Prozessanforderungen bei der Entwicklung von sicherheitsrelevanten Funktionen. Tina Heimer, Carmeq GmbH

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1 Prozessanforderungen bei der Entwicklung von sicherheitsrelevanten Funktionen Tina Heimer, Carmeq GmbH

2 Carmeq GmbH Carmeq konzipiert, entwickelt und integriert softwarebestimmte Systeme für die Automobilindustrie. Tina Heimer, Carmeq GmbH, Berlin; plato_awt_heimer_ v November Folie Juli 2002 Gründung der Carmeq GmbH als Gesellschaft im Volkswagen-Konzern (100%) 01. Januar 2003 Aufnahme des operativen Geschäftes mit 16 Mitarbeitern Heute (September 2006) 125 Mitarbeiter Standorte Berlin (Unternehmenssitz) Wolfsburg Als Tochter des Volkswagen-Konzerns arbeiten wir für die gesamte Automobil- und Zulieferindustrie. Berlin Wolfsburg

3 Funktionale Sicherheit Ziel: Vermeidung von Personenschäden durch mangelnde Funktionssicherheit elektrischer / elektronischer und programmierbar elektronischer Einheiten Tina Heimer, Carmeq GmbH, Berlin; plato_awt_heimer_ v November Folie 3 Steuerungen müssen korrekt funktionieren und Schutzfunktionen dürfen nicht versagen

4 Funktionssicherheit Definition: Sicherheit, dass von Funktionen keine intolerierbaren sicherheitskritischen Zustände ausgehen Tina Heimer, Carmeq GmbH, Berlin; plato_awt_heimer_ v November Folie 4 Sicherheit: Risiko: Schaden: Restrisiko Freiheit von unvertretbaren Risiken Kombination aus der Wahrscheinlichkeit, mit der ein Schaden auftritt, und dem Ausmaß dieses Schadens akzeptiertes Risiko Risiko erforderliche Risikoreduzierung tatsächliche Risikoreduzierung physische Verletzung oder Schädigung der Gesundheit von Menschen, entweder direkt oder indirekt als ein Ergebnis von Schäden von Gütern oder der Umwelt.

5 Warum Funktionale Sicherheit? Tina Heimer, Carmeq GmbH, Berlin; plato_awt_heimer_ v November Folie 5 Abgeschlossener Entwicklungsprozess einer Fahrzeugfunktion Funktion wird im Fahrzeug implementiert und kommt ins Feld Funktion fällt im Feld aus und es kommt zum Personenschaden Haftungsfrage im Schadensfall!: Firmen-Produkthaftung lt. Produkthaftungsgesetz (PHG): Schadensersatzpflicht wie BGB, Ausschluss der Ersatzpflicht, Regelung der Beweislast Schadensersatzpflicht bei Vorsatz und Fahrlässigkeit lt. 823 BGB Personenhaftung der einzelnen Entwickler! (Grundlage für Produkthaftungsgesetz und Produktsicherungsgesetz) Kernfrage für Schadenshaftung: Wurde nach dem heutigen Stand der Technik entwickelt? Stand der Technik?: Seit wurde die IEC Functional Safety of electrical/electronic/programmable electronic safetyrelated systems in das deutsche Normenwerk (DIN 61508) übernommen und beschreibt hiermit den Stand der Technik!

6 Normenlandschaft International Tina Heimer, Carmeq GmbH, Berlin; plato_awt_heimer_ v November Folie 6 Deutschland DIN V (zurückgezogen 08/04) DIN V VDE 0801 (zurückgezogen 08/04) Maschinen EN 954 / ISO12849 IEC IEC DO 178 IEEE Funktionale Sicherheit Automotive Fakra-Entwurf Bahn EN EN EN 50129

7 IEC Tina Heimer, Carmeq GmbH, Berlin; plato_awt_heimer_ v November Folie 7 Die IEC ist die einzige generische Norm für funktionale Sicherheit in der Elektronik: deshalb ist die IEC sehr allgemein branchenspezifische bzw. anwendungsspezifische Normen können abgeleitet werden Sicherheitskritische Funktionen werden in ihrem Gesamtumfang in einem Sicherheitslebenszyklus betrachtet. Sensor Logik Aktor jede Phase eines Systems wird beschrieben in Abhängigkeit des Sicherheits-Integritäts-Levels werden notwendige Aktivitäten definiert, um die entsprechende SIL-Einstufung zu erlangen

8 Prozess (V-Modell) Sicherheitsplanung Tina Heimer, Carmeq GmbH, Berlin; plato_awt_heimer_ v November Folie 8 SIL-Klasse, Top-Events, Sicherheitsanforderungen Gefahren- und Risikoanalyse Anforderungen RE/RM Fehlerbehandlung, Rückfallebenen, Warnkonzept, Notlauf, Sicherer Zustand, Anforderung Bauteile Abgleich u. Überprüfung Sicherheitskonzept mit FMEDA, System-FMEA, Fehlerbäume, Sicherheitsanforderungen Spezifikation Design Sicherheitsvalidierung Sicherheitsnachweis Sicherheitsanalyse Implementation Validierung Integration und Test Sicherheitskonzept Abgleich u. Überprüfung System-FMEA, Testberichte und Sicherheitsanforderungen

