Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE
Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE
Funktionale Sicherheit (Safety), Fraunhofer IESE
© iStock.com/scotto72

© iStock.com/scotto72

Unsere Kompetenz:
Funktionale Sicherheit (Safety)

Funktionale Sicherheit, Safety of the intended Functionality (SotiF ISO 21448), innovative Sicherheitskonzepte und mehr

Die Gewährleistung der funktionalen Sicherheit ist eine zwingende Voraussetzung, um sicherheits-kritische eingebettete Systeme in den Markt zu bringen. Insbesondere bei hochgradig innovativen Anwendungen, wie dem autonomen Fahren oder Industrie 4.0, sind Safety-Ingenieure mit Systemkomplexität, den Unsicherheiten und Unbekannten vielseitiger Operationsumgebungen und dem Technologiewandel (z.B. durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz) konfrontiert. Seit vielen Jahren forscht das Fraunhofer IESE an systematischen und modellbasierten Safety-Engineering-Methoden, um belastbare Sicherheitsnachweise für innovative Systeme effektiv und effizient zu entwickeln.

 

Wie das Fraunhofer IESE Sie bei der Absicherung Ihrer Systeme unterstützen kann

Wir unterstützen unsere Kunden rund um die Themen funktionale Sicherheit und Safety Engineering in den verschiedensten Branchen wie z.B. Automotive (ISO 26262, ISO 21448), Landwirtschaft (ISO 25119) und Industrie 4.0 (u.a. ISO 12100, IEC 61508, ISO 13849).

Insbesondere unterstützen wir durch Beratung, Begleitung und Durchführung der Produktentwicklung bezüglich:

  • der Umsetzung der normativen Anforderungen im kundenspezifischen Kontext
  • der Einführung von konkreten Techniken und Methoden (z.B. Fehlerbäume/Fault Tree Analysis (FTA), Component Fault Trees (CFTs) oder Goal Structuring Notation (GSN))
  • der Einführung und gegebenenfalls Maßschneiderung von entsprechendem Tooling (z.B. basierend auf unserem hauseigenen Safety Engineering Tool safeTbox.

Neben der Vermittlung unserer Expertise führen wir auch gerne folgende Dienstleistungen für Sie durch:

  • Einschlägige Risiko- und Sicherheitsanalysen
  • Entwicklung umfassender Sicherheitskonzepte 
  • Andere Safety-Engineering Aktivitäten für Ihr konkretes Produkt.

Mit Fraunhofer stoßen Sie bei der Zulassung auf große Akzeptanz

Wir kennen die wesentlichen Safety Standards (insb. die IEC 61508 und deren domänenspezifische Abwandlungen wie die ISO 26262, die ISO 25119 oder die ISO 13849) und besitzen umfassende Erfahrungen bezüglich der Gewährleistung der funktionalen Sicherheit in unterschiedlichen Domänen und unter verschiedensten Projektrandbedingungen. Als Fraunhofer-Institut sind wir eine international anerkannte, unabhängige Instanz, deren Lösungen auch bei Zulassungsstellen auf große Akzeptanz stoßen.  

 

Wir helfen Ihnen, die Risiken zukünftiger Systeme zu managen

Im Sinne unseres Auftrags der angewandten Forschung beschäftigen wir uns insbesondere auch mit den Safety-Herausforderungen zukünftiger Systeme. Immer höhere Automatisierungsgrade gepaart mit immer stärkerer Vernetzung und der zunehmenden Nutzung von Künstlicher Intelligenz – all diese Aspekte führen zu Unsicherheiten und Unbekannten, welche auf Basis etablierter Techniken, Methoden und Standards nur schwer adressiert werden können.

Hier bieten wir mit unserem Ansatz des dynamischen Risikomanagements eine innovative Lösung. Systeme werden befähigt selbstständig zur Laufzeit Risiken zu bewerten und auf Basis dieser Bewertung diejenigen Maßnahmen umzusetzen, die sowohl ein akzeptables Restrisiko als auch die bestmögliche Performance garantieren. Da für die Absicherung insbesondere autonomer Systeme noch keine Standards etabliert sind, unterstützen wir unsere Kunden mit unserem umfassenden Wissen zu existierenden Standardisierungsaktivitäten, in denen wir auch selbst mitarbeiten.

Unsere langjährige Erfahrung in Techniken, Methoden und Werkzeugen (safeTbox) des modellbasierten Safety Engineering hilft Ihnen dabei, Ihre heutigen Systeme effizient und effektiv abzusichern. Unsere neuartigen Forschungsansätze können der entscheidende Enabler sein, um Ihre innovativen Systeme von morgen mit hervorragender Performanz, nachweisbarer Sicherheit und gutem Gewissen auf den Markt zu bringen!

 

Sie wollen mehr erfahren? Hier finden Sie Aufzeichungen unserer Webinare zum Thema »Safety Engineering«

 

Webinar »Modellbasiertes Safety Engineering«

Webinar »Dynamisches Risikomanagement«

Webinar »Verlässliche KI«

Unsere Schwerpunkte im Safety Engineering

 

© iStock.com/scotto72

Security for Safety

Sicherheitskritische Systeme sind zunehmend miteinander vernetzt, sei es über lokale Netzwerke oder sogar über das Internet.

