Funktionale Sicherheit / Functional Safety

30 Präsenzstunden Vorlesung, 30 Präsenzstunden Praktikum, 45 Stunden Vor-/Nachbereitung des Praktikums, 45 Stunden Nachbereitung der Vorlesung und Prüfungsvorbereitung

Programmierkenntnisse, Grundkenntnisse der Statistik

Die Fähigkeit für ein gegebenes System Anforderungen an die funktionale Sicherheit nachzuweisen und ein System unter Berücksichtigung von Anforderungen an die funktionale Sicherheit zu entwickeln.

Die Fähigkeit grundlegende Konzepte (Fehlervermeidung, Softwaresicherheit, Risikobewertung) der funktionalen Sicherheit, unter Berücksichtigung einschlägiger Normen, umzusetzen.

In immer größerem Maß ist das tägliche Leben von software-intensiven Systemen beeinflusst oder sogar gesteuert. Oft hängen an einer zuverlässigen und sicheren Ausführung der Funktionalität Menschenleben. Als Beispiele können hier die Airbag Steuerung, der Autopilot eines Flugzeuges, ein Roboterarm in der Chirurgie oder auch das in Zukunft autonom fahrende Auto genannt werden.

In diesen Systemen spielt die Zuverlässigkeit (Auftreten von Störungen ohne Gefährdung) und Sicherheit (Störungen mit Gefährdungspotential) eine entscheidende Rolle. Zur Gewährleistung und Analyse einer zuverlässigen und sicheren Ausführung dieser Funktionen im Normalbetrieb und zur Beherrschung von Ausfällen und Fehlern werden Methoden der funktionalen Sicherheit eingesetzt. Die Anwendungsbereiche in der Praxis sind entsprechend weit gestreut: Automobiltechnik, Luftfahrt, Automatisierungstechnik oder Medizintechnik sind nur einige Beispiele hierfür.

In dieser Veranstaltung lernen Sie verschiedene Aspekte von Zuverlässigkeit und Sicherheit kennen und können einfache Systeme analysieren, Schwachstellen ermitteln und Gegenmaßnahmen aufzeigen. In der Vorlesung werden u.a. folgende Themen behandelt:

• Methoden der Risikobewertung (Fehlerwahrscheinlichkeit u.a. nach ISO 61508) sowie gängige Methoden zur Systemanalyse (z.B. FMEA, FTA, FHA, ETA)
• Kenngrößen der funktionalen Sicherheit, wie z.B. Fehlerwahrscheinlichkeit oder Fehlertoleranz
• Mathematische Methoden zur Analyse von Zuverlässigkeit und Sicherheit
• Methoden zur Überwachung, Erkennung und Beherrschung von zufälligen und systematischen Fehlern
• Vorgehensmodelle und Programmierrichtlinien
• Diskussion und Einordnung der einschlägigen Normen (u.a. ISO 13849, IEC 62061, IEC 61508, IEC 61511, ISO 26262) zu Aussage, Inhalt, Vorschriften und Umsetzung im Software-Entwicklungsprozess.

Tafel, Folien oder Beamer

D J Smith, K Simpson - Safety Critical Systems Handbook: A STRAIGHTFOWARD GUIDE TO FUNCTIONAL SAFETY, IEC 61508 (2010 EDITION) AND RELATED STANDARDS, INCLUDING PROCESS IEC 61511 AND MACHINERY IEC 62061 AND ISO 13849, Butterworth-Heinemann; 1 edition (November 11, 2010)

M Medoff, R Faller - Functional Safety - An IEC 61508 SIL 3 Compliant Development Process, 3rd Edition, exida.com LLC; 3rd Edition edition (July 7, 2014)

J Börcsök - Funktionale Sicherheit: Grundzüge sicherheitstechnischer Systeme, 2011, VDE-Verlag

S Paulus - Basiswissen Sichere Software: Aus- und Weiterbildung zum ISSECO Certified Professionell for Secure Software Engineering, 2012, dpunkt.verlag

P Löw - Funktionale Sicherheit in der Praxis: Anwendung von DIN EN 61508 und ISO/DIS 26262 bei der Entwicklung von Serienprodukten, 2010, dpunkt Verlag

HL Ross - Funktionale Sicherheit im Automobil: ISO 26262, Systemengineering auf Basis eines Sicherheitslebenszyklus und bewährten Managementsystemen, 2014, Carl Hanser Verlag