(GRS 599) Erforschung von Ausbreitungswegen von Softwarefehlern in softwarebasierter Leittechnik in Kernkraftwerken

Der vorliegende Bericht umfasst Ergebnisse, die im Rahmen des vom BMU geförderten Forschungsvorhabens „Erforschung von Ausbreitungswegen von Softwarefehlern in softwarebasierter Leittechnik in Kernkraftwerken“ (Förderkennzeichen 4717R01331), erarbeitet wurden. Der Schwerpunkt dieses Vorhabens lag darin, die Auswirkungen und die Ausbreitung von Softwarefehlern innerhalb von softwarebasierten Leittechniksystemen systematisch zu untersuchen.
Hierfür wurde im Rahmen dieses Vorhabens ein Konzept zur Durchführung einer Software- Fehlerart- und Auswirkungsanalyse (FMEA–Failure Mode and Effects Analysis), kurz Software-FMEA (SFMEA), an einem softwarebasierten Leittechniksystem mit dem Ziel entwickelt, potenzielle Ausfälle aufgrund latenter Softwarefehler in einem softwarebasierten Leittechniksystem zu identifizieren und deren Auswirkungen auf die Leittechnikfunktionen (Ausfall bei Anforderung, Fehlanregung usw.) zu untersuchen. Derartige latente Fehler resultieren beispielsweise aus Fehlern bei Betrieb, Instandhaltung und Modifikation des Systems sowie aus nicht im Rahmen von Systemtests erprobten Signalpfaden.
Da Leittechnikfunktionen softwarebasierter Leittechniksysteme typischerweise anhand von miteinander verknüpften elementaren Funktionsbausteinen (EFBs) spezifiziert werden, werden in diesem Vorhaben die EFBs als die niedrigste Abstraktionsebene zur Durchführung einer FMEA definiert. Folglich werden bei dem im Rahmen der Arbeit entwickelten SFMEA-Konzept die elementaren Funktionsblöcken einer FMEA unterzogen, um die relevanten Ausfallmodi der elementaren Funktionsblöcke systematisch zu identifizieren. Die Auswirkungen der identifizierten Ausfallarten der elementaren Funktionsblöcke auf die zu untersuchende Leittechnikfunktion können anschließend mittels dynamischer Simulation oder Fehlerbaumanalyse evaluiert werden. Hierfür wurde im Rahmen dieses Projektes eine Automatisierung der entwickelten SFMEA-Methode mittels dynamischer Simulationen erarbeitet.