1. Was ist funktionale Sicherheit und warum ist sie wichtig?
Funktionale Sicherheit bezieht sich auf die Fähigkeit eines sicherheitsbezogenen Systems, Risiken für Menschen und Umwelt durch ordnungsgemäße Funktion zu reduzieren. Sie stellt sicher, dass technische Systeme in einem definierten sicheren Zustand bleiben oder bei einem Fehler sicher abschalten. Die IEC 61508 legt Standards fest, um diese Sicherheit systematisch in den gesamten Sicherheitslebenszyklus zu integrieren und somit Sicherheitsrisiken durch gezielte Maßnahmen und Systeme zu minimieren.
2. Was umfasst der Sicherheitslebenszyklus nach IEC 61508?
Der Sicherheitslebenszyklus deckt alle Phasen eines sicherheitskritischen Projekts ab, von der Konzeptphase über die Risikobewertung, Entwicklung und Implementierung bis hin zur Validierung und Instandhaltung. In jeder Phase werden Schritte definiert, um sicherzustellen, dass das System potenzielle Sicherheitsrisiken erkennt und darauf reagiert. Ein detailliertes Functional Safety Management (FSM) gewährleistet die Kontrolle und Überwachung dieses Prozesses, um die Integrität und Zuverlässigkeit des Systems aufrechtzuerhalten.
3. Was ist der Sicherheits-Integritätslevel (SIL) und wie wird er bestimmt?
Der Sicherheits-Integritätslevel (SIL) ist eine Maßzahl, die das erforderliche Maß an Reduktion des Risikos durch ein sicherheitsbezogenes System beschreibt. Die Bestimmung erfolgt durch eine Risikobewertung, die potenzielle Gefahren identifiziert und analysiert. Der SIL-Level wird anhand von Faktoren wie der Wahrscheinlichkeit und den Folgen eines Ausfalls sowie der Notwendigkeit zur Risikominderung ermittelt. Je höher der SIL-Level, desto strenger sind die Anforderungen an Sicherheitsarchitekturen und Diagnosemaßnahmen.
4. Wie wird eine Risikobewertung in der Funktionalen Sicherheit durchgeführt?
Eine Risikobewertung beginnt mit der Identifikation von potenziellen Gefahren und deren Analyse in Bezug auf mögliche Auswirkungen und Eintrittswahrscheinlichkeit. Methoden wie die Failure Modes and Effects Analysis (FMEA) und die Fault Tree Analysis (FTA) werden verwendet, um Schwachstellen systematisch zu erfassen. Auf Basis dieser Informationen werden Sicherheitsfunktionen entwickelt, um Risiken zu reduzieren und Sicherheitsziele zu erreichen.
5. Welche Anforderungen stellt die IEC 61508 an die Hardware in sicherheitskritischen Systemen?
Die Norm legt spezifische Anforderungen zur Minimierung zufälliger und systematischer Hardwareausfälle fest. Wichtige Konzepte sind redundante Systemarchitekturen, Diagnosemaßnahmen und der Schutz vor Ausfällen aufgrund gemeinsamer Ursachen (Common Cause Failures). Verfahren wie die Failure Modes Effects and Diagnostics Analysis (FMEDA) helfen, Hardwarekomponenten auf Zuverlässigkeit zu prüfen und mögliche Fehler zu identifizieren, die zu sicherheitskritischen Zuständen führen könnten.
6. Wie wird sicherheitskritische Software nach IEC 61508 entwickelt und geprüft?
Die Entwicklung sicherheitskritischer Software erfolgt nach einem Vorgehensmodell, das die Planung, Entwicklung, Validierung und Verifikation umfasst. Hierzu gehören Entwurfsrichtlinien, Codestandards und Teststrategien wie Unit-Tests, Integrationstests und End-to-End-Tests. Die Verifikation stellt sicher, dass die Software den festgelegten Anforderungen entspricht und funktionale Sicherheitsziele erfüllt. Dies umfasst auch regelmäßige Code-Reviews und Prüfungen zur Aufdeckung von Sicherheitslücken.
7. Welche Diagnosemaßnahmen tragen zur Funktionalen Sicherheit bei?
Diagnosemaßnahmen wie Selbsttests, Redundanzen und Fehlertoleranz stellen sicher, dass sicherheitskritische Komponenten überwacht und bei Fehlern automatisch in sichere Zustände versetzt werden. Überwachungssysteme wie Watchdogs und Selbsttests bieten Echtzeitüberprüfungen, um Fehlfunktionen frühzeitig zu erkennen und sofortige Maßnahmen einzuleiten, sodass die Sicherheit des gesamten Systems gewährleistet bleibt.
8. Warum ist die Failure Modes and Effects Analysis (FMEA) ein wichtiges Werkzeug in der Funktionalen Sicherheit?
Die FMEA ist eine systematische Analysemethode, die potenzielle Ausfallmodi von Komponenten untersucht und deren Auswirkungen auf das Gesamtsystem bewertet. Diese Analyse hilft, Schwachstellen in der Systemarchitektur zu identifizieren und Maßnahmen zur Risikominimierung zu entwickeln. Sie ist integraler Bestandteil der IEC 61508 und ermöglicht, mögliche Sicherheitslücken schon in der Designphase zu erkennen und zu beseitigen.
9. Welche Rolle spielen Redundanz und Fehlertoleranz in sicherheitskritischen Systemen?
Redundanz erhöht die Ausfallsicherheit eines Systems, indem kritische Komponenten mehrfach vorhanden sind. Wenn eine Komponente ausfällt, übernimmt die redundante Komponente deren Funktion, wodurch ein sicherer Betrieb gewährleistet wird. Fehlertoleranz bezieht sich auf die Fähigkeit eines Systems, bestimmte Fehler zu kompensieren, ohne dass die Funktionalität eingeschränkt wird. Beide Konzepte sind entscheidend, um hohe Sicherheitsstandards zu erfüllen und Risiken zu minimieren.
10. Wie kann man die Zuverlässigkeit eines sicherheitskritischen Systems in der Praxis sicherstellen?
Zuverlässigkeit wird durch eine Kombination aus präventiven und korrektiven Maßnahmen sichergestellt. Die präventive Wartung umfasst regelmäßige Inspektionen und Tests, um Verschleiß und Alterungseffekte zu erkennen und zu beheben. Korrektive Maßnahmen werden nach einem erkannten Fehler durchgeführt, um den sicheren Zustand des Systems wiederherzustellen. Der Einsatz von Normen, Diagnosetools und Verfahren zur Überprüfung der Systemkomponenten trägt dazu bei, dass sicherheitskritische Systeme ihre Funktionen in allen Betriebszuständen zuverlässig erfüllen.
