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Funktionale
Sicherheit

Für kritische Systeme geht die funktionale Sicherheit als Produkteigenschaft mit umfangreichen Analysen und deren Dokumentation während der Entwicklung einher. Wir verstehen funktionale Sicherheit als Prozess- und Produktaufgabe mit normativem Hintergrund und best Practices.

Funktionale Sicherheit bezieht sich auf den Teil der Gesamtsicherheit eines Systems, der von der korrekten Funktion des sicherheitsbezogenen E/E/PE-Systems und anderer risikomindernder Maßnahmen abhängt. Dabei kann es um Maschinen, Software, Hardware oder ganze Anlagen gehen, die bei Fehlfunktionen potenziell gefahrbringende Ausfälle verursachen können. Eine Unterscheidung wird zwischen der „Normalfunktion“ – der bestimmungsgemäßen Funktion – und dem sicherheitsrelevanten Teil des Systems, dem SRP, gemacht, welches die Normalfunktion zu einer sicheren Funktion ergänzt.

Normen und Standards

Die funktionalen Sicherheitsstandards wie IEC 61508, ISO 26262 und viele branchenspezifische Normen definieren die Anforderungen und Vorgehensweisen zur Erreichung und Beurteilung der funktionalen Sicherheit. Jede Branche, von Medizingeräten bis zur Automobilindustrie, hat spezifische Normen, die den Rahmen für die Entwicklungsprozesse bieten.

Systemcharakteristik und Aufwände

Die Einhaltung des vorgegebenen Standards (Norm) und die notwendige Risikominimierung sind maßgebend, hierbei ist besonders der Sicherheitsintegritätslevel (SIL) zu beachten. Im Zentrum steht die Vermeidung systematischer Fehler während der Entwicklungsphase, was durch den Einsatz von Methoden und Prozessstrukturen, wie zum Beispiel Reviews, sowie durch den Gebrauch von verifizierten Tools und Toolchains erreicht werden kann. Dies wird vom Safety-Management überwacht. Zudem muss eine ausführliche, lückenlose und revisionssichere Dokumentation angefertigt werden, um die Einhaltung der Vorschriften (Compliance) nachzuweisen. Abhängig vom Projekt muss die Kontrolle über zufällige Hardwarefehler im Systemdesign sichergestellt und die Einhaltung der Ausfallwahrscheinlichkeit durch Analysen belegt werden.

Redundanz

Ein wesentlicher Aspekt der funktionalen Sicherheit ist die Implementierung von Redundanz. Redundanz bezieht sich auf die Verwendung von mehr als einem System, um eine bestimmte Funktion zu erfüllen, um so Ausfallsicherheit zu gewährleisten. Beim 1oo2-Ansatz beispielsweise werden zwei unabhängige, gleichartige Systeme (Kanäle) implementiert, wobei beide Systeme im Normalbetrieb parallel zueinander arbeiten. Wenn eines der Systeme ausfällt oder eine Fehlfunktion aufweist, kann das andere System die bestimmungsgemäße Funktion weiterhin sicherstellen. Dieser Ansatz ist besonders effektiv, um die Sicherheit und Verfügbarkeit von Systemen zu erhöhen und das Risiko eines Totalausfalls zu minimieren.

Risikomanagement

Funktionale Sicherheit ist allen Annahmen zum Trotz nicht "nachrüstbar", sondern beginnt immer bei der systemischen Konzeptionierung. Ausgehend von einem technischen Risiko Management müssen Gefahren und Auswirkungen bewertet werden. Der Schlüsselbegriff ist hier die HAZOP-Analyse (HAZard and OPerability). Durch die HAZOP-Analyse können zahlreiche Risiken im Vorfeld erkannt werden. Im Kontext von HAZOP wird unter Gefahr eine Situation verstanden, bei der eine wirkliche oder mögliche Bedrohung für Menschen oder die Umwelt vorliegt, die einen Unfall verursachen kann.

Davon ausgehend bestimmen der Produktlebenszyklus und der Design-Prozess die Umsetzung dieser Gefahren im Rahmen von technischen und sicherheitsbezogenen Anforderungsanalysen.

Funktionales und Technisches Sicherheitskonzept

Das funktionale Sicherheitskonzept konzentriert sich auf die höheren Ebenen des Systems und beschreibt, welche Sicherheitsfunktionen implementiert werden müssen, um identifizierte Risiken zu mindern und die Sicherheitsziele zu erreichen. Es beantwortet Fragen wie:

Welche Gefahren und Risiken bestehen?
Welche Sicherheitsfunktionen sind erforderlich, um diese Risiken zu mindern?
Wie sollen die Sicherheitsfunktionen auf höchster Ebene erfüllt werden?

In diesem Konzept wird zum Beispiel festgelegt, welche sicherheitsgerichteten Anforderungen ein System erfüllen muss und wie diese durch die Umsetzung bestimmter Funktionen erreicht werden können, ohne ins Detail der technischen Umsetzung einzugehen.

Das technische Sicherheitskonzept hingegen geht mehr ins Detail und beschäftigt sich mit der konkreten Umsetzung der im funktionalen Sicherheitskonzept festgelegten Anforderungen. Es legt fest, wie die Sicherheitsfunktionen technisch realisiert werden sollen. Es umfasst Details zu: