Tieto- ja viestintätekniikan ammattilaiset TIVIA ry

TIVIA News: Toiminnallisen turvallisuuden kehittämisen haasteet

Nykypäivänä tarkemmiksi muuttuneet turvallisuusvaatimukset luovat paineita teollisuuden yrityksille omien ohjelmien ja laitteistojen turvallisuuden suhteen. Työpaikkakulttuuriksikin kehittynyt turvallisuus on saanut eri alojen yritykset kehittämään tuotteidensa ja toimintatapojensa toiminnallisuutta ja luotettavuutta yhä korkeammalle tasolle.

Toiminnallista turvallisuutta on havaittavissa jokapäiväisessä elämässä. Hyvänä esimerkkinä siitä toimii autoista tuttu lukkiutumaton jarrujärjestelmä, jolla voidaan parantaa ajoneuvon hallittavuutta kovastakin jarrutuksesta huolimatta. Hyvänä esimerkkinä mielestäni voidaan pitää myös yrityksien hyviä toimintatapoja tuotteiden suunnittelussa. Kun yrityksissä ollaan valmiita ottamaan pieniäkin askelia parempia toimintatapoja kohden jo heti uuden tuotteen toteuttamisen ajatuksesta lähtien, saadaan tuotteen luotettavuuden kehittämiseen jo alkujaan hyvä pohja.

Tuotteen suunnitteluvaiheessa olisi jo hyvä ottaa mukaan turvallisuuden standardeissa esiintyvä elinkaarimalli, joka määrittää turvallisuuden osat aina järjestelmän suunnittelusta käytöstä poistoon ja hävitykseen asti. Alusta alkaen tulisi selvittää ohjattavan laitteiston ohjausjärjestelmän vaarat, vaaratilanteet ja kaikki mahdolliset käytössä tapahtuvat riskit mukaan lukien ihmisen toiminta ja ulkoiset tapahtumat. Määrittelyvaiheeseen kannattaa panostaa, jotta pystytään välttämään virheet jo suunnitteluvaiheessa. Virheiden korjaaminen jo tuotannossa oleville laitteille tulee yleensä kalliimmaksi kuin mahdollisten virheiden havainnointi jo tuotteen alkuvaiheissa.

Tärkeänä osana toiminnallista turvallisuutta ja eheyden tasoja määriteltäessä on erityisesti ohjelmiston ja järjestelmän testaus. Jo suunnitteluvaiheessa tulisi miettiä laitteen suorituskykyyn liittyviä asioita, vasteaikoja ja kapasiteettia. Huomioon pitäisi ottaa kaikkien moduulien oikeanlainen vaikutus toisiinsa ja siinä tulisikin olla toimintoja, jotka tarkistavat ohjelmiston omia virheitä ja vikaantumisia. Hallintalaitteiden ja käyttöliittymän mahdolliset väärinkäytöt tulisi ennakoida, jotta voidaan varmistaa tuotteen luotettava toiminta myös virhetilanteissa. Turvallisuuden eheyden tason ylläpitämiseksi tulisikin järjestelmää testata kokonaisuutena tasaisin väliajoin.

Järjestelmän suorituskykyyn vaikuttavia vikamahdollisuuksia voidaan tunnistaa tuottamalla vika- ja vaikutusanalyyseja. Näiden analyysien tarkoituksena on paljastaa mahdollisuuksia toimintavarmuuden kehittämiseen ja kartoittaa kaikki mahdolliset tapahtuvat virheet ja häiriöt, joille arvioidaan niiden seurausten vaikutus, todennäköisyys ja havaittavuus. Vaikutuksen, esiintymistodennäköisyyden ja havaitsemiselle arvioitujen numeroarvojen tulosta saadaan riskiluku, joka määrittää vikamuodon merkittävyyden. Vaarallisten ja turvallisten vikaantumisten laskeminen ja niistä saatujen tuloksien perusteella pystytään tietämään komponenttien vikaantumisajat, -välit, -taajuudet ja keskimääräiset vaarallisten vikaantumisten todennäköisyydet vaateen ilmetessä. Tietylle turvaluokitukselle sopivia järjestelmiä suunnittelevan on tärkeää saada tietoon vikaantumislaskentoja, jotta tarvittava luokitus säilyisi kokonaisuudessa.

