Zuverlässigkeitsbewertung von vernetzten eingebetteten Systemen mittels Fehlereffektsimulation

Abstract

Die Bedeutsamkeit von eingebetteten Systemen steigt kontinuierlich. Dies zeigt sich bereits anhand ihrer hohen Verbreitung. Neben der reinen Anzahl steigt zusätzlich die Komplexität der einzelnen Systeme. Dies resultiert nicht nur in einem steigenden Entwurfsaufwand, sondern betrifft zusätzlich den Analyseaufwand. Hierbei ist zu beachten, dass die Systeme vermehrt sicherheitsrelevante Aufgaben übernehmen. Ein anschauliches Beispiel stellen Systeme zur Fahrerassistenz bzw. Fahrzeugautomatisierung dar. Durch den rasanten Fortschritt in den letzten Jahren, wird erwartet, dass diese Systeme in den nächsten Jahren bereits hochautomatisiertes Fahren ermöglichen. Für solche Systeme bedeutet ein Ausfall bzw. falsch erbrachter Dienst schwerwiegende Folgen für die Umwelt und Personen im Umfeld. Eine Sicherheitsbewertung ist zwingend vorgeschrieben. Die hohe Vernetzung der einzelnen Systeme bedingt, dass eine isolierte Betrachtung nicht mehr ausreichend ist. Deshalb muss die Analyse neben der gestiegenen Komplexität der einzelnen Systeme zusätzlich die Interaktionen mit weiteren Systemen beachten. Aktuelle Standards empfehlen zur Sicherheitsbewertung häufig Verfahren wie Brainstorming, Fehlermöglichkeits- und Fehlereinflussanalysen oder Fehlerbaumanalysen. Der Erfolg dieser Verfahren ist meist sehr stark von den beteiligten Personen geprägt und fordert ein umfassendes Systemwissen. Die beteiligten Personen müssen die zuvor beschriebene erhöhte Komplexität und Vernetzung beachten und analysieren.

Diese Arbeit stellt einen Ansatz zur Unterstützung der Sicherheitsbewertung vor. Ziel ist, das benötigte Systemwissen von den beteiligten Personen, auf ein Simulationsmodell zu übertragen. Der Anwender ermittelt anhand des Simulationsmodells die systemweiten Fehlereffekte. Die Analyse der Fehlerpropagierung bildet die Grundlage der traditionellen Sicherheitsanalysen. Da das Simulationsmodell die Systemkomplexität und die Systemabhängigkeiten beinhaltet, reduzieren sich die Anforderungen an die beteiligten Personen und folglich der Analyseaufwand. Um solch ein Vorgehen zu ermöglichen, wird eine Methode zur Fehlerinjektion in Simulationsmodelle vorgestellt. Hierbei ist vor allem die Unterstützung unterschiedlicher Abstraktionsgrade, insbesondere von sehr abstrakten System-Level-Modellen, wichtig. Des Weiteren wird ein Ansatz zur umfassenden Fehlerspezifikation vorgestellt. Der Ansatz ermöglicht die Spezifikation von Fehlerursachen auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen sowie die automatisierte Einbringung der Fehler in die Simulation. Neben der Einbringung der Fehler bildet die Beobachtung und Analyse der Fehlereffekte weitere wichtige Aspekte. Eine modellbasierte Spezifikation rundet den Ansatz ab und vereinfacht die Integration in einen modellgetriebenen Entwurf.