Einführung
Angesichts der rasanten Weiterentwicklung des autonomen Fahrens und fortschrittlicher Fahrerassistenzsysteme (ADAS) geht die Gewährleistung der Fahrzeugsicherheit über traditionelle funktionale Sicherheitsmaßnahmen hinaus. Hier kommen SOTIF (Safety of the Intended Functionality) und ISO 21448 ins Spiel. Im Gegensatz zu ISO 26262, dessen Schwerpunkt auf der Vermeidung von Systemausfällen liegt, befasst sich ISO 21448 mit Gefahren, die durch Leistungseinschränkungen, Sensorfehlinterpretationen und unvorhergesehene Szenarien entstehen.
Die Einhaltung der ISO 21448 ist für Automobilhersteller, Ingenieure und Sicherheitsexperten von entscheidender Bedeutung, um die Risiken automatisierter Fahrfunktionen zu minimieren. Dieser Artikel untersucht die ISO 21448-Richtlinien, Best Practices und die wichtigsten Unterschiede zwischen ISO 26262 und ISO 21448 und stellt die wichtigsten Softwarelösungen und Tools vor, die zur Einhaltung der ISO XNUMX beitragen.
Lassen Sie uns in die Grundlagen von SOTIF und ISO 21448 eintauchen, um zu sehen, wie diese die Zukunft der Fahrzeugsicherheit prägen.
Was ist SOTIF (ISO 21448)?
ISO 21448 (Safety of the Intended Functionality – SOTIF) ist ein internationaler Sicherheitsstandard für die Automobilindustrie, der sich mit Gefahren befasst, die durch Systembeschränkungen und nicht durch Hardware- oder Softwarefehler entstehen. Im Gegensatz zu ISO 26262, dessen Schwerpunkt auf der Vermeidung von Fehlfunktionen liegt, stellt ISO 21448 sicher, dass ein System unter allen vorhersehbaren Betriebsbedingungen sicher funktioniert, einschließlich unerwartetem Fahrerverhalten, Sensorfehlinterpretationen und Umweltfaktoren.
Mit der Weiterentwicklung automatisierter Fahrsysteme und ADAS reichen herkömmliche Sicherheitsstandards nicht mehr aus. Die Einhaltung der ISO 21448 hilft Herstellern, Sicherheitslücken in den Bereichen Wahrnehmung, Entscheidungsfindung und Systemverhalten zu erkennen und zu schließen – Schlüsselaspekte für die Entwicklung autonomer Fahrzeuge.
Hauptziele der ISO 21448
Die Norm ISO 21448 bietet einen strukturierten Ansatz zur Bewertung und Reduzierung von Risiken, die durch Funktionseinschränkungen, externe Störungen und Missbrauchsszenarien entstehen. Zu den Hauptzielen gehören:
- Sicherstellung der beabsichtigten Funktionalität – Überprüfen, ob ADAS und autonome Systeme unter allen erwarteten und unerwarteten Bedingungen sicher funktionieren.
- Erkennen und Beheben von Lücken in der funktionalen Sicherheit – Behebung von Sensorungenauigkeiten, KI-bedingten Entscheidungsfehlern und unvorhersehbaren Umweltveränderungen.
- Verbesserung der Verifizierungs- und Validierungsprozesse – Einführung robuster Testmethoden zur Verbesserung der Sicherheitsgarantie für automatisierte Systeme.
- Ergänzung zu ISO 26262 – Während sich ISO 26262 auf Ausfälle aufgrund von Hardware- und Softwaredefekten konzentriert, erweitert ISO 21448 die Sicherheitsmaßnahmen, um unvollständiges oder falsches Systemverhalten zu berücksichtigen.
Umfang und Anwendbarkeit in allen Automobilsystemen
ISO 21448 gilt für alle Automobilsysteme, die auf Sensoren, KI und Echtzeit-Datenverarbeitung angewiesen sind, einschließlich:
- Fahrerassistenzsysteme (ADAS) – Funktionen wie automatische Notbremsung, Spurhalteassistent und adaptive Geschwindigkeitsregelung.
- Autonome Fahrzeuge – Sicherstellen, dass die selbstfahrende Technologie in realen Szenarien sicher funktioniert.
