Anforderungen an sicherheitsrelevante Systeme

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Funktionale Sicherheit: Welche Standards sind anzuwenden?

Kennen Sie die Anforderungen, die die Funktionale Sicherheit an Ihre sicherheitskritischen Anwendungen stellt? Der folgende Überblick verschafft Klarheit.

Der Trend bei der Entwicklung moderner Systeme geht zur immer höheren Integration. In der Automobilbranche und bei vielen Industrieanwendungen finden immer mehr elektronische Komponenten Verwendung. Dies führt dazu, dass die zu entwickelnden Systeme immer komplexer werden, die Endprodukte sollen dabei aber einfach und komfortabel zu bedienen sein. Das wichtigste Qualitätsmerkmal dabei ist, dass von den Systemen keine Gefahren ausgehen können.

Mit steigender Komplexität der Systeme wächst aber auch die Fehlerwahrscheinlichkeit, welche die vom System ausgehenden Risiken und Gefahren signifikant erhöht. Diese Systeme sind angefangen bei Fertigungsmaschinen bis hin zu elektrischen Lenkungen immer häufiger sicherheitsrelevant und mögliche Schäden sind oft nicht akzeptabel. Ohne entsprechende Gegenmaßnahmen führt dies dazu, dass die Sicherheit des Systems nicht mehr gewährleistet werden kann.

Bei der Entwicklung moderner Systeme spielt daher die Funktionale Sicherheit mit der Implementierung von Sicherheitsfunktionen eine entscheidende Rolle, um die Systemrisiken auf ein akzeptables Niveau reduzieren zu können.

Angriffs-/Betriebssicherheit – Was ist Funktionale Sicherheit?

Unter Sicherheit von Systemen, gibt es mehrere Aspekte zu verstehen. Zum einen den Schutz vor Gefahren, die von außen auf ein System einwirken, auch Angriffssicherheit (security) bezeichnet. Zum anderen beschreibt Sicherheit den Schutz vor Risiken und Gefahren, die vom System selbst ausgehen, dann Betriebssicherheit (safety) genannt. Der wichtigste Aspekt im Rahmen der Betriebssicherheit eines Systems ist die Funktionale Sicherheit.

Der Begriff Funktionale Sicherheit (functional safety) lässt sich als ein Teil der gesamten Betriebssicherheit beschreiben, die von der korrekten Reaktion eines Systems auf seine Eingaben abhängig ist. Das System muss in der Lage sein, unabhängig von Nutzereingaben oder intrinsischen Fehlern im System selbstständig einen sicheren Zustand aufrechtzuerhalten. Das Ziel der Funktionalen Sicherheit ist die Reduzierung der vom System ausgehenden Gefahren und Risiken auf ein für Mensch und Systemumgebung akzeptables Niveau.

Systeme bestehen typischerweise aus Sensoren, Verarbeitungseinheiten und Aktuatoren. Bei einer Motorsteuerung findet man beispielsweise Sensoren zur Motorpositionserkennung, eine verarbeitende Mikrocontrollereinheit zur Steuerung und einen Brückentreiber mit Motor als Aktuator. In jeder Komponente der Motorsteuerung kann es zu risikobehafteten Fehlern kommen, wie beispielsweise zu einer Überhitzung. Eine funktionale Sicherheitsfunktion kann eine Temperaturüberwachung mit Motorabschaltung sein.

Welche Standards sind anzuwenden?

Um die Entwicklung sicherheitskritischer Systeme im Blick auf Funktionale Sicherheit zu vereinheitlichen, wurde 1998 der Standard IEC 61508 - Funktionale Sicherheit sicherheitsbezogener Elektrischer/Elektronischer/Programmierbarer Elektronischer (E/E/PE) Systeme - eingeführt.

Es werden allgemeine Anforderungen definiert, um alle Systementwicklungsphasen systematisch durchzuführen und einen standardisierten Entwicklungsablauf zu etablieren. Kernaspekte der IEC 61508 wurden in den letzten Jahren als Grundlage für branchenspezifische Standards herangezogen und entsprechend angepasst (Bild 1).