Masterstudium

Master Functional Safety Engineering

Lernziele:

The student is able to:

• understand the fundamentals of functional safety and reliability of computer systems
  • basic terms and characteristic values
  • basic concepts
  • relevant standards
• learn the methods that serve to increase the reliability of computer systems
  • redundancy concepts
  • error handling
  • error tolerance
• learn s.th. about the methods to analyse the functional safety and reliability of computer systems
  • qualitative methods
  • reliability calculation
  • calculation of safety parameters

Learning results with regard to the objectives of the course of study:

• Gaining a deeper knowledge about the specific electrical fundamentals
• Acquiring enhanced and applied subject-specific basics
• Identifying and classifying complex electro-technical and interdisciplinary tasks
• Being confident in the ability to apply and evaluate analytical methods
• Being able to create and evaluate solving methods independently
• Gaining important and profound experience in the area of practical technical skills and engineering activities
• Working and researching in national and international contexts
   

Literatur:

• Lecture notes (script)/slides are going to be handed out at the beginning of the lecture.
• Börcsök J., Electronic Safety Systems, Hüthig 2004
• Börcsök J., Functional Safety, Hüthig, 2006
• More reference literature is going to be recommended in the course.

Lerninhalt:

• This lecture deals with the basic principles of the reliability and functional safety of computer systems and with the corresponding methods to analyse and calculate safety-related computer systems.

Master Functional Safety Engineering

Lernziele:

The student is able to:

• model, implement and analyse processes,
• test, create and evaluate open and closed control algorithms in models and programmes,
• verify and validate software modules,
• document and evaluate results critically.

Learning results with regard to the objectives of the course of study:
Gaining deeper insight into the mathematical and natural science areas
Gaining a deeper knowledge about the specific electrical fundamentals
Acquiring enhanced and applied subject-specific basics
Identifying and classifying complex electro-technical and inter-disciplinary tasks
Being confident in the ability to use and evaluate analytical methods
Being able to create and evaluate solving methods independently
Familiarising oneself with new areas of knowledge, running searches and assessing the results
Gaining important and profound experience in the area of practical technical skills and engineering activities
Working and researching in national and international contexts

Lerninhalt:

• Structured design of digital control algorithms
• Modelling and analysing industrial processes
• Methods for the verification and validation of modules
• Transposing time-continuous processes and procedures into digital methods that are process computer-supported

Lernziele:

Learning results, competencies, qualification goals: The student is able to:
- understand the basic features of functional safety
- assess the significance of functional safety for biomedical applications
- use the knowledge about the valid norms and standards of biomedical engineering name sample applications for functional safety in the biomedical engineering

Learning results with regard to the objectives of the course of study:
- Gaining deeper insight into the mathematical and natural science areas
- Gaining a deeper knowledge about the specific electrical fundamentals
- Acquiring enhanced and applied subject-specific basics
- Identifying and classifying complex electro-technical and interdisciplinary tasks
- Being confident in the ability to apply and evaluate analytical methods
- Being able to create and evaluate solving methods independently
- Familiarising oneself with new areas of knowledge, running searches and assessing the results
- Gaining important and profound experience in the area of practical technical skills and engineering activities
- Working and researching in national and international contexts

Lerninhalt:

This lecture deals with the fundamentals of reliability and functional safety of biomedical systems and the corresponding methods for an analysis and calculation of safety-related biomedical systems.

Zeitraum

SS24

Lehrform

Credits

Studiengang

FUSE, Informatik

Lernergebnisse, Kompetenzen (Qualifikationsziele): Studierende haben die Fähigkeit, komplexe elektronische Systeme für sicherheitskritische Anwendungen im Kraftfahrzeug theoretisch zu modellieren, entwerfen und mit den gängigen mathematischen Methoden zu berechnen. Ferner vermittelt die Vorlesung das Verständnis für die grundlegenden Methoden der Statistik und deren Anwendung.
Die Studierenden lernen die wesentlichen Vorgehensweisen zur Bestimmung von komplexen, mathematischen und statistischen Problemstellungen.
Lernergebnisse in Bezug auf das Wahlpflichtmodul: Nach absolvieren der Vorlesung verfügen die Studierenden über Kenntnisse der mathematischen Betrachtungen von komplexen elektronischen Systemen in Kraftfahrzeugen. Sie sind in der Lage grundlegende, Aufgabenstellungen auf dem Gebiet der Statistik und Sicherheitstechnik selbständig zu lösen.
 
