Datum
2015Autor
Holub, PeterSchlagwort
004 Informatik 600 Technik 620 Ingenieurwissenschaften SystemprogrammierungNormungAusfall <Technik>AusfallwahrscheinlichkeitSicherheitsmaßnahmeMetadata
Zur Langanzeige
Dissertation
Beitrag zur Betrachtung des Einflusses der Anforderungen auf die Hazard-Rate unter besonderer Berücksichtigung des Zusammenhangs zwischen Anforderungsrate, Ausfallrate, Probability of Dangerous Failure on Demand, Probability of Dangerous Failure per Hour und Hazard-Rate
(Funktionale Sicherheit. Relationen zwischen Anforderungsrate – Ausfallrate – Ausfallwahrscheinlichkeit und Hazard-Rate für elektronische XooY-Systeme)
Zusammenfassung
Durch die Digitalisierung verstärkt sich der Einsatz von komplexen elektronischen Systemen. Diese Systeme müssen sowohl gesetzlich und normativ geforderte Sicherheitsaspekte erfüllen als auch betriebswirtschaftlich ihre Rendite durch Verfügbarkeit erzielen. Einhergehend mit der Komplexität steigen die Anforderungen an Zuverlässigkeit, Sicherheit und Verfügbarkeit für das Gesamtsystem bestehend aus dem zu überwachenden System und dem Sicherheitssystem.
In dieser Monographie werden Erweiterungen von existierenden Modellen zur Berechnung der Sicherheitsparameter vorgestellt. Ziel ist es, dem Sicherheitsingenieur analytische Lösungen zur Berechnung von Sicherheitsparametern zur Verfügung zu stellen, um verschiedene Derivate einer 1oo1-Sicherheitsarchitektur konsistent beurteilen zu können. Als Modellierungsansatz sind modifizierte Markov-Modelle gewählt, die – in einem weiteren Abschnitt – für mehrkanalige Sicherheitssysteme erweitert werden. Sowohl für verschiedene 1oo1- als auch für XooY-Sicherheitsarchitekturen werden Gleichungen für die Sicherheitsparameter Ausfallwahrscheinlichkeit PFD, Ausfallhäufigkeit PFH und Hazard-Rate HR vorgestellt, jeweils in Abhängigkeit der Anforderungsrate und weiterer Einflussparameter wie
• Langsame und schnelle Diagnose
• Online-Diagnosen in Form von Vorder- und Hintergrundtest
• Manuelle Diagnosen durch Wiederholungsprüfungen (Proof-Tests), Partial-Stroke-Test oder Unvollständige Wiederholungsprüfungen
• Zweitfehler
• Sicherheitszeit
• Verschiedene Sicherheitszustände
Für jedes Markov-Modell werden auf Basis des daraus abgeleiteten Differentialgleichungssystems Näherungslösungen unterschiedlicher Ordnung für die Sicherheitsparameter angegeben. Bei den komplexeren Modellen muss dabei darauf geachtet werden, dass die Näherungslösungen eine genügend hohe Ordnung besitzen. Hintergrund ist, dass manche Einflussparameter sich erst bei höheren Ordnungen in den Näherungslösungen wiederfinden.
Die in dieser Arbeit betrachteten Architekturen können für Sicherheitssysteme mit einer hohen bzw. kontinuierlichen Anforderung eingesetzt werden, um eine geforderte Risikoreduzierung zu gewährleisten. Anwendungen solcher Sicherheitssysteme findet man beispielsweise sowohl in Form von verschiedenen Verkehrsmitteln auf Straße, Schiene oder in der Luft als auch in der Medizintechnik bei Systemen und Geräten für Operationen oder für eine kontinuierliche Patientenversorgung.
In dieser Monographie werden Erweiterungen von existierenden Modellen zur Berechnung der Sicherheitsparameter vorgestellt. Ziel ist es, dem Sicherheitsingenieur analytische Lösungen zur Berechnung von Sicherheitsparametern zur Verfügung zu stellen, um verschiedene Derivate einer 1oo1-Sicherheitsarchitektur konsistent beurteilen zu können. Als Modellierungsansatz sind modifizierte Markov-Modelle gewählt, die – in einem weiteren Abschnitt – für mehrkanalige Sicherheitssysteme erweitert werden. Sowohl für verschiedene 1oo1- als auch für XooY-Sicherheitsarchitekturen werden Gleichungen für die Sicherheitsparameter Ausfallwahrscheinlichkeit PFD, Ausfallhäufigkeit PFH und Hazard-Rate HR vorgestellt, jeweils in Abhängigkeit der Anforderungsrate und weiterer Einflussparameter wie
• Langsame und schnelle Diagnose
• Online-Diagnosen in Form von Vorder- und Hintergrundtest
• Manuelle Diagnosen durch Wiederholungsprüfungen (Proof-Tests), Partial-Stroke-Test oder Unvollständige Wiederholungsprüfungen
• Zweitfehler
• Sicherheitszeit
• Verschiedene Sicherheitszustände
Für jedes Markov-Modell werden auf Basis des daraus abgeleiteten Differentialgleichungssystems Näherungslösungen unterschiedlicher Ordnung für die Sicherheitsparameter angegeben. Bei den komplexeren Modellen muss dabei darauf geachtet werden, dass die Näherungslösungen eine genügend hohe Ordnung besitzen. Hintergrund ist, dass manche Einflussparameter sich erst bei höheren Ordnungen in den Näherungslösungen wiederfinden.
