VDI-Fachbereich Sicherheit und Zuverlässigkeit

Jedes technische System bedarf in allen Phasen seiner Existenz (d.h. in der Konzept- und Definitionsphase, der Entwurfs- und Entwicklungsphase, der Herstellung und Einrichtungsphase, der Nutzungs- und Instandhaltungsphase sowie der Außerdienststellungsphase) menschliche Handlungen. Die dabei erforderlichen Eingriffe des Menschen können zu Fehlern führen, die zu bewerten und zu minimieren sind.

Unter menschlicher Zuverlässigkeit versteht man die Fähigkeit des Menschen, eine Aufgabe unter vorgegebenen Bedingungen für ein gegebenes Zeitintervall im Akzeptanzbereich durchzuführen. Der Mensch, der sich einer Maschine gleich welchen Komplexitätsgrads bedient, kann als ein Systemglied des so entstandenen Mensch-Maschine-Systems (MMS) verstanden werden. Er beeinflusst damit die Zuverlässigkeit und Sicherheit dieses Systems. Nur durch Berücksichtigung der Wechselwirkung von Mensch und Maschine, wozu wesentlich die Kenntnisse der in diesem Zusammenhang spezifischen Eigenschaften und Fähigkeiten des Menschen und der Maschine notwendig sind, ist eine zuverlässige und sichere Funktion des Gesamtsystems zu erreichen und aufrechtzuerhalten. Der Fachausschuss „Menschliche Zuverlässigkeit“ hat hierzu eine Reihe von VDI-Richtlinien erarbeitet.

Die Richtlinie VDI 4006 Blatt 1 beschreibt ausgehend von grundsätzlichen Kenntnissen über das Zusammenwirken von Mensch und Maschine Maßnahmen zur Erhöhung der Zuverlässigkeit und Sicherheit des Mensch-Maschine-Systems. Diese Maßnahmen beziehen sich in erster Linie auf eine menschengerechte Gestaltung der technischen Arbeitsmittel. Es wird auch auf verschiedene Trainings- und Ausbildungsaspekte eingegangen. Außerdem werden Methoden angesprochen, mit denen man sowohl bearbeitungsbedürftige Schwachstellen entdecken als auch den Erfolg der vorgenommenen Maßnahmen validieren kann.

Zuverlässigkeit ist ganzheitlich für die Bereiche Mensch, Organisation, Technik und Umwelt zu sehen. Dementsprechend steht der Begriff „Zuverlässigkeit“ in den Publikationen des VDI-Fachausschusses 508 für Funktionszuverlässigkeit, Instandhaltbarkeit, Sicherheit und Verfügbarkeit technischer Systeme / Produkte.  Angrenzende Themengebiete sind Qualitätssicherung, Wertanalyse, Design to Cost oder die Zustandsüberwachung (Prognostic and Health Management).

Das Zuverlässigkeitsmanagement umfasst die Koordination der Tätigkeiten zum Führen und Lenken innerhalb und außerhalb einer Organisation.

Aktuelle Richtlinien und Richtlinienprojekte des Fachausschusses: VDI 4003 Zuverlässigkeitsmanagement, VDI 4007 Zuverlässigkeitsziele, VDI 4010 Zuverlässigkeitsverbesserung in der Produktnutzungsphase, In Arbeit: VDI 4009 Zuverlässigkeitstests

Softwarezuverlässigkeit wird oftmals als Eigenschaft von (isolierter) Software allein aufgefasst. Dem Begriff „Softwarezuverlässigkeit“ wird daher häufig der Vorwurf gemacht, dass es sich hierbei um ein Oxymoron handelt.

Der Fachausschuss hat sich zum Ziel gesetzt, die Softwarezuverlässigkeit planbarer und greifbarer zu machen. Zu diesem Zweck wird eine VDI-Richtlinie erarbeitet, die Methoden und Kriterien zur Entwicklung von zuverlässiger Software adressiert, sowie Möglichkeiten zur Bewertung und Bewahrung der Zuverlässigkeit von Software beschreibt. Die Sicherheit wird hierbei nicht berücksichtigt. Zudem ist es nicht Ziel der VDI-Richtlinie, Lehrbücher oder vertiefende Fachartikel zu ersetzen.