 Lernergebnisse in Bezug auf die Studiengangsziele:
- Verstehen von anwenden von mathematische Vorgehensmodelle zu Bewertung der Sicherheitsparameter für Fahrzeugtechnik.
- Selbständiges Entwickeln und Beurteilen von Lösungsmethoden auf Grundlage der ISO 26262
- Erwerben von vertieften Kenntnisse der mathematischen Konzepte für Entwicklungsmethodik nach ISO 26262
- Erwerben und Anwendung von vertieftem Wissen über die Planung der Erforderlichen Verifikations- und Validationstätigkeiten nach ISO 26262.
- Erwerben von vertieften Kenntnissen von speziellen Schätzverfahren deren Anwendung im Bereich der funktionalen Sicherheit und Zuverlässigkeit im Kraftfahrzeug-Umfeld in Anlehnung der ISO 26262
- Erwerben von vertieftem Wissen der Bestimmung von Sicherheitsintegrität ASIL nach ISO 26262

Lerninhalte:

Einführung in die Sicherheitstechnik
Einführung in die Elektronik im Kraftfahrzeug
Sicherheitsrelevante Elektroniksysteme im Kfz
Mathematische Entwicklungsmethoden für sicherheitsrelevante Systeme
Grundlagen der Sicherheit, Risiko und Gefährdung
Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit
Fehler und Fehlertoleranz
Mathematische Vorgehensmodelle
Systementwicklung in verschiedenen Industriebereichen
Systementwicklung im Automobilbereich
Systementwicklung im Luftfahrtbereich
Systementwicklung in der Prozessautomatisierung
Reifegradmodelle
Mathematische Konzepte für Entwicklungsmethodik
Anforderungen an die Entwicklungsmethodik
Sicherheitsintegrität
Automotive Sicherheits-Integritätslevel (ASIL)

Lernziele:

Die/der Lernende kann
- mathematische Verfahren und Methoden nach internationalen Standards herleiten und anwenden
- die Funktionalität von sicherheitsgerichteten Systemen erklären und beurteilen
- unterschiedliche relevante Sicherheitsparameter, herleiten, interpretieren und analysieren
- unterschiedliche Sicherheitsarchitekturen modellieren und analysieren
- unterschiedliche Methodiken und Konzepte herleiten, entwerfen und anwenden um Sicherheitsparameter zu bestimmen und diese in Einklang zu internationalen Standards analysieren

Literatur:

- A. Papoulis: Probability, random variables, and stochastic processes, McGraw Hill, 1984
- S. Lipschutz: Wahrscheinlichkeitsrechnung
- Theorie und Anwendung, McGraw Hill, 1976
- M. Fisz: Wahrscheinlichkeitsrechnung und mathematische Statistik, VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, 1989
- F. Jondral, A. Wiesler, Wahrscheinlichkeitsrechnung und stochastische Prozesse, Teubner 2002
- Börcsök, Josef, Functional Safety - Basic Principles of Safety-related Systems Hüthig-Verlag Heidelberg, 2007
- Börcsök, Josef, Electronic Safety Systems - Hardware Concepts, Models and Calculations, Hüthig-Verlag Heidelberg, 2004
- Martin Hillenbrand, Funktionale Sicherheit nach ISO 26262 in der Konzeptphase der Entwicklung von Elektrik / Elektronik Architekturen von Fahrzeugen, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Zeitraum

SS 24

Lehrform

4 SWS

Credits

Studiengang

Informatik

FUSE (Functional Safery Engineering)

