Sicherheitskritische Systeme, Teil 2

Einführung in die Entwicklung gemäß IEC 61508 — Hardwareaspekte

02.06.2009 | Autor: Olaf C. Winne, Quategra*

Mit der IEC61508 existiert eine branchenübergreifende generische Richtlinie für sicherheitsgerichtete Systeme, in denen ein Fehler zu Tod, Verletzung, der katastrophalen Schädigung der Umwelt oder der Zerstörung von Produktionsanlagen und -gütern führen kann. Welche Kriterien müssen Ingenieure bei der Hardwareentwicklung laut dem IEC-Standard berücksichtigen?

Foto: Merck Gruppe

Im ersten Teil dieser Artikelreihe (LINK) wurde die Norm IEC61508 im Überblick vorgestellt. Die grundsätzlichen Begriffe und Anforderungen an die Entwicklungsprozesse von sicherheitskritischen Systemen sind kurz erläutert worden. In diesem 2.Teil (wie auch im 2. Teil der IEC61508) sollen vor allem Anforderungen an die Hardwareentwicklung näher betrachtet werden. In einem weiteren Beitrag folgt eine Einführung in die Softwareentwicklung nach Teil 3 dieser Norm.

Ergänzendes zum Thema

Expertenmeinung: „Sicherheitskritsche Aspekte bereits in der Entwurfsphase einbeziehen“

Expertenmeinung: „Sicherheitskritsche Aspekte bereits in der Entwurfsphase einbeziehen“

Der Entwurf sicherer Systeme, wie im Automotive-, Medizin- und Luftfahrtbereich, wurde bisher mit Normen, Richtlinien oder unternehmenseigenem Wissen auf vorwiegend technischer Basis umgesetzt. Bei immer komplexeren Systemen ist bereits die Definitionsphase kritisch, da in diesem frühzeitigen Stadium bereits viele spätere Entwurfsfehler entstehen. Daher sollte ein Entwurfs- und Lebenszyklus eines Produkts aufgebaut werden, um Zuverlässigkeit und Sicherheit nachvollziehbar zu planen und zu kontrollieren. Des weiteren sollte das System nachvollziehbar sicherheitstechnisch entworfen und betrachtet werden. Dazu formuliert die IEC61508 Kriterien für Prozessmanagement und -dokumentation während Entwicklung und Betrieb sowie für die Bewertung und den Nachweis der Fehlersicherheit eines Systems.

Wird die IEC 61508 erstmalig angewendet, ist die Umsetzung der geforderten Prozesse, Qualitätssicherungsmaßnahmen und Dokumentationen ein nicht zu unterschätzender Aufwand. Es stellen sich hohe Anforderungen an Verfahren, Dokumentation und das Management. Hierfür sollten im Unternehmen genügend Zeit und Ressourcen bereitgestellt werden, um die sicherheitsgerichtete Entwicklung nach dieser Norm auf eine feste Basis zu stellen. Auch die ausreichende Qualifikation der Mitarbeiter ist ein wichtiger Faktor für die erfolgreiche Umsetzung der von der Norm aufgestellten Forderungen.

Teil 2 der Norm IEC61508 schreibt Maßnahmen und Nachweise für die Bestimmungen eines SIL (Safety Integrity Level) der Hardware vor. Die Bestimmung der in diesem Autorenbeitrag vorgestellten Parameter des Systems und die Grenzen der Anwendbarkeit (z.B. Entwicklung eines Teilsystems) sind eine weitere Herausforderung, die meist nur in Bezug auf die Anforderungen an das Gesamtsystems ermittelt werden können. Auch dies macht deutlich wie wichtig es ist, die sicherheitskritischen Aspekte bereits in den allerersten Entwurfsphasen des Gesamtsystems in die Planung einzubeziehen.

*Olaf C. Winne ist Geschäftsführer der Quategra GmbH, die auf die Entwicklung von hochwertigen Embedded-Systemen spezialisiert ist. Kontakt: info@quategra.de

Der Entwurf sicherer Systeme, wie im Automotive-, Medizin- und Luftfahrtbereich, wurde bisher mit Normen, Richtlinien oder unternehmenseigenem Wissen auf...

Teil 2 der IEC 61508 bezieht sich auf die Hardwareaspekte (inklusive Mechanik) des sicherheitsrelevanten Systems. Innerhalb des Gesamtsicherheitslebenszyklus (in der Phase 9, Realisierungsphase) wird für die Hardware des Systems ein detaillierter Sicherheitslebenszyklus definiert. Auch in allen Phasen des E/E/PES(elektrische/elektronische/programmierbare elektronische Systeme)-Lebenszyklus gelten die Anforderungen an Dokumentation, Verifikation und Validation sowie die Planung derselben wie im ersten Teil dieser Reihe beschrieben. Art und Umfang der Dokumentation können, je nach Projektgröße, erheblich variieren.

Entwurf muß konsequent gegen Sicherheitsanforderungen verifiziert werden

Quantitative Ausfallwahrscheinlichkeit ist zu bestimmen

• Anforderungen zur Sicherheitsintegrität der Hardware

• Anforderungen zur systematischen Sicherheitsintegrität

• Anforderungen an das Systemverhalten bei Erkennung des Fehlers

• Anforderungen zur E/E/PE-System-Implementierung