Die Arbeit des Fachausschusses richtet sich branchenunabhängig an Ingenieure, insbesondere an Personen die an der Entwicklung von Software beteiligt sind - beziehungsweise SW-Entwickler, Systemarchitekten, (technische) Projektleiter - aber auch an Gutachter sowie Anwender, Auftraggeber oder Kunden. 

Für das Thema „Synthese von Safety und Security – domänenübergreifende Sicherheitsanalyse und -bewertung“ gibt es seit dem 07.04.2017 einen neuen Fachausschuss im VDI. Moderne Produkte und Prozesse müssen eine große Anzahl von Anforderungen aus dem Bereich Safety (z. B. funktionale Sicherheit) erfüllen.

Gleichzeitig wächst durch neue Trends wie „Industrie 4.0“ und dem damit weiterhin steigenden Einsatz von vernetzten IT-Systemen aber auch durch zunehmende Bedrohung z. B. kritischer Infrastrukturen die Gefahr erfolgreicher Angriffe durch unzureichende Security-Maßnahmen. Dies trifft insbesondere auch im Bereich der physischen Sicherheit zu. Bekannte Modelle und Vorschriften erlauben jedoch bislang keine gemeinsame Beschreibung der Domänen Safety und Security. Dies führt dazu, dass eine Bestimmung des gesamten daraus resultierenden Sicherheitsrisikos bisher kaum möglich ist. Gleichzeitig werden Zielkonflikte, die sich aus widersprechenden Anforderungen an Safety und Security ergeben, in frühen Entwicklungs- und Planungsphasen bislang nicht systematisch behandelt.

Diese Lücke soll durch den neuen Fachausschuss geschlossen werden. Durch Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. Kai-Dietrich Wolf und den Fachbeirat Sicherheit und Zuverlässigkeit der VDI-Gesellschaft Produkt- und Prozessgestaltung wurden erste Aufgaben formuliert. So soll der neue Ausschuss insbesondere eine methodische Zusammenführung von Safety und Security im Sinne einer übergreifenden Systematik für Analyse und Bewertung vorantreiben.

Experten für Safety und Security sowie Zuverlässigkeit, die an diesem Ziel mitarbeiten möchten, sind herzlich dazu eingeladen, als Gast an einer Sitzung teilzunehmen. Bei Interesse wenden Sie sich bitte an Herrn Dieter Moll (moll@vdi.de).

Ziel des VDI-Fachausschusses ist die Bewertung von Methoden und Modellen, die eine vorausschauende Instandhaltung von Produkten ermöglichen, um Ausfallrisiken zu minimieren. Prognostics and Health Management (PHM) sind Vorhersagemethoden in Verbindung mit der Sicherung eines definierten Zustands (Health). Sie umfassen:

◾ eine Zustandsbewertung in Echtzeit unter aktuellen Betriebsbedingungen,

◾ die Prognose der zukünftigen Entwicklung auf Basis von aktualisierten Daten sowie

◾ eine Vorhersage der verbleibenden Restlebensdauer.

Die zunehmende Verfügbarkeit und Analysierbarkeit von Daten aus Produkten/Systemen macht PHM erst möglich. Neu an PHM ist im Vergleich zu den bekannten Verfahren des Condition Monitoring, dass man hier auf die Vorhersage des weiteren Verlaufs eines Degradationsmerkmals (z.B. Verschleiß, Risslänge …) fokussiert. Dafür werden beispielsweise Methoden aus dem Bereich der „Computational Intelligence“ und der „Big Data Analyse“ eingesetzt. PHM ermöglicht es, einen Ausfallzeitpunkt vorherzusagen und durch geeignete Maßnahmen (z.B. Wartung oder Belastungsreduktion) den Ausfall rechtzeitig zu verhindern oder ihn auf einen späteren Zeitpunkt zu verschieben.

PHM ist eine intelligente Basis für Predictive-Maintenance-Konzepte, also vorausschauende Instandhaltung. Mit einer solchen Instandhaltungsstrategie kann ein „Lebensdauervorrat“ im Vergleich zu anderen möglichen Instandhaltungsstrategien besser ausgeschöpft und trotzdem das Ausfallrisiko niedrig gehalten werden. Ein Lebensdauervorrat wird also nicht z.B. durch ein starres Instandhaltungsintervall "verschenkt“. Die erste Publikation des Fachausschusses zeigt eine Übersicht über die einsetzbaren Methoden und Modelle sowie deren Bewertung hinsichtlich passender Einsatzgebiete. Sie erscheint voraussichtlich bis 06/2021.