Zeitraum

SS 24

Lehrform

2 SWS

Credits

Studiengang

Informatik

FUSE (Functional Safery Engineering)

Zeitraum

SS 24

Lehrform

4 SWS

Credits

Studiengang

FUSE (Functional Safety Engineering)

Lernziele: 

Lernergebnisse, Kompetenzen (Qualifikationsziele):

Die Studierenden sind in der Lage die unterschiedlichen Sicherheitsarchitekturen mit Hilfe von Toolgestützten Analysen zu untersuchen. Studierende haben die grundlegende Herangehensweise bezüglich der  Entwicklung von Sicherheitsstrukturen im Fahrzeug nach dem Stand der Technik kennen gelernt.
Lernergebnisse in Bezug auf das Wahlpflichtmodul:
- Erwerben von vertieften Kenntnissen in der ISO 26262 für den Automobilbereich
- Umgang mit unterschiedlichen Analyse-Tools
Erwerben von erweiterten und angewandten fachspezifischen Grundlagen der Sicherheitstechnik
- Grundkenntnisse von komplexen elektrotechnischen Sicherheitsarchitekturen in der Fahrzeugtechnik
- Bewerten von analytischen Sicherheitsarchitekturen
- Selbständiges Entwickeln und Beurteilen von Lösungsmethoden

Lernergebnisse in Bezug auf die Studiengangsziele:
- Sichere Anwendung und Modellierung von sicherheitsgerichteten Architekturen zur Bestimmung von ASIL- Einstufungen.
- Erwerben von vertieften Kenntnissen von sicherheitsgerichteten elektronischen Architekturen in Kraftfahrzeugen.
- Erwerben von vertieften Kenntnissen zur Bestimmung von Zuverlässigkeitsparametern unterschiedlicher sicherheitsgerichteter Architekturen im Umfeld von Kraftfahrzeugen.
- Erwerben von vertieften Kenntnissen von speziellen Modellierungsmethodik für Hard- und Softwarearchitekturen in Fahrzeugen.
- Selbständiges Entwickeln und Beurteilen von Lösungsmethoden im Umfeld der Kraftfahrzeugtechnik.
- Erwerben von vertieften Kenntnissen von Diagnose-, Modell- und Testarchitekturen nach der ISO 26262 in sicherheitstechnischen Systemen im Automotiv.

Lerninhalte:

Lehrinhalte Grundlagen der Sicherheitstechnik nach ISO 26262
Modellbasierte Fehldetektionsverfahren
Einsatz von Fehlerbäume FTA
Modellierung von de- und induktive Analysemethoden
Toolgestützte Berechnung von sicherheitsgerichteter Architekturen mit dem Tool „Fault Tree plus“
Modellierung einer FMEDA
Toolgestützte Analysen
Untersuchung von unterschiedlichen Sicherheitsarchitekturen im Automobil-Sektor

Zeitraum

SS 24

Lehrform

4 SWS

Credits

Studiengang

Pool FB16

FUSE (Functional Safery Engineering)

Interessierte schicken bitte eine Mail an Prof. Krini

Lernziele:

Angestrebte Lernergebnisse

Studierende haben die grundlegende Herangehensweise bezüglich der Entwicklung von Sicherheitsstrukturen im Fahrzeug nach dem Stand der Technik kennen gelernt.
Die Studierenden sind nun in der Lage die unterschiedlichen Sicherheitsarchitekturen auf Basis der Funktionalen Sicherheit zu verstehen.
Lernergebnisse in Bezug auf das Wahlpflichtmodul:
- Erwerben von vertieften Kenntnissen in der ISO 26262 für den Automobilbereich
- Erwerben von erweiterten und angewandten fachspezifischen Grundlagen der Sicherheitstechnik
- Grundkenntnisse von komplexen elektrotechnischen Sicherheitsarchitekturen in der Fahrzeugtechnik
- Sicheres Bewerten von analytischen Sicherheitsarchitekturen
- Selbständiges Entwickeln und Beurteilen von Lösungsmethoden

