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EN 1. Einleitung
Die Entwicklung elektronischer und mechatronischer Geräte, in die Software eingebettet ist, stellt hohe Anforderungen an Planung und Präzision. Solche „Systeme“ tragen den Zusatz „sicherheitsbezogen“ oder „sicherheitskritisch“, wenn Fehlfunktionen zu Verletzungen oder Todesfällen von Menschen führen können. Beispiele aus dem Automobilbau sind Lenk- und Bremssysteme, die höchste Sicherheitsstandards erfüllen müssen, aber auch Fensterheber, die durch Einklemmschutz potenziellen Gefahren vorbeugen.
Der Erfolg eines solchen Entwicklungsprojekts hängt maßgeblich von einer klaren Strukturierung der durchzuführenden Arbeiten ab. Zu Beginn des Entwicklungsprojekts sollten die Produktarchitekturebenen sowie die notwendigen Arbeiten und Dokumentationen für jede einzelne Produktarchitekturebene festgelegt werden. Ebenso entscheidend sind effektive Unterstützungsprozesse.
In den folgenden Abschnitten erfahren Sie Näheres dazu. Abschnitt 2 beleuchtet die Arbeitsschritte der Produktentwicklung und deren Dokumentation. Abschnitt 3 widmet sich den unterstützenden Prozessen, während Abschnitt 4 die zentralen Erkenntnisse zusammenfasst.
2. Arbeitsschritte der Produktentwicklung und deren Dokumentation
Die Grundlage einer erfolgreichen Produktentwicklung ist eine strukturierte Unterteilung des Produkts in Produktarchitekturebenen. Diese gliedern sich mindestens in:
- die Systemebene,
- die Hardwareebene und
- die Softwareebene.
Wichtig ist, dass die Softwareebene stets unterhalb der Hardwareebene angesiedelt ist, weil Software nie „abstrakt“ existiert, sondern immer auf spezifischen Hardwarekomponenten wie Mikrocontrollern oder Signalprozessoren implementiert wird. Für jede Hardwarekomponente, die Software integriert, ist eine detaillierte Hardware-Software-Schnittstellenspezifikation notwendig, um reibungslose Abläufe zwischen den Hardware- und den Software-Entwicklungsteams zu gewährleisten.
Die Rolle der Designspezifikation
Die Designspezifikation jeder Produktarchitekturebene bildet die Basis für alle weiteren Spezifikationen auf dieser Ebene. Sie sollte folgende Inhalte umfassen:
- Konfiguration und Parameter des Muttersystems auf der übergeordneten Ebene,
- Systemzustände und Systemzustandsübergänge des Muttersystems,
- Namen und Funktionen der Elemente der jeweiligen Produktarchitekturebene,
- Relevante Gesetze, Normen und Vorschriften,
- Externe Schnittstellen und Wirkketten zwischen den Elementen der jeweiligen Produktarchitekturebene.
Sicherheitsanalysen
Von der obersten bis zur betrachteten Produktarchitekturebene sind vollumfängliche Sicherheitsanalysen durchzuführen:
- Gefahren- und Risikoanalyse (nur auf der obersten Ebene),
- Fehlerbaumanalyse (FTA),
- Fehlermöglichkeits- und -Einflussanalyse (FMEA) oder eine FMEA-Variante wie beispielsweise eine FMEDA sowie
- Analyse abhängiger Mehrfachfehler (DFA).
Diese Sicherheitsanalysen sollten erstellt werden, sobald die Systemarchitektur bis zur jeweiligen Produktarchitekturebene verfügbar ist, um Risiken frühzeitig zu erkennen und um Anforderungen an das System und seine Elemente anzupassen oder zu ergänzen.
Das V-Modell der Systementwicklung
Das V-Modell zeigt, wie die verschiedenen Entwicklungs- und Testschritte miteinander verknüpft sind. Von der initialen Designspezifikation bis zur Validierung wird jedes Element überprüft und optimiert.
Das V-Modell ist vertikal in folgende Produktarchitekturebenen unterteilt:
die Produkt- oder Systemebene: die oberste Produktarchitekturebene,
die Subsystemebene: sie kann in mehrere Subsystemebenen aufgeteilt sein oder entfallen,
die Hardwareebene: sie kann in mehrere Hardwareebenen aufgeteilt sein, sowie
die Softwareebene: sie kann in mehrere Softwareebenen aufgeteilt sein.
3. Unterstützungsprozesse und deren Dokumentation
Eine effiziente und normkonforme Produktentwicklung ist ohne unterstützende Prozesse nicht möglich. Die unterstützenden Prozesse sorgen für die Qualitätssicherung und gewährleisten die Einhaltung von Anforderungen und Vorschriften der branchenspezifischen funktionalen Sicherheitsnorm. Die wesentlichen Unterstützungsprozesse sind:
- Projekt-, Qualitäts- und funktionales Sicherheitsmanagement,
- Kompetenz-, Konfigurations- und Änderungsmanagement,
- Dokumentenmanagement, insbesondere Anforderungsmanagement, sowie
- Testmanagement einschließlich der Integrations- und Teststrategien.
Die autoConform®-Software Suite unterstützt Unternehmen dabei, die Qualität und Sicherheit ihrer Produkte langfristig sicherzustellen und die zugehörigen Dokumentationsanforderungen effizient zu bewältigen.
4. Zusammenfassung
Die Entwicklung sicherheitskritischer Produkte erfordert eine systematische Herangehensweise mit einer Struktur, die auf den Produktarchitekturebenen des zu entwickelnden Produkts basiert. Durch eine möglichst frühe Durchführung der Sicherheitsanalysen und durch effektive Unterstützungsprozesse kann ein Produktentwicklungsprojekt nicht nur beschleunigt, sondern auch verlässlicher durchgeführt werden.
Mit einer am zu entwickelnden Produkt orientierten Projektstrukturierung, klaren Prozessen und der Unterstützung durch Tools wie der autoConform®-Software wird die Produktentwicklung zielgerichteter, effizienter und normkonform – eine Investition in Qualität und Wettbewerbsfähigkeit.
