Safety-SoC reduziert Zertifizierungsaufwand und beschleunigt Time-to-Market
Vereinfachte Entwicklung sicherheitsgerichteter Produkte
Hima stellt mit dem Safety System-on-Chip HICore 1 ein komplettes Paket TÜV-zertifizierter Hardware samt Betriebssystem zur Verfügung. Der Anwender profitiert von einem reduzierten Aufwand bei der Zertifizierung des Gesamtsystems - ein wichtiger Faktor, um die Time-to-Market zu verkürzen. Die möglichen Einsatzbereiche des Neuprodukts reichen vom Embedded-System bis zur Steuerung im Maschinen- und Anlagenbau.
Die Zertifizierung sicherheitskritischer Systeme wird in Zukunft eine zwingende Voraussetzung in immer mehr Branchen sein. Systeme müssen funktional sicher sein. Sicherheit wird damit zu einem entscheidenden Argument im Markt. Die erforderlichen Vorarbeiten für eine Abnahme durch eine zertifizierende Stelle sind für die Unternehmen mit wachsendem Aufwand verbunden. Die Time-to-Market ist ein entscheidender Erfolgsfaktor für viele Unternehmen, um einen Vorsprung im Markt zu erzielen, wertvolle Zeit, Kosten sowie interne Ressourcen zu sparen. Diesem Bestreben stehen immer komplexere Produkte sowie wachsende Sicherheitsanforderungen gegenüber.
Safety System-on-Chip
Der Safety-Experte Hima bietet für solche Anforderungen eine Lösung: HICore 1. Dieser IC (Integrated Circuit) beinhaltet alle wichtigen Funktionen zur Erstellung eines sicheren Systems und erlaubt es Unternehmen, ihre sicherheitsgerichteten Produkte einfacher und kostensparender zu entwickeln. Der IC ist zusammen mit dem sicheren Betriebssystem durch den TÜV Rheinland bis SIL 3 (IEC61508 Edition 2, Teile 1 bis 7) zertifiziert und erfüllt die Anforderungen der EN13849 und PL e. Das Safety System-on-Chip (Safety-SoC) hat alle erforderlichen Komponenten eines sicheren Systems integriert. Darüber hinaus verfügt es über ein integriertes Kommunikationssubsystem. Dieses übernimmt Kommunikationsaufgaben und auch andere nicht-sichere Aufgaben.
Komplettes Paket TÜV-zertifizierter Hard- und Software
Die Architektur von HICore basiert auf einem redundanten Microcontroller-System in 1oo2D-Architektur. Die Eigensicherheit des Systems ist durch das spezielle Betriebssystem von Hima gewährleistet. Das integrierte Kommunikationssubsystem arbeitet dank eines weiteren Prozessorkerns unabhängig und tauscht Daten mit dem sicheren System rückwirkungsfrei aus. Die drei integrierten Mikroprozessoren besitzen jeweils eigene, integrierte Arbeits- und Programmspeicher sowie unabhängige Kommunikationsschnittstellen. Alle Subsysteme verfügen über ausreichend Speicher, um auch anspruchsvolle Projekte realisieren oder sichere Netzwerkprotokolle implementieren zu können. Mit der Hardware und dem Betriebssystem erhält der Anwender zusätzlich eine Middleware, die es ihm ermöglicht, hardwarenahe Funktionen des SoCs in C/C++ sicherheitsgerichtet zu verwenden. Diese Middleware ist ebenfalls bis SIL 3 durch den TÜV zertifiziert. Da die Architektur von HICore 1 für industrielle Anwendungen entwickelt wurde, sind Proof-Test-Intervalle von bis zu über zehn Jahren realisierbar. Als Ergänzung zur Hard- und Software bietet Hima umfangreiche Dienstleistungen von der Beratung über die Unterstützung bei Design, TÜV-Abnahme und vollständigen Zertifizierung bis hin zur Entwicklung eines kundenspezifischen (Sub-)Systems.
Schneller am Markt
Das Safety System-on-Chip liefert durch die TÜV-Zertifizierung bis SIL 3 den quantitativen Nachweis über seine hohe Funktionssicherheit. Für Kunden, die für ihre Applikation einen Nachweis der Funktionalen Sicherheit für sicherheitskritische Applikation erbringen müssen, ist die TÜV-Zertifizierung des Neuprodukts ein Vorteil. Denn der sonst oft aufwendige Zertifizierungsprozess lässt sich so schneller und einfacher erledigen. Da alle Bestandteile des Pakets bereits nach IEC61508 bis SIL 3 zertifiziert sind, wird die TÜV-Abnahme des Gesamtsystems beschleunigt. Nach Schätzungen von Hima ist in Abhängigkeit von Größe und Umfang des Projekts eine Zeitersparnis von 30 bis zu 70 Prozent bei einfacheren Anwendungen möglich. Bei Unsicherheit darüber, wie ein gefordertes Sicherheitsniveau zu realisieren ist, stellt HICore 1 für das betroffene Unternehmen eine Alternative dar. Zusätzlich bietet Safety System-on-Chip den Vorteil, Investitionen in eigenes Know-how im Bereich Funktionale Sicherheit, das außerhalb des eigenen Kompetenzbereichs liegt, stark zu reduzieren. Durch die Möglichkeit, sich in Teilbereichen der Produktentwicklung von Hima unterstützen zu lassen, kann sich der Kunde auf die ihm vertrauten Aufgaben und die Umsetzung der Funktionen des eigenen Systems konzentrieren.
