Dekomposition

32 Funktionales Sicherheitskonzept Beispiel zur ASIL Dekomposition - 1

33 Funktionales Sicherheitskonzept Beispiel zur ASIL Dekomposition - 2

34 Funktionales Sicherheitskonzept Beispiel zur ASIL Dekomposition - 3

35 Funktionales Sicherheitskonzept Lösungsbeispiele der ASIL Dekomposition

36 Zusatzanforderungen bei der ASIL-Dekomposition (1) Bei der Dekomposition wird immer angegeben, von welchem ASIL aus die Zerlegung stattgefunden hat. Dieser ursprüngliche ASIL wird in Klammern angehängt Siehe im Beispiel: SA1 mit ASIL A (C) und SA2 mit ASIL B (C) Was bedeutet dieses (C)? Der ASIL in Klammern zeigt an, welche Anforderungen auf der Integrationsebene bzw. bei den Bestätigungsmaßnahmen (siehe Band 2, Tabelle 1) gelten.diese müssen immer mit dem ASIL des ursprünglichen Sicherheitsziels umgesetzt werden. Es muss die ausreichende Unabhängigkeit der Architektur-Elemente aufgezeigt werden, auf die die Sicherheitsanforderung aufgeteilt wurde. Durchführung von Analysen (z. B. FMEA, FTA, ETA, etc.)

37 Zusatzanforderungen bei der ASIL-Dekomposition (2)

38 Zusatzanforderungen bei der ASIL-Dekomposition (3)

39 Funktionales Sicherheitskonzept Anwendung ASIL Dekomposition

40 Funktionales Sicherheitskonzept ASIL Dekomposition - Zusammenfassung

41 Funktionale Sicherheit Status für die Norm ISO Die Norm ISO ist seit Dezember 2011 voll gültig, alle redaktionellen Änderungen (Details) wurden in ISO FDIS eingearbeitet. 2. In 2011 fand noch eine finale Abstimmung statt. Hürden, z.b. für amerikanische Unternehmen wegen strenger Auslegung der Produkthaftung,wurden abgebaut: Allgemeine Risiken wurden durch fallabhängige Risiken ersetzt (z.b. Motorrad). Diagnose auf dem Teilsystem, früher safety goal, jetzt safety requirement. 3. Wichtig: ISO erklärt an einem Referenzprozess was bei Gefahren zur Risikominderung zu tun ist, mit einer für alle gleichen Sprache und eingeengter Methodenauswahl. 4. Bei einem erprobten Anforderungsmanagement werden die Safety- Anforderungen mit aufgenommen, es gibt nur eine Handvoll neue Ergebnisse.

42 Source Continental 2009

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