9 Bestimmung des erforderlichen SIL Bsp.: ASIL Automotive Safety Integrity Level Ereignishäufigkeit E: Kontrollierbarkeit C: Tina Heimer, Carmeq GmbH, Berlin; plato_awt_heimer_ v November Folie 9 Die Einstufung erfolgt für die ganze Wirkungskette (Sensor-Regelung-Aktor) nicht für einzelne Elemente! Schadensausmaß S: Keine Leichte Verletzungen Schwere Lebensbedrohlich, Tod S0 S1 S2 S3 Kein Personenschaden S Seltene Ereignisse Manchmal Öfter Häufig 1 ASIL B ASIL C ASIL D 0,1 ASIL A ASIL B ASIL C 0,01 ASIL A ASIL B Einfach beherrschbar In der Regel beherrschbar Schwer oder nicht beherrschbar E*C 0,001 ASIL A 0,0001 0,00001 <<

10 Prozessanforderungen bei der Entwicklung sicherheitsrelevanter Funktionen Tina Heimer, Carmeq GmbH, Berlin; plato_awt_heimer_ v November Folie 10 Es muss ein strukturierter Entwicklungsprozesses vorhanden sein Ergebnisse jeden Schrittes müssen verifiziert werden alle Entwicklungs- und Implementierungsschritte müssen von den Anforderungen ausgehen die Rückverfolgbarkeit zu den Anforderungsspezifikationen muss nachgewiesen werden der nächste Prozessschritt darf erst dann begonnen werden, wenn der vorhergehende formell freigegeben wurde bei modifizierten Systemen müssen alle relevanten Prozessschritte durchlaufen werden in Anlehnung IEC 61508

11 Funktionale Sicherheit Tina Heimer, Carmeq GmbH, Berlin; plato_awt_heimer_ v November Folie 11 Vermeidung von Personenschäden und Produkthaftungsrisiken durch Einhaltung eines strukturierten Prozesses Identifikation und Klassifikation Planung der Sicherheit in Abhängigkeit der Klassifikation Ziel ist es, Sicherheit zu planen und nicht dem Zufall zu überlassen.

12 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Tina Heimer, Carmeq GmbH, Berlin; plato_awt_heimer_ v November Folie 12

13 Backup Tina Heimer, Carmeq GmbH, Berlin; plato_awt_heimer_ v November Folie 13

14 Prozessschritte Sicherheitsplanung Planung zum Anfang des Sicherheitsprozesses Tina Heimer, Carmeq GmbH, Berlin; plato_awt_heimer_ v November Folie 14 Anforderungsanalyse Erfassung der Systemanforderungen Funktionale Anforderungen: betreffen direkt die Funktion des Systems Nichtfunktionale Anforderungen: alle anderen Anforderungen (z.b. Kostenvorgaben, Sicherheitsbetrachtungen, Peripherie, Schnittstellen, Verfügbarkeit ) In dieser Phase noch keine Berücksichtigung der Implementierung des Systems.

15 Prozessschritte Tina Heimer, Carmeq GmbH, Berlin; plato_awt_heimer_ v November Folie 15 Gefahren- und Risikoanalyse Einstufung in Risikoklassen: Bestimmung des Sicherheits-Integritäts-Level (SIL) des geplanten Systems SIL 1 4 Resultat aus Einstufung: Anforderungen an die Zuverlässigkeit Analyse aus rein funktionaler Sicht Sicherheitskonzept Konzept um Top-Event einzufangen: Beschreibung, wie abgesichert wird Dokumentation von Maßnahmen aus der Gefahren- und Risikoanalyse (Rückfallkonzepte usw.)

16 Prozessschritte Tina Heimer, Carmeq GmbH, Berlin; plato_awt_heimer_ v November Folie 16 Spezifikation Spezifizierung der Anforderungen und Festlegung der Systemfunktionen Verfeinerung und Detaillierung des konzeptionellen Entwurfs Definition der Gesamtfunktion realisierungsunabhängig Design Bündelung der Ergebnisse aus den vorherigen Schritten im Designkonzept Abbildung der funktionalen Beschreibung des Systems auf Systemarchitektur Sicherheitsanalyse Abgleich u. Überprüfung Sicherheitskonzept Ziel: Identifikation von Fehlern die zu kritischen Fehlerzuständen im System oder Gefährdungen durch das System führen können Verwendung von qualitativen und quantitativen Bewertungsmethoden

17 Prozessschritte Implementation Umsetzung der Vorgaben aus Design und Sicherheitsanalyse Tina Heimer, Carmeq GmbH, Berlin; plato_awt_heimer_ v November Folie 17 Integration und Test Integration der Systemkomponenten und funktionaler Test Test der Systemkomponenten gegen Spezifikation Verifikation der korrekten Funktion Sicherheitsvalidierung Prüfung der Erfüllung der Sicherheitsanforderungen Verwendung der gleichen Methoden, wie bei Sicherheitsanalyse, jedoch bezogen auf das reale System Dokumentation im Sicherheitsnachweis

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