Funktionale Sicherheit

11B1265

Bachelor

Deutsch, Englisch

5.0

unregelmäßig

1 Semester

Die Funktionale Sicherheit fokussiert sich auf Gefahren und Risiken, die sich durch Maschinen, Anlagen, Fahrzeuge und dergleichen ergeben können und mit Hilfe von steuerungstechnischen Maßnahmen bestehend aus Hardware-/Software- und Mechatronik-Systemen beherrscht bzw. gelindert werden sollen. Hierbei kommen heutzutage vermehrt elektrische, elektronische, mechanische und Software basierende Systeme zum Tragen, die unter den Aspekten von Fehler beherrschenden und Fehler vermeidenden Maßnahmen entwickelt werden. Dabei müssen basierend auf Fehlermodellen die Systeme in ihrer Hardware und Software so konstruiert werden, dass sie mit ihren Versagenswahrscheinlichkeiten die gesetzlichen und normativen Anforderungen erfüllen. Daraus ergeben sich entsprechend fehlertolerante Systeme, die sich durch Eigendiagnosen, Redundanzen und erhöhte Qualitätsanforderungen auszeichnen. Anwendungen dieser Systeme finden sich zum Beispiel in Notstoppeinrichtungen von Fertigungsmaschinen, Temperatur- und Überlaufüberwachungen in Prozessanlagen, Airbag und Bremssystemen von Automobilen, medizintechnischen Produkten oder Luft- und Raumfahrt Systemen.

1. Definition der Begriffe „Gefahren und Risiken“, safety vs security.
2. Sicherheitsziele erkennen und definieren können
3. Grundlagen der Zuverlässigkeitsbetrachtungen (Redundanzen, Diversität, Ausfallraten)
4. Grundlegende Bedeutung von Metriken und Kennwerte der Funktionalen Sicherheit (SIL, ASIL, PL, DC, HFT, MTTF, etc)
5. SW Anforderungsmanagement
6. SW Qualitätsmanagement zur Fehlervermeidung im Entwicklungsprozess z. B. V-Modell
7. Die Verwendung und Qualifizierung von Entwicklungswerkzeugen für die Entwicklung von sicheren Softwaresystemen.
8. Kodierrichtlinien und Qualifizierung von Programmiersprachen.
9. Validierung und Verifikationsmethoden.
10. Grundlegende Techniken zur Fehlervermeidung in System-Architekturen.

Der Arbeitsaufwand für das Modul umfasst insgesamt 150 Stunden (siehe auch "ECTS-Leistungspunkte und Benotung").

• Klausur oder
• Projektbericht (schriftlich)

• experimentelle Arbeit

Nach Wahl der Lehrenden

Benotete Prüfungsleistung:

• Klausur: siehe jeweils gültige Studienordnung
• Projektbericht, schriftlich: ca. 10-15 Seiten, dazugehörige Erläuterung: ca. 20Minuten

Unbenotete Prüfungsleistung:

• Experimentelle Arbeit: Experiment: insgesamt ca. 8 Versuche

Kenntnisse der Ingenieursmathematik bzw. der Mathematik für Informatik.

Prozedurale und Objektorientierte Programmierung in C/C++.

Die Studierenden erhalten in diesem Modul ein grundlegendes Wissen über steuerungstechnische Sicherheitssysteme, Zuverlässigkeitsbetrachtung und Softwarequalitätskriterien und deren besondere Anforderungen an die Entwicklung. Insbesondere kennen sie die Prozesse der funktional sicheren Softwareentwicklung für diese Systeme.

Die Studierenden verfügen über das Wissen, wie Software für sichere Systeme strukturiert ist. Sie kennen den Entwurfsprozess und die Werkzeuge zur Erstellung von Hard- und Software für sichere und zuverlässige Rechnersysteme. Sie verstehen die Konzepte der SW Qualitätssicherung.

Die Studierenden, die dieses Modul erfolgreich studiert haben, verstehen, die Grundlagen der Funktionalen Sicherheit und deren Anforderungen an den Entwicklungs- und Qualitätsanspruch.

Die Studierenden sind in der Lage, das im Modul erworbene Wissen anzuwenden und die Anwendbarkeit von Normen der funktionalen Sicherheit auf reale Probleme zu interpretieren. Sie sind in der Lage, eigenständig wissenschaftlich fundierte Beurteilungen und Bewertungen für praktische Szenarien vorzunehmen.

Die Studierenden sind in der Lage, umfassend zu kommunizieren, zu planen und mit anderen Teammitgliedern effektiv zusammenzuarbeiten, um ein multidisziplinäres Projekt zu erstellen, das sich auf verschiedene Bereiche der funktionalen Sicherheit bezieht, wie z. B. Hardware, Software und Verifizierung und Validierung. 

• Wübbelmann, Jürgen

• Iyenghar, Padma