Weitere Einsatzbereiche
Typische Anwendungen finden sich in der Sensorik, Aktorik und Steuerungstechnik sowie in energieerzeugenden Anlagen oder auch der Medizintechnik und dem Homecare-Bereich. In zwei Intralogistik-Pilotanwendungen im Rahmen des Karis Pro-Konzepts sorgt HICore beim Audi-Tochterunternehmen Quattro in Heilbronn sowie bei Bosch in Feuerbach unter anderem für Funktionale Sicherheit. Karis Pro ist ein Forschungsprojekt unter Federführung des Instituts für Fördertechnik und Logistiksysteme (IFL) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Hierbei handelt es sich um ein hochflexibles Materialflusssystem, das aus mehreren baugleichen Transporteinheiten besteht. Jedes Karis-Element orientiert sich autonom im Raum und ist in der Lage, dezentral gesteuert Einzeltransporte durchzuführen. Mehrere Elemente können selbstständig Förderstrecken aufbauen oder sich als Unstetigcluster zusammenschließen, um große Ladungen gemeinsam zu transportieren.
Sichere Interaktion mit Menschen
Hima steuert für dieses Projekt mit HICore 1 ein flexibles, aber dabei leistungsfähiges Sicherheitskonzept bei. Denn Hauptkriterium eines mobilen autonomen Systems, das zur Unterstützung des Menschen in dessen Nähe operiert, ist die Sicherheit. Das Safety-SoC überwacht nicht nur die Geschwindigkeit der jeweiligen Transporteinheit. Als sichere Steuerung in jedem der vier Fahrmotoren gewährleistet es darüber hinaus, dass Sicherheitsfunktionen wie STO (Safe Torque Off, sicher abgeschaltetes Drehmoment), SLS (Safely Limited Speed, sicher begrenzte Geschwindigkeit) oder SBC (Safe Brake Control, sichere Bremsansteuerung) zuverlässig umgesetzt werden. Vorteile kann eine Modularisierung in kleine Einheiten auch bei Großmaschinen mit zahlreichen Motoren bringen, bei denen jeder Motor mit einer eigenen Steuerungskomponente ausgestattet ist, anstatt von einer zentralen Steuerung geregelt und überwacht zu werden. Bei einer solchen netzwerkbasierten Lösung ist durch den dezentralen Aufbau des Steuerungssystems und die Netzwerkverknüpfungen der einzelnen Komponenten der Verkabelungsaufwand sehr gering, da die Kabel nicht durch die gesamte Maschine gelegt werden müssen. Bei konventionellen Steuerungskonzepten werden die Signale der Motoren üblicherweise in einem Schaltschrank zentral zusammengeführt. Ein sehr hoher Verdrahtungsaufwand ist die Folge.
Lange Lieferfähigkeit
Obwohl HICore 1 ein noch junges Produkt ist, können sich die Kunden auf eine lange Lieferfähigkeit des Safety-SoC verlassen. Hima nutzt HICore für seine eigenen Produkte und hat sich gegenüber Kunden verpflichtet, teilweise bis zu 30 Jahre und mehr Ersatz zu liefern. Das bedeutet, dass das Safety System-on-Chip ebenso lange zur Verfügung steht.
Hima stellt mit dem Safety System-on-Chip HICore 1 ein komplettes Paket TÜV-zertifizierter Hardware samt Betriebssystem zur Verfügung. Der Anwender profitiert von einem reduzierten Aufwand bei der Zertifizierung des Gesamtsystems - ein wichtiger Faktor, um die Time-to-Market zu verkürzen. Die möglichen Einsatzbereiche des Neuprodukts reichen vom Embedded-System bis zur Steuerung im Maschinen- und Anlagenbau.
Die Zertifizierung sicherheitskritischer Systeme wird in Zukunft eine zwingende Voraussetzung in immer mehr Branchen sein. Systeme müssen funktional sicher sein. Sicherheit wird damit zu einem entscheidenden Argument im Markt. Die erforderlichen Vorarbeiten für eine Abnahme durch eine zertifizierende Stelle sind für die Unternehmen mit wachsendem Aufwand verbunden. Die Time-to-Market ist ein entscheidender Erfolgsfaktor für viele Unternehmen, um einen Vorsprung im Markt zu erzielen, wertvolle Zeit, Kosten sowie interne Ressourcen zu sparen. Diesem Bestreben stehen immer komplexere Produkte sowie wachsende Sicherheitsanforderungen gegenüber.
HIMA Paul Hildebrandt GmbH
Dieser Artikel erschien in SPS-MAGAZIN 4 2016 - 19.03.16.Für weitere Artikel besuchen Sie www.sps-magazin.de