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Safety Assessment & Certification
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Functional Safety – Safety Case
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3. |
Operational Reliability & Availability
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4. | Systems Engineering |
1. Safety Assessments & Certification
SAREL Consult bietet entwicklungsbegleitende System-Sicherheitsanalysen brachenübergreifend
an. Unsere Leistungen decken den gesamten Safety Prozess der Luftfahrtindustrie auf der Basis
SAE ARP 4761 / CS 25.1309 AMC ab.
Functional Hazard Assessment (FHA)
Den Ausgangspunkt des Safety Prozesses bildet das Functional Hazard Assessment (FHA). Gegenstand
der FHA ist die Bewertung der Auswirkungen funktionaler Fehler der Systemfunktionen auf die Sicherheit
des Luftfahrzeugs und dessen Insassen sowie die Definition der Sicherheitsanforderungen gem.
CS 25.1309 für System-Fehlfunktionen („Failure Conditions“). Die Ergebnisse
der FHA bestimmen den Umfang der weiteren System Safety Assessment gem. CS 25.1309 AMC.
Preliminary System Safety Assessment (PSSA)
Im Rahmen der PSSA werden Designkonzepte bewertet und Variantenvergleiche von Systemarchitekturen
unter Sicherheitsaspekten durchgeführt. Die Systemarchitektur und insbesondere der erforderliche
Redundanzgrad werden maßgeblich durch die Sicherheitsanforderungen bestimmt. Die PSSA bestimmt
die Systemarchitektur, mit der für alle Failure Conditions die Sicherheitsanforderungen
am effizientesten erreicht werden.
System Safety Assessment (SSA)
In der SSA werden als Fortführung der PSSA für alle signifikanten Failure Conditions,
die im Rahmen der FHA identifiziert wurden, quantitative und qualitative System-Sicherheitsnachweise
entsprechend CS 25.1309 erstellt. Die SSA als quantitatives Assessment auf der Basis von Zuverlässigkeits-Blockdiagrammen
bzw. Fehlerbäumen ist ein essentielles Zulassungsdokument zur Nachweisführung gegenüber
der Zulassungsbehörde.
Common Cause Analysis (CCA)
Die Ergebnisse des Safety Assessments basieren auf der Annahme, dass die Ausfälle redundanter
Elemente unabhängige Ereignisse sind. Diese Annahme wird im Rahmen der Common Cause Analyse
überprüft. In der Luftfahrt ist nach AMC 25.1309 durch Common Cause Analysen zu zeigen,
dass kein einzelnes Ereignis zum Ausfall von Redundanzen mit katastrophalen Konsequenzen führt.
Die
Common Mode Analyse dient der Mitigation von Common Cause Risiken aufgrund von Umwelteinflüssen,
Entwicklungsfehlern und Fehlern in der Spezifikation, um die Unabhängigkeit der Redundanzen
sicherzustellen.Im Rahmen von
Particular Risk Analysen werden die Common Cause Risiken durch äußere Ereignisse,
wie „Uncontained Engine Rotor Failure“, „Wheel & Tire Failure“, „Lightning“,
„Bird Strike“, … betrachtet und angemessene Schutzmaßnahmen abgeleitet.
Common Cause Risiken, die aus der räumlichen Anordnung und der gegenseitigen Beeinflussung
von Systemkomponenten resultieren, werden im Rahmen der
Zonal Safety Analyse untersucht.
Failure Mode Effect Analysis (FMEA)
Im Rahmen der Failure Mode Effekt Analysis (FMEA) werden potentielle Fehlerursachen auf Einzelteilebene
identifiziert und deren Auswirkungen auf die Komponente und das System bewertet. Die FMES, Failure
Mode Effect Summary liefert als Zusammenfassung der FMEA wichtige Eingangsgrößen für
weitere Zulässigkeits- und Sicherheitsanalysen auf Systemebene.
Intrinsic Hazard Analysis (IHA)
Die Intrinsic Hazard Analysis identifiziert mögliche Gefahrenquellen, die für das
betrachtete Equipment aus der verwendeten Technologie und den eingesetzten Komponenten im Fehlerfall
resultieren können. Die Auswirkungen werden bewertet und notwendige Maßnahmen zur
Risikominimierung abgeleitet. Basis für die Betrachtung ist eine generische Checkliste der
Intrinsic Hazard Types.
