- Standards Auswirkungen der EN 50716:2023 auf die Bahndigitalisierung
- Cyber-Sicherheit
- EN 50716:2023
- Modellierung in der Software-Entwicklung
- Einwilligung in die Verwendung von Daten zu Werbezwecken
- KI und ML in Bahnsysteme integrieren
- Komplexe Anforderungen an Bahnsysteme
Standards Auswirkungen der EN 50716:2023 auf die Bahndigitalisierung
Die Digitalisierung hat Einzug in die Bahnindustrie gehalten: Digitale Technologien verbessern die Effizienz, die Sicherheit und das Fahrgasterlebnis in den meisten Bereichen. Im gesamten Schienennetz überwachen Sensoren und IoT-Geräte den Zustand der Gleise, die Leistung der Züge und Umweltfaktoren in Echtzeit. Diese Daten dienen der vorausschauenden Wartung, der Verringerung von Ausfallzeiten und der Erhöhung der Sicherheit. Mit Big-Data-Analysen lassen sich große Datenmengen aus verschiedenen Quellen verarbeiten, Fahrpläne optimieren, die Ressourcenzuweisung optimieren und Entscheidungsprozesse verbessern.
Die Norm EN 50716:2023 stellt einen wichtigen Meilenstein in der laufenden digitalen Transformation der Bahnindustrie dar. Sie bietet einen soliden Rahmen für die Entwicklung und Instandhaltung moderner Bahnsysteme. (Bild: frei lizensiert bei Pixabay)
Moderne Technologien wie Algorithmen der künstlichen Intelligenz (KI) und des maschinellen Lernens (ML) liefern genauere Prognosen und adaptive Reaktionsmechanismen. Digitale Zwillinge, also virtuelle Nachbildungen physischer Eisenbahnanlagen, simulieren und analysieren reale Bedingungen. Sie ermöglichen eine bessere Zugplanung, optimieren Wartung und Verwaltung der Infrastruktur und verhindern Ausfälle im Vorfeld. Mit weniger Energieverbrauch und reduzierten Emissionen trägt die digitale Transformation auch zu Nachhaltigkeitszielen bei. Zudem bieten digitale Plattformen wie mobile Apps und Online-Portale den Fahrgästen Informationen in Echtzeit, nahtlose Fahrkartenlösungen und personalisierte Reiseerlebnisse, was zur Kundenzufriedenheit und betrieblichen Effizienz insgesamt beiträgt.
Cyber-Sicherheit
Eine entscheidende Rolle spielt in diesem Markt die Sicherheit im Internet. Der gängige Software-Standard für die Cyber-Sicherheit von Bahnsystemen, die IEC 62443, bietet einen systematischen und strengen Ansatz und findet auch in anderen Branchen Anwendung. Zusätzlich enthält die neue „CLC/TS 50701:2023 – Technische Spezifikation“ Anforderungen und Empfehlungen für die Cyber-Sicherheit im Eisenbahnsektor; sie wird derzeit als internationale Norm IEC 63452 ausgearbeitet. Unabhängig davon, ob die Software in Zügen oder in der streckenseitigen Infrastruktur zum Einsatz kommt – erfolgreich im Eisenbahnmarkt ist, wer den Eisenbahnbehörden eine robuste Zuverlässigkeit und Systemintegrität demonstriert.
EN 50716:2023
Die EN 50716:2023 unterstützt die Einführung eines iterativen Entwicklungslebenszyklus-Modells. Iterative Methoden wie das Scrum-Projektmanagement bringen funktionsübergreifende Teams zusammen, die auf eine gemeinsame Produktvision und gemeinsame Ziele hinarbeiten, wobei Offenheit und Transparenz bei der Bereitstellung von Lösungen im Vordergrund stehen.
