Methodik zur ganzheitlichen, dynamischen Analyse sicherheitsrelevanter, verteilter Kraftfahrzeugsysteme unter dem Aspekt des Fehlerverhaltens (PDF)

Seit einigen Jahren ist in der Automobilindustrie ein klarer Trend zu mehr Elektronik, hochgradig vernetzten Strukturen und komplexen Assistenz- und Sicherheitssystemen zu erkennen.
Diese Systeme unterstützen den Fahrer in kritischen Situationen und entlasten ihn bei der verantwortungsvollen Aufgabe des Führens eines Kraftfahrzeugs. Die immer weitreichendere Übertragung von Verantwortung vom Menschen hin zu technischen Systemen stellt hohe Anforderungen an die Systemsicherheit, um das Risiko einer vom Kraftfahrzeugsystem ausgehenden Gefährdung zu begrenzen. Mit Hilfe von Sicherheitsanalysen kann das vorhandene Risiko im Betrieb von Kraftfahrzeugsystemen analysiert werden. Klassische Sicherheitsanalysen betrachten in der Regel nur einzelne Bestandteile eines Kraftfahrzeugsystems, welches aber im Allgemeinen aus folgenden Hauptbestandteilen besteht: dem Kraftfahrzeugsystem selbst, dem Fahrzeug, der Fahrzeugumgebung und dem Fahrer. Was passiert jedoch, wenn im Kraftfahrzeugsystem eine Komponente ausfällt, die Software Fehler enthält und zur gleichen Zeit der Fahrer ein kritisches Fahrmanöver einleitet? Solche Fragen können mit klassischen Sicherheitsanalysen nur unzureichend beantwortet werden. Es ist darüber hinaus zu beachten, dass bei den meisten klassischen Sicherheitsanalysen die eigentliche Analyse in Form von Brainstorming-Prozessen mit Expertenteams durchgeführt wird. Dabei kann aber kein Experte alle möglichen Fehlerauswirkungen und -kombinationen im Zusammenspiel der komplexen Bestandteile überblicken und bewerten. In der vorliegenden Arbeit wird ein modellbasierter Ansatz zur Durchführung einer ganzheitlichen Sicherheitsanalyse vorgestellt, welcher alle Bestandteile eines Kraftfahrzeugsystems berücksichtigt. Dieser Ansatz erweitert die in der Automobilindustrie verwendeten Methoden zur modellbasierten Systementwicklung auf Sicherheitsaspekte und kombiniert diese mit klassischen Sicherheitsanalysen. Die Modellierung des Gesamtsystems basiert auf einem quantitativen, dynamischen und kontinuierlichen Ansatz wie er auch bei der Systementwicklung zu Rapid Prototyping Zwecken eingesetzt wird. Die Durchführung der vorgestellten Analyse erfolgt rechnergestützt und kann mit Hilfe eines Identifikationsalgorithmus bereits während der Systementwicklung selbständig Einzelfehler, Fehlerkombinationen und Fehlersequenzen entdecken, die zu signifikanten Auswirkungen im Gesamtsystem führen. Durch iterative Anwendung dieses Ansatzes ist es möglich, das Kraftfahrzeugsystem kontinuierlich zu analysieren, Verbesserungspotential frühzeitig zu erkennen und entsprechende Änderungen zielgerichtet durchzuführen.