Beratung

Phase 1: Analyse der aktuellen Ausgangslage
Als Voraussetzung zur Durchführung einer FMEDA für Ihr Produkt werden detaillierte Informationen aus Ihrer Produktentwicklung benötigt. Ich unterstütze Sie dabei, die notwendigen Informationen ganzheitlich zusammenzustellen. Im Falle offener Themen erstelle ich gleichzeitig einen Maßnahmenplan zur Komplettierung der benötigten Dokumente. Ein Beispiel für eine solche Maßnahme ist die Vervollständigung der Dokumente für die Systemarchitektur.

Folgende Informationen werden für die Analyse des Designs benötigt:

• Item Definition (oder SEooC- Definition (Safety Element out of Context))
• Definition der Safety Goal(s) mit dazugehörigen ASIL level(s)
• Hardware Architecture Design (z.B. Block Level Diagramm)
• FMEA für die Hardwarearchitektur auf Blocklevelebene
• Definition der Safety-Mechanismen (Diagnosefunktionen)
• Schaltpläne (detailliertes HW Design)
• Stückliste BOM (Bill of Materials)

Phase 2: Analyse des Designs

• Überprüfung von Schaltplänen und Stücklisten
• Evaluierung des Produkts auf Architekturebene (Blockleveldiagramme)
• Analyse der FMEA
• Ermittlung/Erstellung einer Abbildung zwischen Systemarchitektur und FMEA
• Entscheidung darüber, ob die FMEA auf Bauteilebene oder auf Blocklevelebene durchgeführt wird
• Prüfung, ob die Struktur der FMEA in der FMEDA übernommen werden kann
• Analyse der Dokumente des Microcontrollers

Phase 3: FMEDA-Erstellung

• Prüfung der FMEA  
• Prüfung der Safety-Mechanismen (SMs) und der jeweilig zugehörenden „Intended Functions“ (IF)
• Abbildung der SMs und IFs auf die Hardwarearchitektur
• Ermittlung der Fehlerraten aller sicherheitsrelevanten Bauteile aus der Stückliste (BOM), beispielsweise mittels Siemens SN 29500. Berücksichtigung des Mission Profiles für die Temperatur
• Erstellung der Grundstruktur der FMEDA auf Basis von Systemarchitektur, Schaltplänen und Stückliste (BOM)
• Definition der Fehlermodi (Failure Modes) der einzelnen Blöcke (Baugruppen)
  Für jedes Safety Goal wird die Bewertung und Kategorisierung aller Failure Modes hinsichtlich der Verletzung des jeweiligen Safety Goals erstellt.
  Unter Berücksichtigung der ermittelten Fehlerraten der Bauteile aus der BOM und der Kategorisierung der Failure Modes werden die drei Größen PMHF, SPFM und LFM berechnet

Phase 4: Evaluierung, Abschlussbericht und Maßnahmen

• Erstellung eines Abschlussberichts inklusive Dokumentation aller Arbeitsschritte zur Erstellung der FMEDA
• Die errechneten Werte PMHF, SPFM und LFM werden hinsichtlich der Erfüllung der Zielwerte gemäß ASIL-Level evaluiert
• Erstellung einer konkreten Maßnahmenliste, um die Zielwerte zu erreichen. Beispielsweise kann der Austausch von Elektrolytkondensatoren durch Ausführung mit erhöhter Spannungsfestigkeit zu einer signifikanten Reduzierung der Fehlerrate führen.

In der Produktentwicklung nach Standards der Funktionalen Sicherheit wie IEC 61508 oder ISO 26262 sind generell zwei Aspekte der Sicherheitsintegrität des Produkts zu zeigen. Dabei spielt die FMEDA eine wichtige Rolle in Punkt 2.

1. Qualitativ: Systematische Sicherheitsintegrität
   (auch SC = „Systematic Capability“ )
   Bedeutung:
   Die systematische Sicherheitsintegrität zeigt, dass Ihr Entwicklungsprozess robust ist und daß die Wahrscheinlichkeit für Fehler aufgrund von Designfehlern oder Prozessproblemen minimiert ist.
   Nachweis:
   Dies ist im Wesentlichen ein Management-Thema, da es um den Nachweis eines klar definierten und gelebten Entwicklungsprozesses geht, den sogenannten „Safety Lifecycle“.
2. Quantitativ: Hardware-Fehlertoleranz
   Bedeutung:
   Die Hardware-Fehlertoleranz beschreibt die Fähigkeit des Systems, Ausfälle der Hardware (zufällige Hardwarefehler) zu bewältigen, ohne unbeabsichtigten Schaden zu verursachen.
   Nachweis:
   Die FMEDA ist ein bedeutendes Werkzeug zum Nachweis der Anforderungen an die Hardware-Fehlertoleranz. Die Standards der Funktionalen Sicherheit fordern quantitative Zielwerte, abhängig vom Sicherheitsintegritätslevel (ASIL/SIL).
   Dies sind nach ISO 26262: PMHF, SPFM und LFM
   nach IEC 61508: PFH/PFD und SFF
   (siehe Glossar)

Somit ist die FMEDA ist ein wichtiger Schritt zur Erbringung des Nachweises zur Erfüllung der Anforderungen an die hardwareseitige Fehlertoleranz gemäß relevanter Sicherheitsstandards.

FMEDA

PMHF (Einheit: 1/10⁹h)
Beschreibung:
Quantitativer Wert für die Wahrscheinlichkeit der Verletzung eines Sicherheitsziels, bedingt durch zufällige Hardwareausfälle.
Bedeutung:
Der Wert zeigt, ob das Risiko einer Sicherheitszielverletzung in Bezug auf den zugewiesenen ASIL-Level ausreichend gering ist.

SPFM (Einheit: %)
Beschreibung:
Entspricht dem Anteil der „sicheren“ Fehler. Diese setzen sich zusammen aus

• den Fehlern, die zu einem sicheren Ausfall führen
• den Fehlern, die unmittelbar zu einem gefährlichen Ausfall führen würden, wenn keine dezidierten technischen Maßnahmen zur Vermeidung der gefährlichen Konsequenzen dieses Aufalls implementiert wären. Diese Maßnahmen sind im Wesentlichen Diagnose und Redundanz

Bedeutung:
Somit ist die SPFM ein Maß für die Qualität der Abdeckung durch Diagnosefunktionen (Safety-Mechanismen) und/oder Redundanz. Oder auch: Grad der Abdeckung von „Single Point Fehlern“ durch Sicherheitsmechanismen.

Single Point Fault
Fehler, der unmittelbar zu einem gefährlichen Ausfall führt, da kein Sicherheitsmechanismus existiert.

LFM (Einheit: %)
Beschreibung:
entspricht dem Anteil der „sicheren“ Fehler Bezüglich der Multiple-Point Fehler. Die Single-Point Fehler werden nicht betrachtet. Hier geht es somit um den Abdeckungsgrad der Sicherheitsfunktionen, um Gefahr zu verhindern, die aus latenten Fehlern hevorgeht.