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DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE

Einführungsbeitrag

Das Dokument regelt die Softwareanforderungen für sicherheitsbezogene E/E/PE-Systeme. Es erfasst jede Software, die Teil eines solchen Systems im Anwendungsbereich von IEC 61508-1 und IEC 61508-2 ist oder zu dessen Entwicklung dient. Darunter fallen Betriebssysteme und Systemsoftware ebenso wie Software in Kommunikationsnetzwerken, Funktionen der Mensch-Maschinen-Schnittstelle, Firmware und Anwendungssoftware. Gefordert wird, dass die Sicherheitsfunktionen der Software und ihre systematische Eignung spezifiziert werden. Für Entwurf und Entwicklung gibt das Dokument ein Lebenszyklusmodell mit Anforderungen und Tätigkeiten je Phase vor. Wie streng die Maßnahmen und Techniken gegen Fehler und Versagensfälle ausfallen müssen, richtet sich nach der erforderlichen systematischen Eignung. Hinzu kommen Anforderungen an Werkzeuge zur Entwicklung und Konfiguration sicherheitsbezogener Systeme, darunter Übersetzer und Werkzeuge für Test, Debugging und Konfigurationsmanagement. Geregelt ist außerdem, welche Informationen zur Validierung der Systemsicherheit an die Organisation gehen, die die E/E/PE-Systemintegration durchführt, welche Unterlagen der Anwender für Betrieb und Instandhaltung braucht und was Organisationen erfüllen müssen, die sicherheitsbezogene Software modifizieren. Neu ist die Geltung für Softwarealgorithmen der Softwaretechnologieklassen I bis III nach IEC 61508-4. Diese Klassen beziehen sich auf den Begriff der künstlichen Intelligenz nach ISO/IEC 22989. Ja. Auf einfache sicherheitsbezogene E/E/PE-Systeme nach IEC 61508-4, 3.4.3 ist das Dokument nicht anwendbar. Vorausgesetzt wird ein gründliches Verständnis von IEC 61508-1 und IEC 61508-2, denn es darf nur in Verbindung mit deren Anforderungen angewendet werden. Behandelt wird allein die Software. Zu künstlicher Intelligenz, IT-Sicherheit und menschlichen Einflussfaktoren enthält das Dokument keine eigenen Anforderungen, sondern beschränkt sich auf Verweisungen im Anwendungsbereich als externe Hilfestellung. Gegenüber DIN EN 61508-3 (VDE 0803-3):2011-02 wurden folgende Änderungen vorgenommen: a) alle Anforderungen an die Verwendung künstlicher Intelligenz, Sicherheit und menschlicher Einflussfaktoren sind beschränkt auf die Verweisungen im Anwendungsbereich als externe Hilfestellung; b) die Anforderungen an IEC TS 61508-3-1 wurden in Abschnitt 7 integriert und erweitert, um die Anforderungen zum Erreichen der Systematischen Eignung SC3 und SC4 abzudecken; c) die Schnittstellen mit anderen Teilen von IEC 61508 wurden verdeutlicht und Dopplungen von Anforderungen in anderen Teilen wurden gestrichen; d) die Anforderung an die Durchführung von Softwarefunktionsfehleranalyse wurden von den Anforderungen an die funktionale Sicherheitsbewertung zu den Anforderungen an den Architekturentwurf übertragen und in Softwarefehleranalyse umbenannt, die Unterscheidung zwischen funktionalem Sicherheitsaudit, funktionaler Sicherheitsbeurteilung und Softwareversagensanalyse wurde in IEC 61508-7 verdeutlicht; e) die Unterscheidung zwischen dem erforderlichen Sicherheitsintegritätslevel(SIL) und der erreichten systematischen Eignung (SC, en: systematic capability) wurde verdeutlicht; f) die Anforderungen an formale Methoden wurden über alle Phasen des Softwarelebenszyklus hinweg verdeutlicht, auf die Anforderungen von TS 61508-3-2 wurde in diesem Dokument verwiesen, und IEC 61508-7 und das Konzept semiformaler Verfahren wurde in Ausgabe 2 dieses Dokuments wieder in den Status gesetzt; die Bedeutung „unzweideutig definierter“ Verfahren wurden verdeutlicht; g) Regeln für die Synthese von Softwareelementen wurden verdeutlicht; detaillierte Anforderungen an bei der Software verwendete Diagnose wird jetzt in IEC 61508-2 abgedeckt; h) die Anforderungen an Offline-Softwarewerkzeuge wurden verfeinert; i) die Leitlinien zu datengesteuerten Systemen wurden in einem von den Leitlinien zu Datenkonfiguration und Programmierung mit eingeschränktem Freiheitsgrad separaten Anhang bereitgestellt; die Leitlinien zu Programmierung mit eingeschränktem Freiheitsgrad wurden so aktualisiert, dass sie mit IEC 61131-1 konsistent sind; j) die Anforderungen an Anhang A zur Modifizierung wurden in Ausgabe 2 wieder in den Status gesetzt und verdeutlicht; k) eine zusätzliche Tabelle wurde hinzugefügt, um die Anforderungen an Managementvorgänge zu definieren, die über den gesamten Softwarelebenszyklus hinweg auftreten; diese Tabelle beinhaltet Anforderungen an die Rückverfolgbarkeit, die aus den jeweiligen Phasenanforderungen gestrichen wurden; l) Anforderungen an Regressionsprüfungen wurden verdeutlicht; m) die Verwendung der Begriffe „Verifizierung“ und „Validierung“ wurde an die Definitionen in IEC 61508-4 angepasst; viele in Ausgabe 3 CD ergänzte Informationen wurden als informative Leitlinie nach IEC 61508-7 übertragen oder andernfalls gestrichen; n) die Anforderungen an die Verwendung objektorientierter Entwürfe und Entwicklung wurden an praktische Anwendungen angepasst; weitere Details werden in TR 61508-3-3 entwickelt; o) verschiedene kleinere redaktionelle Fehler wurden korrigiert. Angewendet wird das Dokument überall dort, wo Software Sicherheitsfunktionen ausführt oder deren Entwicklung unterstützt: bei der Entwicklung von Anwendungs- und Systemsoftware für sicherheitsbezogene E/E/PE-Systeme, bei der Programmierung mit eingeschränktem Freiheitsgrad, bei datengesteuerten Systemen einschließlich KI-basierter Algorithmen und bei der Einbindung bereits existierender Software. Weitere Anwendungsfälle sind die Qualifizierung von Offline-Werkzeugen wie Übersetzern oder Test- und Konfigurationsmanagementwerkzeugen, die Weitergabe von Validierungsinformationen an den Systemintegrator und das geregelte Vorgehen bei Modifizierungen an sicherheitsbezogener Software.

