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Funktionale Sicherheit in der Praxis - Anwendung von DIN EN 61508 und ISO/DIS 26262 bei der Entwicklung von Serienprodukten
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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