Die in dieser Arbeit betrachteten Architekturen können für Sicherheitssysteme mit einer hohen bzw. kontinuierlichen Anforderung eingesetzt werden, um eine geforderte Risikoreduzierung zu gewährleisten. Anwendungen solcher Sicherheitssysteme findet man beispielsweise sowohl in Form von verschiedenen Verkehrsmitteln auf Straße, Schiene oder in der Luft als auch in der Medizintechnik bei Systemen und Geräten für Operationen oder für eine kontinuierliche Patientenversorgung.
Zitieren
@phdthesis{doi:10.17170/kobra-202203175898,
author={Holub, Peter},
title={Beitrag zur Betrachtung des Einflusses der Anforderungen auf die Hazard-Rate unter besonderer Berücksichtigung des Zusammenhangs zwischen Anforderungsrate, Ausfallrate, Probability of Dangerous Failure on Demand, Probability of Dangerous Failure per Hour und Hazard-Rate},
school={Kassel, Universität Kassel, Fachbereich Elektrotechnik / Informatik},
year={2015}
}
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2022-08-22T08:15:50Z 2022-08-22T08:15:50Z 2015 doi:10.17170/kobra-202203175898 http://hdl.handle.net/123456789/14085 ger Namensnennung 4.0 International http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ 004 600 620 Beitrag zur Betrachtung des Einflusses der Anforderungen auf die Hazard-Rate unter besonderer Berücksichtigung des Zusammenhangs zwischen Anforderungsrate, Ausfallrate, Probability of Dangerous Failure on Demand, Probability of Dangerous Failure per Hour und Hazard-Rate Dissertation Durch die Digitalisierung verstärkt sich der Einsatz von komplexen elektronischen Systemen. Diese Systeme müssen sowohl gesetzlich und normativ geforderte Sicherheitsaspekte erfüllen als auch betriebswirtschaftlich ihre Rendite durch Verfügbarkeit erzielen. Einhergehend mit der Komplexität steigen die Anforderungen an Zuverlässigkeit, Sicherheit und Verfügbarkeit für das Gesamtsystem bestehend aus dem zu überwachenden System und dem Sicherheitssystem. In dieser Monographie werden Erweiterungen von existierenden Modellen zur Berechnung der Sicherheitsparameter vorgestellt. Ziel ist es, dem Sicherheitsingenieur analytische Lösungen zur Berechnung von Sicherheitsparametern zur Verfügung zu stellen, um verschiedene Derivate einer 1oo1-Sicherheitsarchitektur konsistent beurteilen zu können. Als Modellierungsansatz sind modifizierte Markov-Modelle gewählt, die – in einem weiteren Abschnitt – für mehrkanalige Sicherheitssysteme erweitert werden. Sowohl für verschiedene 1oo1- als auch für XooY-Sicherheitsarchitekturen werden Gleichungen für die Sicherheitsparameter Ausfallwahrscheinlichkeit PFD, Ausfallhäufigkeit PFH und Hazard-Rate HR vorgestellt, jeweils in Abhängigkeit der Anforderungsrate und weiterer Einflussparameter wie • Langsame und schnelle Diagnose • Online-Diagnosen in Form von Vorder- und Hintergrundtest • Manuelle Diagnosen durch Wiederholungsprüfungen (Proof-Tests), Partial-Stroke-Test oder Unvollständige Wiederholungsprüfungen • Zweitfehler • Sicherheitszeit • Verschiedene Sicherheitszustände Für jedes Markov-Modell werden auf Basis des daraus abgeleiteten Differentialgleichungssystems Näherungslösungen unterschiedlicher Ordnung für die Sicherheitsparameter angegeben. Bei den komplexeren Modellen muss dabei darauf geachtet werden, dass die Näherungslösungen eine genügend hohe Ordnung besitzen. Hintergrund ist, dass manche Einflussparameter sich erst bei höheren Ordnungen in den Näherungslösungen wiederfinden. Die in dieser Arbeit betrachteten Architekturen können für Sicherheitssysteme mit einer hohen bzw. kontinuierlichen Anforderung eingesetzt werden, um eine geforderte Risikoreduzierung zu gewährleisten. Anwendungen solcher Sicherheitssysteme findet man beispielsweise sowohl in Form von verschiedenen Verkehrsmitteln auf Straße, Schiene oder in der Luft als auch in der Medizintechnik bei Systemen und Geräten für Operationen oder für eine kontinuierliche Patientenversorgung. open access Funktionale Sicherheit. Relationen zwischen Anforderungsrate – Ausfallrate – Ausfallwahrscheinlichkeit und Hazard-Rate für elektronische XooY-Systeme Holub, Peter 2015-03-13 XXVIII, 959 Seiten Kassel, Universität Kassel, Fachbereich Elektrotechnik / Informatik Börcsök, Josef (Prof. Dr.) Hillmer, Hartmut (Prof. Dr.) Lehmann, Peter (Prof. Dr.) Schwarz, Michael (Prof. Dr.) Systemprogrammierung Normung Ausfall <Technik> Ausfallwahrscheinlichkeit Sicherheitsmaßnahme publishedVersion false true
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