Funktionale Sicherheit in der Praxis

Anwendung von DIN EN 61508 und ISO/DIS 26262 bei der Entwicklung von Serienprodukten

Autor	Erwin Petry, Peter Löw, Roland Pabst
Verlag	dpunkt
Erscheinungsjahr	2011
Seitenanzahl	365 Seiten
ISBN	9783898648981
Format	PDF
Kopierschutz	Wasserzeichen/DRM
Geräte	PC/MAC/eReader/Tablet
Preis	49,90 EUR

Das Buch gibt einen fundierten Überblick über Normen zur funktionalen Sicherheit. Es erläutert die Anforderungen der Grundnorm DIN EN 61508, der zukünftigen Automotive-Norm ISO 26262 und der Bahnnormen (u.a. DIN EN 50128). Die Beziehungen zu Reifegradmodellen (CMMI/SPICE) sowie Fragestellungen bei ihrer konkreten Anwendung werden anhand von Lösungsbeispielen aus allen Phasen der Produktentwicklung aufgezeigt. Konkrete Beispiele umfassen die Produktarchitektur, die Analyse und Beurteilung der Sicherheit, notwendige Prozesse und Methoden sowie die Werkzeugunterstützung.

Peter Löw war nach dem Studium der Elektrotechnik viele Jahre in der Telekommunikationsindustrie als Softwareentwickler, Projektleiter und Qualitätsmanager beschäftigt. Seit 2005 arbeitet er als Berater im Rahmen von Softwareprojekten vorwiegend im Automotive-Umfeld bei OEMs und Zulieferern. Seine Beratungstätigkeit umfasst die Begleitung von CMMI- und SPICE-Programmen und vor allem die Unterstützung von Entwicklungsprojekten bei der Umsetzung von Verbesserungsmaßnahmen und Anforderungen hinsichtlich funktionaler Sicherheit, Projekt-, Qualitäts- und Lieferantenmanagement. Roland Pabst arbeitete nach dem Studium der Mathematik, Physik und Informatik 19 Jahre bei einem Technischen Überwachungsverein als Softwareentwickler, Berater und Prüfer für die Qualität, Zuverlässigkeit und funktionale Sicherheit von elektronischen Anlagen der Kraftwerkstechnik, Flugsicherung und Telekommunikation. Seit 2000 ist er als Berater im Bereich Automotive-Elektronik mit den Schwerpunkten Prozessgestaltung, Qualität und funktionale Sicherheit tätig. Roland Pabst ist Automotive SPICE® Principal Assessor und Trainer. Erwin Petry ist promovierter Informatiker. Er hatte im Laufe von 14 Jahren bei verschiedenen Firmen der IT- und Automatisierungsindustrie Positionen als Systemingenieur, Entwicklungsprojektleiter und Geschäftsführer inne. Seit 8 Jahren arbeitet er nun als Berater für Prozessverbesserung in zahlreichen Unternehmen. Die Schwerpunkte seiner Beratungstätigkeit liegen dabei im Aufsetzen und in der Begleitung von CMMI- und SPICE-Programmen in den Entwicklungsbereichen bei OEMs und Zulieferern. Erwin Petry ist Experte für funktionale Sicherheit sowie für Lieferanten-, Fehler-, Projekt-, Qualitäts- und Change Management. Er ist als Assessor, Auditor und Trainer tätig und ist zertifizierter SCAMPI Lead Appraiser.

