Die Auswirkungen der EN 50716:2023 auf die Digitalisierung und Hochtechnologien im Schienenverkehr
Die Bahnbranche ist voller Innovationen, angetrieben durch die Digitalisierung und die Integration fortschrittlicher Technologien. Dieser Wandel zielt darauf ab, die Effizienz zu steigern, die Sicherheit zu erhöhen und das Fahrgasterlebnis zu verbessern. Wir erleben spannende Entwicklungen wie das Internet der Dinge (IoT), Big Data Analytics, künstliche Intelligenz (KI), maschinelles Lernen (ML) und die Digital-Twin-Technologie, die den Betrieb von Bahnsystemen verändern.
Im Mittelpunkt dieser Diskussion steht die neue Norm EN 50716:2023, das ersetzt EN 50128 und berücksichtigt die wachsende Komplexität der Softwareentwicklung in Bahnanwendungen. Dieser Standard bietet Unterstützung für iterative Entwicklungslebenszyklen, Modellierungstechniken und die Integration von KI/ML-Technologien.
Steuerung der iterativen Entwicklung und Sicherstellung der Konformität.
Erforschung fortschrittlicher Technologien, die die Bahnindustrie prägen.
Trends, die Innovationen im Schienenverkehr vorantreiben
Die Bahnindustrie erlebt, ähnlich wie andere Branchen, erhebliche Veränderungen. Zu den wichtigsten Treibern zählen:
Technologietrends: Stärkere Automatisierung, Big-Data-Analysen, KI/ML und das Internet der Dinge (IoT) gewinnen an Bedeutung. Automatisierung trägt zur Verbesserung der Sicherheit bei, indem sie menschliche Fehler reduziert, während KI/ML und Big-Data-Analysen tiefere Einblicke in den Betrieb ermöglichen und so kontinuierliche Verbesserungen ermöglichen. Das IoT verbindet verschiedene Elemente, von Gleismonitoren bis hin zu Sensoren in Zügen, und liefert Echtzeitdaten.
Umwelttrends: Es gibt einen starken Druck auf nachhaltige Energie, um den CO2-Fußabdruck und den Energieverbrauch zu reduzieren, was den Trends in der Automobil- und Luftfahrtbranche entspricht.
Passagiertrends: Ein Hauptaugenmerk liegt darauf, das Bahnfahren für die Fahrgäste komfortabel, bequem und effizient zu gestalten. Dies beeinflusst die Gestaltung von Zügen, Bahnhöfen und Dienstleistungen.
Einführung der EN 50716:2023
Die im November 2023 veröffentlichte Norm EN 50716 ersetzt und kombiniert EN 50128 und EN 50657. Sie bietet einen klaren Entwicklungsfahrplan mit neun Abschnitten, die Umfang, Referenzen, Begriffe, Softwareintegrität, Organisation, Sicherung, Entwicklung, Anpassung und Bereitstellung abdecken.
Software-Integritätsstufen (SIL): Definition von fünf Stufen (SIL 0 bis SIL 4) basierend auf Systemsicherheit und Risikobewertung.
Organisation und Verwaltung: Sicherstellung klarer Rollen, Qualifikationen und Unabhängigkeit der Projektteams sowie strukturierter Dokumentation und Qualitätssicherung.
Software Assurance: Detaillierte Prozesse zum Testen, Verifizieren, Validieren und Bewerten, um sicherzustellen, dass die Software die Sicherheitsanforderungen erfüllt.
Software-Entwicklung: Betonung des V-Modells, iterativer Entwicklungsmethoden und der Erstellung detaillierter Spezifikationen für Anforderungen, Architektur, Design und Tests.
Komponentenimplementierung und -tests: Der Schwerpunkt liegt auf gut strukturiertem Quellcode, statischer Analyse, Komponententests und Verifizierungsberichten.
Integration und Validierung: Sicherstellen, dass Softwarekomponenten zusammenarbeiten und mit der Hardware funktionieren, einschließlich Tests auf Systemebene und abschließender Validierung.
Prüfung und Einhaltung der EN 50716
Die Norm geht auf verschiedene Prüfverfahren ein:
Statische Analyse: Analysieren Sie Quellcode ohne Ausführung, um Implementierungsprobleme frühzeitig zu erkennen. Dies entspricht dem „Shift Left“-Ansatz und macht die Fehlerbehebung kostengünstiger und effizienter. Wir empfehlen Tools, die Codierungsstandards wie MISRA, AUTOSAR C++14 und Sicherheitsstandards wie CERT und CWE unterstützen.
Dynamische Analyse: Durchführen von Tests durch Codeausführung, einschließlich Unit-, Integrations-, System- und Regressionstests. Umfassende Unit-Test-Frameworks mit Funktionen wie Mocks, Stubs und Assertions sind unerlässlich.
Testabdeckung: Die Einhaltung der festgelegten strukturellen Codeabdeckungsmetriken ist unerlässlich. Berichte zum Status der Codeausführung helfen Testern und Prüfern bei der Konformitätsbewertung.
Rückverfolgbarkeit: Durch die Verknüpfung von Anforderungen aus Application Lifecycle Management (ALM)-Tools mit Testfällen wird eine umfassende Überprüfung und Validierung gewährleistet und das Vertrauen der Stakeholder gestärkt.
Anpassung, Bereitstellung und Wartung
EN 50716 befasst sich außerdem mit:
Anwendungsdaten: Anpassen von Standardsoftware für bestimmte Installationen mithilfe eines Anwendungsvorbereitungsplans, um Sicherheit und Überprüfung zu gewährleisten.
Bereitstellung und Wartung: Sicherstellung der Softwareintegrität und -zuverlässigkeit in der bereitgestellten Umgebung durch Bereitstellungshandbücher, geplante Wartung und strenge Änderungskontrolle.
Neue Leitlinien in EN 50716
Anhang C der Norm enthält neue Leitlinien zu:
Iterative Entwicklung: Wiederholen Sie Entwicklungsphasen in Zyklen, um die Software zu verfeinern, und teilen Sie Projekte in kleinere, überschaubare Teile auf.
Modellieren: Verwenden Sie Modellierungssprachen wie UML und SysML, um Komplexität zu verwalten, Designdetails zu abstrahieren und die Kommunikation zu verbessern.
KI/ML: Die zunehmende Relevanz von KI/ML wird anerkannt, gleichzeitig werden Herausforderungen bei der Verifizierung aufgrund von Trainingsdaten und potenziellen Angriffen hervorgehoben. Der Standard bietet minimale Anleitungen, während die Forschung zu Best Practices fortgesetzt wird.
Bahnsoftwarestandards verstehen: Die EN 5012X-Reihe
Die europäischen Normen der Reihe EN 5012X enthalten Leitlinien zu Sicherheitsanforderungen für Bahnanwendungen. Diese Normen decken verschiedene Aspekte ab, darunter:
UND 50126: Allgemeine Richtlinien für Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit, Wartbarkeit und Sicherheit (RAMS).
UND 50129: Der Schwerpunkt liegt auf den erforderlichen Nachweisen zum Nachweis der Sicherheit von Zugsignalgeräten und der Risikobewertung.
UND 50128: Der Schwerpunkt liegt auf der Softwareentwicklung und dem Testen von Bahnsteuerungs- und -sicherungssystemen.
UND 50657: Ergänzt EN 50128 durch Fokussierung auf Softwareanforderungen für Schienenfahrzeuganwendungen.