Aeronautical Certification Support
Siehe Consulting
Spezielle Methoden
Analyse degradierter Systemzustände
Der Ausfall einzelner Komponenten führt bei redundanten Systemen nicht zum Totalausfall,
sondern zu einer eingeschränkten Systemfunktionalität, der Leistungsdegradation. Dabei
ist die Systemleistung auf Komponentenebene eine parametrisierbare Funktionalität des Systems.
Die SAREL Consult GmbH hat Methoden entwickelt, welche die Berechnung der Eintrittswahrscheinlichkeit
degradierter Systemkonfigurationen interaktiv erlauben. Die Analysen erfolgen automatisiert mit
dem Software Tool
SyRelAn unter Angabe leistungstragender Komponenten auf Basis des Zuverlässigkeits-Blockdiagramms
des System-Totalausfalls.
Importanzanalysen
Die Schwachstellenanalyse durch Importanzen identifiziert die zuverlässigkeits-/sicherheitstechnische
Bedeutung von Komponenten/Subsystemen. Sie ermöglicht dadurch eine effiziente Optimierung
des Gesamtsystems. Im Software Tool
SyRelAn wurden fünf Importanzmaße realisiert, darunter die Eigenentwicklung reduziert-strukturelle
Importanz, die eine Bewertung von Komponenten/Subsystemen auf Basis der Systemarchitektur erlaubt.
Dadurch sind Schwachstellenanalysen bereits in der Konzeptphase ohne Komponenten-Ausfallraten
möglich.
Struktur-Zuverlässigkeitsanalysen
Die Bauteilfestigkeit und das Belastungsspektrum von Strukturen werden durch Wahrscheinlichkeitsverteilungen
mit Mittelwert und Standardabweichung beschrieben. Dadurch ist es möglich, quantitative
Aussagen über die Bruchwahrscheinlichkeit zu erhalten. Das Bauteilversagen tritt ein, wenn
Belastung größer ist als die Belastbarkeit, die Methoden der Strukturzuverlässigkeit
berechnen die Wahrscheinlichkeit für diesen Zustand. Dabei wird das Versagensverhalten mechanischer
Bauteile in Abhängigkeit der Betriebsparameter quantifiziert sowie deren Integrität
auf Basis des Sicherheitsabstandes zum Bauteilversagen bewertet.
2. Functional Safety - Safety Case
Gefährdungs- und Risikoanalyse
Indentifikation der möglichen Gefährdungen und Festlegung des Risikopotentials mittels
normativer Methoden (z.B. ISO26262, EIC61508), Ableitung der Sicherheitsziele und Zuordnung der
Safety Integrity Level (SIL) bzw. Automotive Safety Integrity Level (ASIL).
Design Concept Analyse
Insbesondere in den frühen Phasen der Systementwicklung ist die Bewertung von Designalternativen
unter Sicherheitsaspekten essentiell. Der Markterfolg und die Kundenakzeptanz technischer Innovationen
sowie deren wirtschaftlicher Betrieb erfordern fundierte Sicherheits- und Zuverlässigkeitsanalysen.
Wir bewerten Konzepte für die technische Problemstellung unter sicherheits-, zuverlässigkeitstechnischen
und ökonomischen Aspekten.
Dabei stehen Variantenvergleiche von Systemarchitekturen zur wirtschaftlichen Optimierung im
Vordergrund. Hierfür bietet Ihnen die SAREL Consult GmbH innovative Methoden und adaptive,
kundenspezifische Softwarelösungen auf Basis des Software Tools SyRelAn (System Reliability
Analysis) an. Wir unterstützen Sie in der Auswahl und Bewertung neuer Technologien unter
Berücksichtigung des gesamten Lebenszyklus und verschiedener operationeller Szenarien.
Functional Safety Concept
Aus den Erkenntnissen der Gefährdungsanalyse erstellen wir die funktionalen Sicherheitsanforderungen.
Technische und operationelle Maßnahmen, die die Sicherheit gewährleisten, werden definiert
und in einem konzeptionellen Systementwurf umgesetzt. Anschließend erfolgt die Dekomposition
der Safety Integrity Level SIL bzw. Automotive Safety Integrity Level ASIL.