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Inhaltsverzeichnis

Vorwort	6
Inhaltsverzeichnis	8
1 Einleitung	12
2 Funktionale Sicherheit im Überblick	16
2.1 Einführung zur funktionalen Sicherheit	16
2.2 Normen zur funktionalen Sicherheit	19
2.2.1 Grundnorm DIN EN 61508: Funktionale Sicherheit	19
2.2.2 ISO/DIS 26262: Personenkraftwagen (PKW)	21
2.2.3 Normen für weitere Anwendungsgebiete	28
2.3 Reifegradmodelle	28
2.3.1 Capability Maturity Model Integration (CMMI)	29
2.3.2 Software Process Improvement and Capability dEtermination (SPICE)	38
2.3.3 Integration des Funktionssicherheitsprozesses	49
2.4 Gesetze und Richtlinien	56
2.4.1 Abgrenzung	56
2.4.2 Richtlinie über die allgemeine Produktsicherheit 2001/95/EC (GPSD)	57
2.4.3 Geräte- und Produktsicherheitsgesetz (GPSG)	59
2.5 Prüfen und Zertifizieren	60
3 Allgemeine Anforderungen der Norm DIN EN 61508	64
3.1 Sicherheitslebenszyklus	64
3.2 Management der funktionalen Sicherheit	67
3.3 Konzept, Anwendungsbereich, Risikoanalyse	69
3.4 Sicherheitsanforderungen und Zuordnung	70
3.5 Das ALARP-Prinzip	76
3.6 Dokumentation und Sicherheitsnachweis	81
3.7 Installation, Betrieb, Modifikation und Außerbetriebnahme	83
3.8 Beurteilung der funktionalen Sicherheit	84
3.9 Sicherheits-Gesamtvalidierung	87
4 Anforderungen der DIN EN 61508 an elektronische Systeme	90
4.1 Spezifikation der E/E/PE-Entwurfsanforderungen	90
4.2 E/E/PES-Entwurf und -Entwicklung	92
4.3 ASIC-Entwurf und -Entwicklung	102
4.4 E/E/PES-Integration	105
4.5 Validierung der E/E/PES bezüglich der Sicherheit	106
5 Anforderungen der DIN EN 61508 an Software	108
5.1 Software-Sicherheitslebenszyklus	108
5.2 Spezifikation der Software- Sicherheitsanforderungen	110
5.3 Softwareentwurf und -entwicklung	112
5.4 Integration von Software und Hardware	118
5.5 Validierung der Software bezüglich der Sicherheit	120
5.6 Konfigurationsmanagement der Software	122
5.7 Softwareverifikation	124
6 Normen für Serienprodukte: Unterschiede zur Basisnorm	128
6.1 Anforderungen der ISO/DIS 26262: Personenkraftwagen	129
6.1.1 Sicherheitslebenszyklus nach ISO/DIS 26262	129
6.1.2 Management der funktionalen Sicherheit	132
6.1.3 Gefährdungsanalyse und Risikoeinschätzung	133
6.1.4 Funktionales Sicherheitskonzept	138
6.1.5 Entwicklung auf Systemebene	139
6.1.6 Hardwareentwicklung	143
6.1.7 Softwareentwicklung	153
6.1.8 Straßenzulassung	158
6.1.9 Produktion und Betrieb	159
6.1.10 Unterstützende Prozesse	160
6.1.11 Sicherheitsanalysen	166
6.2 Anforderungen der DIN EN 62061: Maschinen	168
6.3 Weitere Normen	175
6.3.1 ISO/DIS 25119: Traktoren und Maschinen für die Land- und Forstwirtschaft	175
6.3.2 DIN EN 50126, DIN EN 50128, DIN EN 50129, DIN EN 50159: Bahnanwendungen	180
6.3.3 DIN EN 60601: Medizingeräte	185
6.3.4 DIN EN 60335: Hausgeräte	188
7 Umsetzung in einer SPICE- oder CMMI-Umgebung	192
7.1 Unterstützung durch Reifegradmodelle	194
7.2 Notwendigkeit von Prozessen aus Reifegradmodellen	201
7.3 Gemeinsamkeiten und Unterschiede bei Evaluationsmethoden	204
7.3.1 Vergleich Prozessassessment und Sicherheitsassessment	205
7.3.2 Weitere Evaluationsmethoden	209
7.4 Abhängigkeiten	212
7.5 Synchronisationsplan	214
7.6 Praktische Hinweise zur Optimierung	216
8 Beispiele aus der Praxis	218
8.1 Konformitätscheck zur funktionalen Sicherheit	218
8.2 Gefährdungs- und Risikoanalyse	226
8.3 Sicherheitsziele und -funktionen	228
8.4 Beschreibung der Diagnoseverfahren	230
8.5 Angepasster Sicherheitslebenszyklus	232
8.6 Umgang mit Änderungen	235
8.7 Kunden-Lieferanten-Szenarien	237
8.7.1 Management der funktionalen Sicherheit	238
8.7.2 Konzeptphase	242
8.7.3 Systemebene	244
8.7.4 Hardwareentwicklung	246
8.7.5 Softwareentwicklung	247
8.7.6 Produktion und Betrieb	248
8.7.7 Unterstützende Prozesse	249
8.7.8 Sicherheitsanalysen	250
8.8 Sicherheitsplan	252
8.9 UML-Diagramme und -Werkzeuge	255
8.10 Systemarchitekturen	258
8.11 Absicherung der Datenkommunikation	268
8.12 Entwurfs- und Codierungsrichtlinien	272
8.13 Sicherheitsanalyse	274
8.13.1 FMEA	274
8.13.2 FMEDA	277
8.13.3 Fehlerbaumanalyse	FTA	287
8.13.4 Vergleich der Analysemethoden	292
8.14 Abschätzung von Ausfallraten	293
8.15 Diversitäre Programmierung	301
8.16 Testplanung und -verfahren	303
8.17 Beurteilung der funktionalen Sicherheit	311
8.18 Rollenbeschreibungen	322
8.18.1 Manager für funktionale Sicherheit	323
8.18.2 Funktionssicherheitsbeauftragter	324
8.18.3 Sicherheitsassessor	326
8.18.4 Weitere Rollen	327
9 Werkzeuge, Hilfsmittel und Formulare	328
10 Zusammenfassung	334
Abkürzungsverzeichnis	338
Glossar	342
Quellenverzeichnis	354
Literatur	354
Normen und Gesetze	355
WWW-Seiten	359
Index	362

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