Security for Safety
 

Tool safeTbox – Effizienz erhöhen und Fehleranfälligkeit senken

  • Kostenlose safeTbox-Suite für modellbasiertes Safety und Systems Engineering
  • Abstraktion, Modularisierung, Hierarchisierung und Verfolgbarkeit untermauert durch adäquate Werkzeugunterstützung
safeTbox
 

© iStock.com/oonal

Safety für Autonome Systeme

Wir arbeiten sowohl im Rahmen nationaler und internationaler Projekte als auch bilateral mit unseren Industriepartnern an der funktionalen Sicherheit von autonomen Systemen.

Safety für autonome Systeme
 

© iStock.com/rumo

ConSerts: Offen, adaptiv – und dennoch sicher!

Systeme sind zunehmend vernetzt, offen und adaptiv. Etablierte Methoden des Safety Engineering sind aufgrund dieser Charakteristika nur noch bedingt anwendbar.

ConSerts sind ein neuartiger Ansatz, um Systeme bedingt, in Abhängigkeit von angenommenen Eigenschaften ihrer Umgebung, zu zertifizieren. Die Überprüfung der Eigenschaften findet zur Laufzeit statt.

Conserts

Ausgewählte Projekte aus dem Bereich Safety

 

© iStock.com/Danila Shtantsov

Referenzprojekt: EcoMobility

Für eine nachhaltige Gesellschaft mit intelligenten Mobilitätslösungen

EcoMobility
 

© Robert Bosch GmbH

Success Story Bosch

Software ersetzt
teure Hardware

Flexible Software-Sicherheitsarchitektur für nicht abgesicherte Hardware bei sicherheitsrelevanten Anwendungen.

 

© iStock

Success Story Hitachi

Safety Engineering für autonome Fahrsysteme

In einer Forschungskooperation haben Hitachi und Fraunhofer IESE den erforderlichen Umfang für zukünftiges Safety Engineering untersucht.

 

© Sick AG

Success Story SICK AG

Digitaler Zwilling für Safety

Digitale Zwillinge gehören zu den Enablern für Autonome Systeme und ermöglichen »Plug&Produce«. Für Safety realisieren wir »Plug&Safe«.

 

© iStock.com/scyther5

Referenzprojekt: Japan Manned Space Systems Corporation (JAMSS)

Kontroll- und Testverfahren für KI-Systeme

Das Fraunhofer IESE unterstützte JAMSS bei der Bewertung der Potenziale von Agilität im regulierten Bereich.

Referenzprojekt JAMSS
 

© ExamAI

Referenzprojekt: ExamAI

Kontroll- und Testverfahren für KI-Systeme

Im öffentlich geförderten Projekt ExamAI untersucht das Fraunhofer IESE gemeinsam mit einem interdisziplinären Team, wie Kontroll- und Testverfahren für Systeme mit Künstlicher Intelligenz im Bereich Industrieproduktion und Personalmanagement aussehen können.

Referenzprojekt: ExamAI
 

Referenzprojekt: e.GO Mobile AG

Funktionale Sicherheit für einen vollelektrischen PKW

Das Fraunhofer IESE unterstütze die e.GO Mobile AG beim Safety-Engineering ihres Elektroautos e.GO Life.

 

 

 

 

 

Referenzprojekt e.GO Mobile AG

Referenzprojekt DEIS

Dependability Engineering Innovation for Cyber-Physical Systems

Entwicklung eines holistischen Ansatzes zur Absicherung von cyber-physischen Systemen zur Entwicklungs- und Laufzeit. Beiträge des Fraunhofer IESE sind das Konzept sowie die Realisierung von »Digital Dependability Identities«, verlässlichkeitsgerichteter Digitalen Zwillinge von Systemen.

(Laufzeit: 01/2017-12/2019)

 

© Secredas

Referenzprojekt SECREDAS

Schaffung vertrauenswürdiger autonomer Systeme

Methoden für die Entwicklung von Komponenten für die Schaffung vertrauenswürdiger autonomer Systeme

(Laufzeit: 05/2018 – 04/2021)

Referenzprojekt Secredas
 

© Fraunhofer IESE

Referenzprojekt V&V Methoden

Verifikation+Validierung für hochautomatisierte Fahrfunktionen

Entwicklung eines methodischen Ansatzes für den Sicherheitsnachweis hochautomatisierter und autonomer Fahrzeuge (SAE-Level 4/5) zur Homologation im urbanen Umfeld. Das Projekt ist Teil der VDA Leitinitiative »Vernetztes und Automatisiertes Fahren«.

