Entwicklung von sicherheitskritischen Steuerungen am Beispiel eines Steer-by-Wire-Systems

Abstract

Die meisten im Einsatz befindlichen Systeme für sicherheitskritische Anwendungen besit-zen eine mechanische Rückfallebene, die bei einem Ausfall von nicht mechanischen Teil-systemen die Funktionalität des Systems aufrechterhält. Aber der heutige Trend geht in Richtung von Systemen, die diese mechanische Rückfallebene nicht besitzen und als X-by-Wire-Systeme bezeichnet werden. Der vermehrte Einsatz von X-by-Wire-Systemen in technischen Anlagen und Maschinen, die direkt oder indirekt durch deren Fehlfunktion Menschen und/oder Umwelt schaden können, macht die Schaffung eines geeigneten Ent-wicklungsmodells notwendig. Dieses Entwicklungsmodell soll gezielt im Einklang mit den entsprechenden Normen stehen und den Entwicklern sicherheitskritischer Systeme, wie z.B. von X-by-Wire-Systemen, zu einer sicherheitsgerechten Entwicklung verhelfen.<br />Daher befasst sich diese Arbeit damit, ein Entwicklungsmodell zu präsentieren, das sich für die Entwicklung von sicherheitskritischen Systemen eignet.<br />Das Konzept, das in dieser Arbeit vorgestellt wird, basiert auf dem V-Modell. Dabei wur-den alle Schritte des generischen V-Modells an die Anforderungen der Norm IEC/EN 61508, die sich mit funktionaler Sicherheit sicherheitsbezogener elektri-scher/elektronischer/programmierbarer elektronischer Systeme beschäftigt, angepasst. Das Resultat ist ein adaptiertes, spezielles V-Modell, das für die Entwicklung von Systemen für sicherheitskritische Anwendungen eignet. Anhand eines Beispiels, der Entwicklung eines verteilten Steuerungsanwendung für ein Steer-by-Wire-System, wird die Eignung des Konzeptes gezeigt. Damit wird der gesamte Entwicklungszyklus, von der Systemspezifikation über die Implementierung von speziellen Funktionsblöcken, bis zum Systemtest anhand einer Simulation abgedeckt.<br />

Most systems for safety applications, in the employment, possess a mechanical relapse level, which keeps the functionality of the system upright with a loss from non-mechanical subsystems. Today's trend goes toward of systems, which do not possess and X-by-Wire-systems are called this mechanical relapse level. The increased use of X-by-Wire-systems in technical plants and machines, which can harm humans and/or environment directly or indirectly through malfunctioning, makes the creation of a suitable development model necessary. This development model is to stand purposefully in conformity with the appro-priate standards and for the developers of sensitive systems, as e.g. from X-by-Wire-systems, to a safety fair development to help. Therefore this work is concerned to present a development model which is suitable for the development of safety systems. The con-cept, which is presented in this work, is based on the V-model. All steps of the generic V-model were adapted to the requirements of the standard IEC/EN 61508, which concerns itself with functional safety of safety referred electrical/electronic/programmable elec-tronic systems. The result is an adapted special V-model, which is suitable for the develop-ment of systems for sensitive applications. The suitability of the concept is shown by the development of a steer-by-wire system. The development cycle covers everything from the system specification over the implementation by special function blocks, up to the system test on the basis of a simulation.