Technical Safety Concept
Aus den funktionalen Anforderungen erstellt die SAREL Consult GmbH die technischen Anforderungen,
um die geforderte Integrität zu erreichen. Auf Basis von Zuverlässigkeits-Blockdiagrammen
bzw. Fehlerbäumen werden qualitative und quantitative Analysen durchgeführt. Technische,
probabilistische sowie Schnittstellenanforderungen werden definiert und Testprogramme erstellt.
Functional Safety Assessment - Safety Case
Die SAREL Consult GmbH erstellt den Nachweis der Funktionalen Sicherheit gemäß der
generischen Norm EIC 61508 und den daran orientierten branchenspezifischen Standards (z.B. ISO
26262, ISO 25119, EN50126 etc.). Im Safety Case wird dargelegt, dass das System die Anforderungen
an die Funktionale Sicherheit erfüllt. Die Ergebnisse der dazugehörigen Analysedokumente,
Gefahrenanalyse, funktionales- und technisches Sicherheitskonzept, FMEA, Fehlerbaum und Zuverlässigkeitsblockdiagramm
sind im Safety Case zusammengefasst.
Failure Mode Effect Analysis (FMEA)
Im Rahmen der Failure Mode Effekt Analyse (FMEA) werden potentielle Fehlerursachen auf Einzelteilebene
identifiziert und deren Auswirkungen auf die Komponente und das System bewertet. Die FMEA liefert
wichtige Eingangsgrößen für weitere Zulässigkeits- und Sicherheitsanalysen
auf Systemebene. Wir führen Planung und Moderation von FMEA-Projekten durch. Des Weiteren
erstellen wir Failure Mode Effect Diagnostic Analysis (FMEDA) und Failure Mode Effect Criticality
Analysis (FMECA).
3. Operational Reliability & Availability
Ausfallzeiten, in denen Produkte, insbesondere kapitalintensive Investitionen, nicht genutzt
werden können, bedeuten einen wirtschaftlichen Schaden. Kundenzufriedenheit, Reputation
und somit die Wettbewerbsfähigkeit des Unternehmens können stark beeinträchtigt
werden, wenn die „Operational Reliability/Availability“ der Produkte nicht den Erwartungen
entspricht. Die SAREL Consult GmbH bietet ein breites Spektrum an Dienstleistungen, um die Zuverlässigkeit
und Verfügbarkeit Ihrer Produkte zu ermitteln und zu verbessern.
In-Service Reliability Analysis
SAREL Consult GmbH ermittelt aus Einsatzdaten Ihrer Produkte die Zuverlässigkeit sowie
die Fehlerraten, MTBF und ggf. Weibullparameter der Komponenten. Zur Verbesserung der Zuverlässigkeit
werden Lösungsstrategien erarbeitet. Dabei berücksichtigen wir zuverlässigkeitsrelevante
Faktoren wie Bauteilbelastung, Umweltbedingungen, System Design, Fertigungsprozess, Qualitätsmanagement,
…
Reliability Prediction
Im Rahmen der Reliability Prediction werden Fehlerraten auf Komponentenebene bestimmt, die die
Grundlage für die quantitative Bewertung auf Systemebene in den weiteren Analyseschritten
bilden. Grundlage für die Fehlerratenbestimmung sind folgende Standards und Normen, wie
sie unter anderem vom Reliability Information Analysis Center (RIAC) veröffentlicht wurden:
- MIL 217 Plus
- NPRD-2011
- FMD-2013
- MechRel Handbook of Reliability Prediction Procedures for Mechanical Equipment - NAVSEA
- SN 29500 (Siemens Norm)
Availability Assessment
Wir untersuchen die Verfügbarkeit Ihrer Systeme unter Berücksichtigung der Systemarchitektur,
Ausfallwahrscheinlichkeiten und Instandhaltungsszenarien. Die quantitative Bewertung reparierbarer
Systeme erfolgt auf Basis von Markov Modellen. Wir erarbeiten Konzepte, um den wirtschaftlichen
Nutzen, insbesondere die Life Cycle Cost (LCC) für unsere Kunden zu optimieren.
4. Systems Engineering
Siehe Consulting