(Laufzeit: 07/2019-06/2023)

Referenzprojekt VVM

Publikationen im Bereich Funktionale Sicherheit

Modellbasiertes Safety, Security und Systems Engineering mit safeTbox

  • Velasco Moncada, D.S. Hazard-driven realization views for Component Fault Trees. Softw Syst Model (2020).
  • Velasco Moncada, D.S., Reich, J., Tchangou, M.: Interactive information zoom on component fault trees. In: Schaefer, I., Karagiannis, D., Vogelsang, A.,Méndez, D., Seidl, C. (eds.) Modellierung 2018, pp. 311–314. Gesellschaft für Informatik e.V, Bonn (2018)
  • S. Velasco, Towards proper tool support for component-oriented and model-based development of safety critical systems, Proceedings of the 4th Commercial Vehicle Technology Symposium, Kaiserslautern, Germany, CVT 2016.
  • M. Kaessmeyer, S. Velasco, M. Schurius, Evaluation of a systematic approach in variant management for safety-critical systems development, Proceedings of the International Conference on Embedded and Ubiquitous Computing, Porto, Portugal, EUC 2015.
  • P. Antonino, S. Velasco, M. Trapp M., J. Reich. iSaFe: An integrated Safety Engineering Tool-Framework. Proceedings of the International Workshop on Dependable Control of Discrete Systems, Cancun, Mexico, 2015.Kaiser, B., Schneider, D., Adler, R., Domis, D., Möhrle, F., Berres, A., ... & Rothfelder, M. (2018, June). Advances in component fault trees. In Proc. of ESREL.
  • Martin, H., Ma, Z., Schmittner, C., Winkler, B., Krammer, M., Schneider, D., ... & Kreiner, C. (2020). Combined Automotive Safety and Security Pattern Engineering Approach. Reliability Engineering & System Safety, 106773.
  • Schneider, D., Trapp, M., Dörr, J., Dukanovic, S., Henkel, T., Khondoker, R., ... & Zelle, D. (2017). Umfassende Sicherheit. Informatik-Spektrum, 40(5), 419-429.

 

Safety für offene, adaptive und kooperierende autonome Systeme

  • Schneider, D., & Trapp, M. (2013). Conditional safety certification of open adaptive systems. ACM Transactions on Autonomous and Adaptive Systems (TAAS), 8(2), 1-20
  • Feth, Patrik (2020): Dynamic Behavior Risk Assessment for Autonomous Systems. Dissertation. Technical University Kaiserslautern, Germany 
  • Cheng, B. H., Eder, K. I., Gogolla, M., Grunske, L., Litoiu, M., Müller, H. A., ... Schneider, D. (2014). Using models at runtime to address assurance for self-adaptive systems. In Models@ run. time (pp. 101-136). Springer, Cham.
  • Schneider, D., Trapp, M., Papadopoulos, Y., Armengaud, E., Zeller, M., & Höfig, K. (2015, November). WAP: digital dependability identities. In 2015 IEEE 26th International Symposium on Software Reliability Engineering (ISSRE) (pp. 324-329). IEEE. 
  • Trapp, M., Schneider, D., & Weiss, G. (2018, September). Towards safety-awareness and dynamic safety management. In 2018 14th European Dependable Computing Conference (EDCC) (pp. 107-111). IEEE
  • Schneider, D., Trapp, M. (2018). B-space: dynamic management and assurance of open systems of systems. Journal of Internet Services and Applications, 9(1), 1-16
  • Adler, R., Akram, M. N., Feth, P., Fukuda, T., Ishigooka, T., Otsuka, S., ..., Yoshimura, K. (2019, October). Engineering and Hardening of Functional Fail-Operational Architectures for Highly Automated Driving. In 2019 IEEE International Symposium on Software Reliability Engineering Workshops (ISSREW) (pp. 30-35). IEEE
  • Feth, P., Adler, R., Fukuda, T., Ishigooka, T.,Otsuka, S., Schneider, D., ... Yoshimura, K. (2018, September). Multi-aspect safety engineering for highly automated driving. In International Conference on Computer Safety, Reliability, and Security (pp. 59-72). Springer, Cham
  • Reich, Jan; Zeller, Marc; Schneider, Daniel (2019): Automated Evidence Analysis of Safety Arguments Using Digital Dependability Identities. In Romanovsky, Birukou (Eds.): Computer Safety, Reliability, and Security, vol. 11698. 1st ed. [Place of publication not identified]: Springer International Publishing (Lecture Notes in Computer Science), pp. 254–268. 
  • Ran Wei, Jan Reich, Tim Kelly, Simos Gerasimou (2018): On the Transition from Design Time to Runtime Model-Based Assurance Cases. In: Proceedings of 13th International Workshop on Models@run.time at 21st International Conference on Model Driven Engineering Languages and Systems (MODELS). Copenhagen, Denmark. 
  • Jan Reich, Daniel Schneider (2018): Towards (Semi-)Automated Synthesis of Runtime Safety Models: A Safety-Oriented Design Approach for Service Architectures of Cooperative Autonomous Systems. In: Proceedings of 13th International ERCIM/EWICS/ARTEMIS Workshop on "Dependable Smart Embedded and Cyber-physical Systems and Systems-of-Systems" - DECSoS @ SafeCOMP. Västerås, Sweden.