- Wahrnehmung und Sensorik – Reduzierung der Risiken im Zusammenhang mit Ungenauigkeiten bei Kameras, LiDAR, Radar und Sensorfusion.
- KI-basierte Entscheidungsalgorithmen – Validierung von Modellen des maschinellen Lernens, die in automatisierten Fahrsystemen verwendet werden.
Da die Automobilindustrie immer stärker automatisiert wird, wird die Einhaltung der ISO 21448-Richtlinien für Hersteller, OEMs und Sicherheitsingenieure immer wichtiger. Die Implementierung von ISO 21448-Lösungen, -Tools und -Software gewährleistet einen proaktiven Ansatz für die Fahrzeugsicherheit und reduziert das Risiko unvorhergesehener Gefahren.
ISO 26262 vs. ISO 21448: Wichtige Unterschiede
ISO 26262 ist der etablierte internationale Standard für funktionale Sicherheit in Automobilsystemen. Der Schwerpunkt liegt auf der Identifizierung und Minderung von Risiken, die durch Hardware- oder Softwarefehler entstehen. Durch die Definition von Sicherheitszielen, die Durchführung von Gefahrenanalysen und die Etablierung eines V-Modell-Entwicklungszyklus stellt er sicher, dass Systeme im Störungsfall sicher reagieren.
Im Gegensatz dazu befasst sich ISO 21448 (SOTIF) mit Gefahren, die auch dann auftreten, wenn das System wie vorgesehen funktioniert, jedoch unter unerwarteten oder unsicheren Bedingungen, wie etwa Sensorfehlinterpretationen, unzureichende Umgebungswahrnehmung oder Einschränkungen bei der Entscheidungsfindung durch KI.
| Aspekt | ISO 26262 | ISO 21448 |
| Optik | Funktionale Sicherheit (Ausfälle) | Vorgesehene Funktionalität (Einschränkungen) |
| Abgedeckte Gefahren | System-/Komponentenstörungen | Missbrauch, Umweltunsicherheit und Designbeschränkungen |
| Anwendbarkeit | Die gesamte Fahrzeugelektronik | Vor allem ADAS und autonome Systeme |
| Behobene typische Fehler | Hardware-/Softwarefehler | Sensorungenauigkeiten, KI-Fehler und unvollständige Logik |
| Sicherheitsziel | Verhindern oder mildern Sie die Auswirkungen von Systemausfällen | Verhindern Sie unsicheres Verhalten in normalen, beeinträchtigten oder komplexen Szenarien |
Wie ergänzt ISO 21448 ISO 26262 im Bereich der Fahrzeugsicherheit?
Während die ISO 26262 die Systemintegrität im Fehlerfall gewährleistet, deckt sie keine Gefahren ab, die durch korrektes, aber unzureichendes Systemverhalten entstehen. Dies ist insbesondere für moderne Fahrzeuge relevant, bei denen KI, Wahrnehmungssensoren und maschinelles Lernen neue Sicherheitsherausforderungen mit sich bringen.
ISO 21448 ergänzt ISO 26262, indem es diese Lücke schließt und zusätzliche Strategien zur Risikominderung für nicht fehlerbasierte Gefahren bietet. Zusammen bilden sie einen umfassenden Sicherheitsrahmen für die Entwicklung von ADAS und autonomen Fahrsystemen.
Durch die parallele Implementierung beider Standards können Automobilentwickler Folgendes erreichen:
- Verbesserte Sicherheitsabdeckung für ein breiteres Spektrum an Szenarien
- Verbesserte Validierung von Wahrnehmungs- und Entscheidungsfunktionen
- Risikobewertung über den gesamten Lebenszyklus, vom Konzept bis zur Produktion
- Einhaltung gesetzlicher Vorschriften und der Industrie für zukünftige Mobilitätssysteme
Da Automobilsysteme immer autonomer und komplexer werden, ist die Integration der ISO 21448-Konformität neben ISO 26262 für die Bereitstellung sicherer, zuverlässiger und rechtlich vertretbarer Produkte von entscheidender Bedeutung.