Änderungsvermerk

Gegenüber DIN EN 61508-3 (VDE 0803-3):2011-02 wurden folgende Änderungen vorgenommen: a) alle Anforderungen an die Verwendung künstlicher Intelligenz, Sicherheit und menschlicher Einflussfaktoren sind beschränkt auf die Verweisungen im Anwendungsbereich als externe Hilfestellung; b) die Anforderungen an IEC TS 61508-3-1 wurden in Abschnitt 7 integriert und erweitert, um die Anforderungen zum Erreichen der Systematischen Eignung SC3 und SC4 abzudecken; c) die Schnittstellen mit anderen Teilen von IEC 61508 wurden verdeutlicht und Dopplungen von Anforderungen in anderen Teilen wurden gestrichen; d) die Anforderung an die Durchführung von Softwarefunktionsfehleranalyse wurden von den Anforderungen an die funktionale Sicherheitsbewertung zu den Anforderungen an den Architekturentwurf übertragen und in Softwarefehleranalyse umbenannt, die Unterscheidung zwischen funktionalem Sicherheitsaudit, funktionaler Sicherheitsbeurteilung und Softwareversagensanalyse wurde in IEC 61508-7 verdeutlicht; e) die Unterscheidung zwischen dem erforderlichen Sicherheitsintegritätslevel(SIL) und der erreichten systematischen Eignung (SC, en: systematic capability) wurde verdeutlicht; f) die Anforderungen an formale Methoden wurden über alle Phasen des Softwarelebenszyklus hinweg verdeutlicht, auf die Anforderungen von TS 61508-3-2 wurde in diesem Dokument verwiesen, und IEC 61508-7 und das Konzept semiformaler Verfahren wurde in Ausgabe 2 dieses Dokuments wieder in den Status gesetzt; die Bedeutung „unzweideutig definierter“ Verfahren wurden verdeutlicht; g) Regeln für die Synthese von Softwareelementen wurden verdeutlicht; detaillierte Anforderungen an bei der Software verwendete Diagnose wird jetzt in IEC 61508-2 abgedeckt; h) die Anforderungen an Offline-Softwarewerkzeuge wurden verfeinert; i) die Leitlinien zu datengesteuerten Systemen wurden in einem von den Leitlinien zu Datenkonfiguration und Programmierung mit eingeschränktem Freiheitsgrad separaten Anhang bereitgestellt; die Leitlinien zu Programmierung mit eingeschränktem Freiheitsgrad wurden so aktualisiert, dass sie mit IEC 61131-1 konsistent sind; j) die Anforderungen an Anhang A zur Modifizierung wurden in Ausgabe 2 wieder in den Status gesetzt und verdeutlicht; k) eine zusätzliche Tabelle wurde hinzugefügt, um die Anforderungen an Managementvorgänge zu definieren, die über den gesamten Softwarelebenszyklus hinweg auftreten; diese Tabelle beinhaltet Anforderungen an die Rückverfolgbarkeit, die aus den jeweiligen Phasenanforderungen gestrichen wurden; l) Anforderungen an Regressionsprüfungen wurden verdeutlicht; m) die Verwendung der Begriffe „Verifizierung“ und „Validierung“ wurde an die Definitionen in IEC 61508-4 angepasst; viele in Ausgabe 3 CD ergänzte Informationen wurden als informative Leitlinie nach IEC 61508-7 übertragen oder andernfalls gestrichen; n) die Anforderungen an die Verwendung objektorientierter Entwürfe und Entwicklung wurden an praktische Anwendungen angepasst; weitere Details werden in TR 61508-3-3 entwickelt; o) verschiedene kleinere redaktionelle Fehler wurden korrigiert.

Zuständiges nationales Arbeitsgremium

DKE/GK 914 - Funktionale Sicherheit elektrischer, elektronischer und programmierbarer elektronischer Systeme (E, E, PES) zum Schutz von Personen und Umwelt