DevOps bietet Entwicklungsteams wichtigen Support bei der Verbesserung von iterativen Arbeitsabläufen, indem es die Lieferketten automatisiert und die Prozessabläufe optimiert. Zusätzlich spielt Continuous Integration (CI), bei der Entwickler ihre Codeänderungen in ein gemeinsames Repository integrieren können, eine entscheidende Rolle. Entwicklungsteams, die iterative Methoden wie DevOps und CI eingeführt haben, konnten eine bessere Vorhersagbarkeit der Software-Bereitstellung und eine größere Flexibilität bei der Reaktion auf Änderungen der Anforderungen und des Designs feststellen. Bemerkenswert ist der Rückgang von Quality-Assurance-Problemberichten und Kundentickets, was zu niedrigeren Test- und Entwicklungskosten und einer höheren Produktqualität und schnelleren Markteinführung führt.
Es ist lohnenswert, bei der Rationalisierung der Software-Entwicklung auf die CI/CD-Pipeline zu setzen. (Bild: Parasoft)
Modellierung in der Software-Entwicklung
Die EN 50716:2023 klärt und erweitert die Möglichkeiten der Modellierung, indem sie auf Modellierungssprachen wie die Unified Modeling Language (UML) und die Systems Modeling Language (SysML) verweist. Diese Werkzeuge unterstützen die Bewältigung von Komplexität, indem sie Implementierungs-, Entwurfs- und Systemdetails auf höheren Darstellungsebenen abstrahieren und so ein klareres Verständnis, eine effektivere Kommunikation und ein besseres Management von Software- und System-Engineering-Projekten ermöglichen.
Stand vom 15.04.2021
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Die Modellierung ist nicht nur sehr leistungsfähig, sondern bietet auch hohen RoI in Bezug auf die Wiederverwendbarkeit: Ein Entwickler kann das Modell so konfigurieren, dass ausführbarer Code für ein anderes Betriebssystem, eine andere Ziel-Hardware, einen anderen Compiler, eine andere Programmiersprache usw. generiert wird, ohne dass Änderungen am Design notwendig sind.
KI und ML in Bahnsysteme integrieren
Als weitere wichtige Ergänzung setzt die EN 50716:2023 auf den Einsatz von KI und ML, mit Fokus auf ML. Weil ML-Algorithmen ihre Leistung im Laufe der Zeit verbessern, ohne explizit programmiert zu werden, ist ihre Prüfung oder Verifizierung schwieriger, weil die Trainingsdaten wahrscheinlich eine unvollständige Darstellung aller möglichen Eingabezustände sind. Dennoch muss die ML-Anwendung die zugewiesene Sicherheitsintegritätsstufe (SIL) erfüllen, gemäß den geltenden Anforderungen der Norm EN 50716:2023 entwickelt werden, und die folgenden vier ML-Herausforderungen der Norm erfüllen:
- Sicherstellen, dass die Trainingsdaten ausreichend vollständig und genau sind.
- Die trainierte Software verifizieren.
- Validierung der geschätzten Funktionalität.
- Angriffe von Gegnern abwehren und kausale Argumentation einbeziehen, um fehlende Zusammenhänge abzuschwächen.
Mit modernen Techniken können Unternehmen den Herausforderungen der Verifizierung und Validierung zu begegnen. Gemäß der EN 50716:2023 wird derzeit intensiv an der Erforschung bewährter Verfahren gearbeitet.
Komplexe Anforderungen an Bahnsysteme
Die Norm EN 50716:2023 stellt einen wichtigen Meilenstein in der laufenden digitalen Transformation der Bahnindustrie dar. Sie bietet einen soliden Rahmen für die Entwicklung und Instandhaltung moderner Bahnsysteme und wird auch zukünftig eine entscheidende Rolle bei der Förderung von Innovationen und der Aufrechterhaltung der höchsten Standards für funktionale Sicherheit und Zuverlässigkeit spielen. Ihre Anwendung ist ein Bekenntnis zur Nutzung neuer Technologien, um den komplexen Anforderungen moderner Bahnsysteme gerecht zu werden und eine sicherere, effizientere und nachhaltigere Zukunft für den Schienenverkehr zu gewährleisten. (se)
* Ricardo Camacho ist Director of Safety & Security Compliance bei Parasoft