Wichtige Richtlinien und Compliance-Anforderungen der ISO 21448
Die Norm ISO 21448 (Safety of the Intended Functionality – SOTIF) bietet einen strukturierten Ansatz zur Identifizierung, Bewertung und Minderung von Sicherheitsrisiken, die durch Systembeschränkungen und nicht durch Hardware- oder Softwarefehler entstehen. Um die Konformität zu gewährleisten, müssen Unternehmen die wichtigsten Richtlinien der ISO 21448 einhalten. Diese konzentrieren sich auf:
- Gefahrenidentifikation und Risikobewertung – Bewertung potenzieller Sicherheitsprobleme, die durch Sensorungenauigkeiten, KI-bedingte Fehler und unvorhersehbare Umweltfaktoren verursacht werden.
- Szenariobasiertes Testen und Validieren – Sicherstellen, dass das System sowohl unter erwarteten als auch unter unvorhergesehenen Bedingungen sicher funktioniert.
- Überwachung der Systemleistung – Kontinuierliche Analyse der Wirksamkeit von Maßnahmen zur Risikominderung während des gesamten Produktlebenszyklus.
- Überlegungen zur Mensch-Maschine-Interaktion – Umgang mit der Interaktion von Fahrern und Passagieren mit ADAS und autonomen Systemen, um Missbrauch zu verhindern.
Schritte zur Erreichung der ISO 21448-Konformität
Um die Konformitätsanforderungen der ISO 21448 zu erfüllen, sollten Unternehmen die folgenden wesentlichen Schritte befolgen:
- Definieren Sie funktionale Grenzen – Legen Sie klare Operational Design Domains (ODD) fest, um zu verstehen, wo und wie das System sicher funktionieren soll.
- Führen Sie eine Gefahren- und Risikoanalyse (HARA) durch – Identifizieren Sie nicht auf Fehlern basierende Risiken wie etwa Sensorwahrnehmungsfehler oder falsche KI-Entscheidungen.
- Sicherheitsanforderungen entwickeln – Implementieren Sie Minderungsstrategien, um identifizierte Risiken anzugehen und die Systemzuverlässigkeit zu verbessern.
- Durchführung von Verifizierungen und Validierungen (V&V) – Nutzen Sie szenariobasierte Simulationen, Tests in der realen Welt und Fehlerinjektionstests, um die Leistung zu bewerten.
- Sorgen Sie für kontinuierliche Überwachung und Verbesserung – Nutzen Sie Datenanalysen und Feedback nach der Bereitstellung, um die Systemsicherheit im Laufe der Zeit zu verbessern.
Häufige Herausforderungen bei der SOTIF-Implementierung
Während die Konformität mit ISO 21448 einen robusten Rahmen für die Fahrzeugsicherheit bietet, stehen Unternehmen häufig vor großen Herausforderungen, wie zum Beispiel:
- Sicherstellung der Vollständigkeit von Sicherheitsszenarien – Das Definieren einer umfassenden Liste realer Situationen ist komplex.
- Validierung von KI- und Sensorfusionssystemen – KI-gesteuerte Systeme erfordern kontinuierliches Lernen und Verfeinern, um Randfälle bewältigen zu können.
- Integration mit ISO 26262 – Management der Überschneidung zwischen funktionaler Sicherheit (ISO 26262) und beabsichtigter Funktionalität (ISO 21448).
Durch die Nutzung von ISO 21448-Softwarelösungen, -Tools und -Best Practices können Unternehmen ihre Compliance-Bemühungen optimieren und die Sicherheit von ADAS und autonomen Systemen verbessern.
ISO 21448 Best Practices für die Fahrzeugsicherheit
Risikoidentifizierung und Gefahrenbewertung
Eine der wichtigsten Best Practices der ISO 21448 ist die Durchführung einer gründlichen Risikoidentifizierung und Gefahrenbewertung, um sicherzustellen, dass ADAS und autonome Systeme unter allen Bedingungen sicher funktionieren. Dies umfasst:
- Identifizierung von SOTIF-bezogenen Gefahren – Im Gegensatz zu ISO 26262, bei dem der Schwerpunkt auf Hardware-/Softwarefehlern liegt, ergeben sich die Gefahren von ISO 21448 aus Sensorbeschränkungen, KI-Fehlinterpretationen und unerwarteten Umgebungsbedingungen.
- Szenariobasierte Risikoanalyse – Erstellen einer Bibliothek mit realen und Grenzfall-Fahrszenarien, bei denen Systembeschränkungen zu Sicherheitsproblemen führen könnten.
- Anwendung der Gefahrenanalyse und Risikobewertung (HARA) – Bewertung der Risiken anhand ihrer Schwere, Auslastung und Kontrollierbarkeit, um die Maßnahmen zur Risikominderung zu priorisieren.
- Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA) und Fehlerbaumanalyse (FTA) – Verwendung strukturierter Sicherheitsanalysetechniken zum Verständnis potenzieller Fehlerketten.
Verifizierungs- und Validierungsmethoden
Um die Konformität mit ISO 21448 zu erreichen, müssen Hersteller strenge Verifizierungs- und Validierungsprozesse (V&V) implementieren, die über herkömmliche Tests auf Komponentenebene hinausgehen. Zu den wichtigsten ISO 21448-Richtlinien für V&V gehören:
- Simulationsbasiertes Testen – Nutzung virtueller Umgebungen zum Testen von ADAS und autonomen Systemen in Millionen von Szenarien vor dem Einsatz in der realen Welt.
- Hardware-in-the-Loop (HIL)- und Software-in-the-Loop (SIL)-Tests – Sicherstellen, dass sicherheitskritische Software unter simulierten realen Bedingungen ordnungsgemäß funktioniert.
- Tests in der realen Welt und Validierung von Randfällen – Durchführung von Straßentests zur Bewertung der Sensorleistung, der KI-Entscheidungsfindung und der Fahrerinteraktion.
- Datengesteuerte Validierung – Einsatz von KI und maschinellem Lernen zur Analyse großer Datensätze von Flottenfahrzeugen, um Sicherheitsmodelle kontinuierlich zu verfeinern.
Implementierungsstrategien für die SOTIF-Konformität
Für Unternehmen, die die ISO 21448-Konformitätsanforderungen erfüllen möchten, ist ein strukturierter Implementierungsansatz unerlässlich. Zu den Best Practices gehören:
- Integrieren Sie SOTIF frühzeitig in den Entwicklungslebenszyklus – Die Einbindung bewährter Verfahren der ISO 21448 vom Konzept bis zur Validierung gewährleistet ein proaktives Risikomanagement.
- Nutzen Sie ISO 21448-Software und -Tools – Der Einsatz spezialisierter Tools für Anforderungsmanagement, Szenariotests und Gefahrenanalysen verbessert die Compliance-Effizienz.
- Kombinieren Sie ISO 21448 mit ISO 26262 – Ein dualer Ansatz stellt sicher, dass sowohl Hardwarefehler als auch Systembeschränkungen umfassend behoben werden.
- Etablierung einer kontinuierlichen Überwachung und Analyse nach der Bereitstellung – Die Implementierung von Over-the-Air-Updates, Flottendatenanalysen und KI-gesteuerter Überwachung trägt zur Verbesserung der Sicherheit nach der Bereitstellung bei.
- Schulen Sie Teams in den SOTIF-Richtlinien und Best Practices – Um die Einhaltung der ISO 21448 langfristig sicherzustellen, ist es entscheidend, dass Ingenieure, Sicherheitsteams und KI-Entwickler die Grundsätze der ISO XNUMX verstehen.
Durch die Implementierung dieser Best Practices der ISO 21448 können Automobilunternehmen die Systemsicherheit erhöhen, SOTIF-bezogene Risiken reduzieren und die Zuverlässigkeit von ADAS und autonomen Fahrfunktionen verbessern.
ISO 21448-Lösungen: Tools und Software für die Compliance
Um die ISO 21448-Konformität zu erreichen, benötigen Unternehmen spezielle Softwarelösungen, die Gefahrenbewertung, Verifizierung und Validierung (V&V), Rückverfolgbarkeit und szenariobasierte Tests unterstützen.
Visure Requirements ALM-Plattform für ISO 21448-Konformität
Die Visure Requirements ALM-Plattform ist eine leistungsstarke Lösung für Anforderungsmanagement und Rückverfolgbarkeit, die es Automobilunternehmen ermöglicht, die Anforderungen von ISO 21448 (SOTIF) und ISO 26262 effizient zu erfüllen. Zu den wichtigsten Funktionen gehören:
- Durchgängige Rückverfolgbarkeit der Anforderungen
- Stellen Sie eine vollständige Rückverfolgbarkeit zwischen SOTIF-Anforderungen, Sicherheitszielen, Risikobewertungen und Testfällen her.
- Sorgen Sie für eine bidirektionale Rückverfolgbarkeit über Hardware-, Software- und Sicherheitsvalidierungsprozesse hinweg.
- Risikomanagement & Gefahrenanalyse
- Führen Sie eine Gefahrenanalyse und Risikobewertung (HARA) durch, um potenzielle SOTIF-bezogene Risiken zu identifizieren.
- Implementieren Sie eine Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA) und eine Fehlerbaumanalyse (FTA) zur strukturierten Risikobewertung.
- Verknüpfen Sie die Gefahrenidentifizierung mit Sicherheitsanforderungen, um geeignete Minderungsstrategien sicherzustellen.
- Szenariobasierte Verifizierung und Validierung (V&V)
- Definieren Sie reale Fahrszenarien und Randfälle, um ADAS und autonome Systeme zu testen.
- Unterstützen Sie simulationsbasierte Tests, modellbasierte Entwicklung und KI-gesteuerte Validierungsprozesse.
- Integrieren Sie ISO 21448-Testtools für die Hardware-in-the-Loop- (HIL) und Software-in-the-Loop- (SIL) Validierung.
- Konformität mit ISO 21448 und ISO 26262
- Stellen Sie die Übereinstimmung mit ISO 21448 (SOTIF) und ISO 26262 (funktionale Sicherheit) sicher.
- Erstellen Sie automatisierte Compliance-Berichte, um die gesetzlichen Anforderungen der Branche zu erfüllen.
- Unterstützen Sie Versionskontrolle und Prüfpfade für optimierte Zertifizierungsprozesse.
- KI-gestütztes Anforderungsmanagement
- Nutzen Sie KI-gestützte Unterstützung für die automatisierte Anforderungsvalidierung, Auswirkungsanalyse und Risikobewertung.
- Reduzieren Sie menschliche Fehler, indem Sie Inkonsistenzen und Lücken in sicherheitskritischen Anforderungen erkennen.
Warum sollten Sie sich für Visure zur Einhaltung der ISO 21448 entscheiden?
- Durchgängige Rückverfolgbarkeit aller SOTIF-Prozesse
- Umfassende Risikobewertung mit integrierten Tools zur Gefahrenanalyse
- Nahtlose Integration mit Simulations-, Test- und ALM-Ökosystemen
- Automatisiertes Compliance-Reporting für ISO 21448 und ISO 26262
- KI-gestützte Automatisierung zur Optimierung der Anforderungsvalidierung
Durch die Nutzung der Visure Requirements ALM-Plattform können Automobilunternehmen die SOTIF-Konformität effektiv verwalten, Strategien zur Risikominderung verbessern und die Entwicklung sicherer und zuverlässiger autonomer Systeme beschleunigen.
Die Zukunft von SOTIF und Fahrzeugsicherheit
Da Automobilsysteme zunehmend autonomer und intelligenter werden, nimmt die Bedeutung der ISO 21448 (SOTIF) weiter zu. Um die Verkehrssicherheit im Zeitalter KI-gesteuerter Fahrzeuge zu gewährleisten, muss sich die Branche parallel zu den neuen Technologien weiterentwickeln und gleichzeitig die Richtlinien und Standards der ISO 21448 einhalten.
Die Rolle von KI und maschinellem Lernen bei der SOTIF-Compliance
KI und maschinelles Lernen (ML) verändern die Art und Weise, wie Fahrerassistenzsysteme (ADAS) und autonome Fahrzeuge ihre Umgebung interpretieren und darauf reagieren. Dies bringt jedoch auch neue Herausforderungen hinsichtlich der Sicherheitsgewährleistung und der Einhaltung der ISO 21448 mit sich:
- Dynamische Wahrnehmung und Entscheidungsfindung – KI-Modelle müssen anhand einer großen Bandbreite realer und Grenzszenarien getestet werden, um sicherzustellen, dass ihr Verhalten den SOTIF-Sicherheitszielen entspricht.
- Unvorhersehbares Verhalten und Black-Box-Modelle – ML-Systeme können in unbekannten Umgebungen unerwartete Ergebnisse liefern. Die Werkzeuge und Techniken der ISO 21448 werden angepasst, um die Sicherheit nichtdeterministischer Systeme zu bewerten.
- Kontinuierliches Lernen und Überwachung nach der Bereitstellung – Da sich KI-Modelle im Laufe der Zeit weiterentwickeln, müssen Hersteller eine robuste Lebenszyklusüberwachung und drahtlose Updates implementieren, um die fortlaufende SOTIF-Konformität sicherzustellen.
- Datengesteuerte Validierung – Umfangreiche Datenerfassung und KI-basierte Analyse ermöglichen die Echtzeit-Risikoerkennung und -validierung über Millionen gefahrener Kilometer hinweg und verbessern so die Sicherheitsüberprüfung nach ISO 21448 erheblich.
Wie sich ISO 21448 mit neuen Automobiltechnologien weiterentwickelt
Mit der Beschleunigung der Automobilinnovation entwickelt sich auch die ISO 21448 weiter, um relevant und effektiv zu bleiben. Zu den wichtigsten Trends, die die Zukunft von SOTIF prägen, gehören:
- Integration mit Standards der nächsten Generation – ISO 21448 wird zunehmend mit ISO 26262 und zukünftigen Sicherheitsrahmen integriert, um ein umfassendes Sicherheitsabdeckungsmodell bereitzustellen, das funktionale, beabsichtigte und betriebliche Sicherheit umfasst.
- Fokus auf vernetztes und kollaboratives Fahren – Vehicle-to-Everything (V2X)-Kommunikation und Schwarmintelligenz führen zu neuen Sicherheitsszenarien. Die SOTIF-Richtlinien werden angepasst, um gemeinsame Wahrnehmung und kollaborative Autonomie zu berücksichtigen.
- Skalierbare und automatisierte SOTIF-Validierung – Es werden KI-gestützte SOTIF-Tools und Softwarelösungen entwickelt, um die Szenariogenerierung, die Testabdeckungsanalyse und die Compliance-Berichterstattung zu automatisieren.
- Stärkere Betonung der Mensch-Maschine-Interaktion (HMI) – Mit zunehmender Automatisierung wird die Gewährleistung, dass der Fahrer das Verhalten des Systems versteht und angemessen darauf reagiert, zu einem Hauptschwerpunkt künftiger Revisionen der ISO 21448.
Durch den Einsatz von KI, Simulation und datengesteuerter Validierung sowie die Nutzung von ISO 21448-Softwarelösungen wie Visure Requirements ALM kann die Automobilindustrie zuversichtlich in die Zukunft der Sicherheit und Innovation steuern.
Fazit
Da die Automobilindustrie immer stärker auf die vollständige Autonomie hinarbeitet, ist die Gewährleistung der Sicherheit der beabsichtigten Funktionalität (SOTIF) wichtiger denn je. ISO 21448 bietet einen umfassenden Rahmen zur Identifizierung, Bewertung und Minderung von Risiken, die nicht durch Systemausfälle, sondern durch Einschränkungen bei Wahrnehmung, Interpretation und Umwelteinflüssen entstehen.
Das Verständnis der wichtigsten Unterschiede zwischen ISO 21448 und ISO 26262, die Anwendung bewährter Best Practices für ISO 21448 und die Nutzung leistungsstarker Tools und Software für ISO 21448 sind wesentliche Schritte zur Erreichung der vollständigen Konformität und zur Entwicklung sichererer, intelligenterer Fahrzeuge.
Lösungen wie die Visure Requirements ALM-Plattform ermöglichen Unternehmen durchgängige Rückverfolgbarkeit, KI-gesteuerte Automatisierung und robuste SOTIF-Compliance-Funktionen. Ob Sie ADAS-Systeme oder Plattformen für autonomes Fahren entwickeln – Visure hilft Ihnen, Ihren Entwicklungszyklus zu optimieren und gleichzeitig die Einhaltung der Richtlinien ISO 26262 und ISO 21448 sicherzustellen.
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