Lernergebnisse in Bezug auf die Studiengangsziele:
- Erwerben von Kenntnissen in Bezug auf die ISO Norm 26262
- Sichere Anwendung und Bewertung von sicherheitsgerichteten Konzepten zur Bestimmung von ASIL-Einstufungen.
- Erwerben von vertieften Kenntnissen von sicherheitsgerichteten elektronischen Strukturen in Kraftfahrzeugen.
- Erwerben von vertieften Kenntnissen zur Bestimmung von Zuverlässigkeitsparametern unterschiedlicher sicherheitsgerichteter Architekturen im Umfeld von Kraftfahrzeugen.
- Erwerben von vertieften Kenntnissen von speziellen Zuverlässigkeitsmodelle für Hard- und Software in Fahrzeugen.
- Erkennen und Einordnen von komplexen elektrotechnischen und interdisziplinären Aufgabenstellungen im Kontext zu Funktionale Sicherheit im KFZ-Umfeld.
- Selbständiges Entwickeln und Beurteilen von Lösungsmethoden im Umfeld der Kraftfahrzeugtechnik.
- Tiefgehende und wichtige Erfahrungen in technischen und ingenieurwissenschaftlichen Vorgehen von komplexen Sicherheitssystemen in Fahrzeugtechnik.
- Erwerben von vertieften Kenntnissen von Diagnose-, Prüf- und Teststrukturen für Architekturmodelle in sicherheitstechnischen Systemen.

Lerninhalte:

Grundlagen der Sicherheitstechnik nach ISO 26262
Modellbasierte Fehldetektionsverfahren
Einsatz von Fehlerbäume FTA
Modellierung von de- und induktive Analysemethoden
Toolgestützte Berechnung von sicherheitsgerichteter Architekturen mit dem Tool „Fault Tree plus“
Modellierung einer FMEDA
Toolgestützte Analysen
Untersuchung von unterschiedlichen Sicherheitsarchitekturen im Automobil-Sektor

Zeitraum

SS 24

Veranst.-Nr.

Lehrform

4 SWS:

Blockseminar

Credits

Studiengang

Informatik

Maschinenbau

Elektrotechnik

Pool FB16

Mechatronik

Mathematics

Wirtschaftsingenieurwesen

FUSE

Angestrebte Lernergebnisse:
Aufbau und Wirkungsweise von Prozessrechnersystemen, deren Hard- und Softwarekomponenten, Grundlagen der Steuerungsmöglichkeiten mittel Prozessrechner, Modellierungen von Prozessen, Mathematische Beschreibungen der zu steuernden oder zu regelnden Prozesse

Lerninhalte:

Struktur von Prozessen, Mathematische Modellbeschreibungen, Aufbau von Prozessrechner- und Automatisierungssystemen, Aufbau und Wirkungsweise von Peripherieeinheiten, Echtzeiteigenschaften, Programmierung und Werkzeugauswahl, Vorstellung marktüblicher Systeme und Werkzeuge mit Bezug auf die Anwendung, Beispielanwendungen aus verschiedenen Applikationen

Zeitraum

SS 24

Lehrform

4 SWS

Credits

Studiengang

Informatik

Mathematik

Elektrotechnik

Berufspädagogik Elektrotechnik

Pool FB16

Lernziele:
Informationsdarstellung, Automaten, Aufbau und Wirkungsweise von Rechnerarchitekturen, Modelle von unterschiedlichen Rechnerarchitekturen.

Lerninhalte:
Interner Hardwareaufbau von Prozessoren und Architekturen

Zeitraum

SS 24

Lehrform

4 SWS

Credits

Studiengang

Informatik

Mathematik

Pool FB16

Lernziele:
Risikobestimmung von unterschiedlichen Rechnerarchitekturen, Bestimmung von Risikopotentialen in Hard- und Softwarekomponenten, Grundlagen der mathematische Modelle und Beschreibungen.

Lerninhalte:

Risikoberechnung, Wahrscheinlichkeitstheorie, Struktur von Rechnerarchitekturen, Mathematische Modellbeschreibungen, Berechnungen der Modelle

Zeitraum

SS 24

Lehrform

4 SWS

Credits

Studiengang

FUSE

Pool FB16

Angestrebte Lernergebnisse:

Studierende haben die grundlegende Herangehensweise bezüglich der Entwicklung von Sicherheitsstrukturen im Fahrzeug nach dem Stand der Technik kennen gelernt.
Die Studierenden sind nun in der Lage die unterschiedlichen Sicherheitsarchitekturen auf Basis der Funktionalen Sicherheit zu verstehen.
Lernergebnisse in Bezug auf das Wahlpflichtmodul:
- Erwerben von vertieften Kenntnissen in der ISO 26262 für den Automobilbereich
- Erwerben von erweiterten und angewandten fachspezifischen Grundlagen der Sicherheitstechnik
- Grundkenntnisse von komplexen elektrotechnischen Sicherheitsarchitekturen in der Fahrzeugtechnik
- Sicheres Bewerten von analytischen Sicherheitsarchitekturen
- Selbständiges Entwickeln und Beurteilen von Lösungsmethoden

Lernergebnisse in Bezug auf die Studiengangsziele:
- Erwerben von Kenntnissen in Bezug auf die ISO Norm 26262
- Sichere Anwendung und Bewertung von sicherheitsgerichteten Konzepten zur Bestimmung von ASIL-Einstufungen.
- Erwerben von vertieften Kenntnissen von sicherheitsgerichteten elektronischen Strukturen in Kraftfahrzeugen.
- Erwerben von vertieften Kenntnissen zur Bestimmung von Zuverlässigkeitsparametern unterschiedlicher sicherheitsgerichteter Architekturen im Umfeld von Kraftfahrzeugen.
- Erwerben von vertieften Kenntnissen von speziellen Zuverlässigkeitsmodelle für Hard- und Software in Fahrzeugen.
- Erkennen und Einordnen von komplexen elektrotechnischen und interdisziplinären Aufgabenstellungen im Kontext zu Funktionale Sicherheit im KFZ-Umfeld.
- Selbständiges Entwickeln und Beurteilen von Lösungsmethoden im Umfeld der Kraftfahrzeugtechnik.
- Tiefgehende und wichtige Erfahrungen in technischen und ingenieurwissenschaftlichen Vorgehen von komplexen Sicherheitssystemen in Fahrzeugtechnik.
- Erwerben von vertieften Kenntnissen von Diagnose-, Prüf- und Teststrukturen für Architekturmodelle in sicherheitstechnischen Systemen.

Lerninhalte:
ehrinhalte Einführung in die Wahrscheinlichkeitstheorie
Zuverlässigkeit und Zuverlässigkeitskenngrößen
Systemeigenschaften, Systemgrenzen, Systemanalyse
Terminologie der Sicherheitstechnik
Nutzen der Sicherheits- und Zuverlässigkeitstechnik
Beziehungen zwischen Sicherheit, Qualität und Zuverlässigkeit
Normung, Organisationen, Normungsverfahren
Ethik, Rollen und Verantwortlichkeiten
Fallstudien
Normen zur Zuverlässigkeit und Sicherheit
Begriffe und Kenngrößen
Anforderungen zur Fehlererkennung
Risiko und Gefährdung
Risiko- und Gefährdungsanalyse
Beispiel: EPS Lenksystem im KFZ
Zuverlässigkeits- und Sicherheitstechnik
Sicherungsmethoden
Berechnungsmethoden
Vereinfachungen
Zuverlässigkeit komplexer Systeme
Berechnung von Sicherheitskenngrößen
Zuverlässigkeitsmodelle für Hard- und Software in KFZ
Erbringung von Sicherheitsnachweise
Wichtige Schätzverfahren