Oma opinnäytetyöni keskittyy toiminnallisen turvallisuuden eri standardeihin ja niissä määritettyjen vaatimuksien toteuttamiseen jo olemassa oleville laitteille. Standardikielen ymmärtäminen ja erilaisten vaatimuksien kääntäminen selkokielelle ja juuri sillä hetkellä tarkasteltavaan tuotteeseen, on jo oma iso osuutensa. Turvallisuuden standardien laajuus tuottaa paljon työtä monelta suunnalta, sillä huomioon tulee ottaa niin tuotteen ohjelmisto, elektroniikka sekä yrityksen yleiset laatukäytännöt aina suunnittelun asteilta hävitykseen asti.

Tehtävään kohdistuneeseen huomioon varmasti vaikuttaa sen ajankohtaisuus. Muutamassa vuodessa yrityksissä pinnalle nousseet turvallisuus, luotettavuus ja erilaiset Lean-ajattelumallit aiheuttavat päänvaivaa varmasti useille toimijoille. Työssä keskeisenä ajatuksena on ollut saada selkeä kuva tarvittavista asioista turvallisuuden eheyden tason tarkastelulle ja mahdolliselle toteutukselle. Tapoja hyödyntää tehtävässä saamiani ajatuksia ja tuloksia on varmasti monia. Turvallisuuden järjestelmän toteuttamisessa hyötyä on ainakin ajatuksesta – hyvin suunniteltu on jo puoliksi tehty.

Teksti: Emmi Elo

Kuva: Laura Sydänmetsä

IEC 61508 Toiminnallinen turvallisuus -standardi

Toiminnallisia turvallisuusongelmia voidaan ennaltaehkäistä standardien soveltamisella. Toiminnallinen turvallisuus on se kokonaisturvallisuuden osa, joka liittyy ohjelmoitavaan järjestelmään ja riippuu sähköiseen/elektroniseen ja ohjelmoitavaan turvallisuuteen liittyvien järjestelmien, muun teknologian ja ulkoisten riskien vähennysmenetelmien oikeasta toiminnasta. Kansainvälinen IEC 61508 ”toiminnallisen turvallisuuden” kattostandardi, joka koskee turvallisuuteen liittyvien teknisten järjestelmien (TLJ) suunnittelua ja toteutusta, joissa käytetään sähköistä/elektronisia ja ohjelmoitavia elektronisia ohjausjärjestelmiä.

Standardien käyttö vähentää erilaisen käsitteiden käyttöä ja näin virhetilanteiden syntymistä. Standardoinnin avulla yksinkertaistetaan dokumentointia ja yhdenmukaistetaan menetelmien käyttöä. Eri toimijoiden välinen vaatimusten mukaisuuden varmistuminen helpottaa yhtenäisten hyvien ja vakiintuneiden suunnitteluperiaatteiden hyödyntämistä teknisten järjestelmien suunnittelussa. Standardit tukevat osaamista, mutta eivät korvaa omaa erityistä johtamis- tai asiantuntijaosaamista ja -kokemusta. Kansalliset SFS-EN 61511 -standardit käsittelevät turva-automaatiojärjestelmien soveltamista prosessiteollisuuteen. TIVIA on merkittävä SFS-, EN-, IEC- ja CEN-standardoinnin koulutus- ja yhteistyökumppani. Lisätietoja: tivia(at)tivia.fi.

Emmi Elo, Paras opinnäytetyö ohjelmistotestauksessa -kilpailun voittaja

Artikkelilaji: