TTK2 Pålitelighetsanalyse av sikkerhetsfunksjoner

Ansvarlig: Professor Mary Ann Lundteigen, mary.a.lundteigen@ntnu.no

Revisjon: August 2026.

Bakgrunn og motivasjon

På kybernetikk lærer man å lage styringssystemer for mange ulike anvendelser. For noen av disse anvendelsene kan svikt i styringssystemene medføre ulykker som omfatter skade på mennesker og miljø. Et eksempel er dynamisk posisjoneringssystem som ved feil kan medføre kraftig akselerasjon mot en kai eller nærliggende fartøy. Et annet eksempel er et reguleringssystem i et CO2 lagringsanlegg som ikke stopper tilførsel til en lagertank selv om trykket øker over det tanken tåler.

Det er i disse tilfellene vi har behov for sikkerhetsfunksjoner som kan oppdage farlige situasjoner og utføre aksjoner som forhindrer at ulykker skjer eller begrenser omfanget. Slike sikkerhetsfunksjoner plasseres ofte i egne kontrollere og med sin egen instrumentering.

Når sikkerhet er et tema, så stiller myndighetene krav til både de som designer og de som har fått installert sikkerhetssystemer. Et av disse kravene er å ha kontroll med påliteligheten. Pålitelighetsanalyse er derfor en helt sentral del av designutvikling og i bruk av systemer som har betydning for sikkerhet.

Men dere spør dere kanskje: Jaha, men er pålitelighetsanalyse relevant for oss som går på kybernetikk? Min erfaring er at mange med kybernetikkbakgrunn vil ha noe med pålitelighetsanalyse å gjøre. Kanskje skal selskapet ditt oppnå en sertifisering og der leier inn noen eksperter for å gjøre pålitelighetsanalysen som er påkrevd da. Ekspertene vil stille spørsmål om mange detaljer som har betydning for påliteligheten og de vil komme med en rapport der de presenterer resultatet sitt. Da er det jo fint å ha en basis-kunnskap om hvorfor de spør om det de spør om og hva resultatene de presenterer faktisk betyr.

Innhold og gjennomføring

I temaet vil vi ha fokus på å lære metoder for å utføre pålitelighetsanalyse. Emnet bygger på tematikk belyst i TTK 4175 Instrumenteringssystemer og sikkerhet, men her dekkes aspekter av pålitelighetsanalyse som går litt mer i dybden, og det er ikke en forutsetning å ha gjennomført det nevnte faget. Matematisk er faget ikke vanskelig - det er kanskje kombinasjonen av å bruke enkle tilnærminger og betydning av antagelser og usikkerhet i ulike faktorer som påvirker modellene. Som George Box en gang uttalte: «All models are wrong, some are useful».

Tema som dekkes er:

  • Hva er sikkerhetsfunksjoner innenfor ulike type anvendelser og hvilke krav stilles til de? Her bruker vi eksempler som er relevant utfra deltagernes fokus i fordypningsprosjektet.
  • Hvilke mål for pålitelighet brukes for sikkerhetsfunksjoner
  • Pålitelighetsanalysemetoder (hver metode blir mest sannsynlig en egen forelesning/seminar) - hva kjennetegner de, hvordan brukes de, og hva er eventuelt forskjellene?:
    • Pålitelighetsblokkskjema
    • Feiltreanalyse (FTA) - og bruk av CARA-FT programvare
    • Markov analyse - blant annet ved bruk av kode implementert i excel
  • I noen grad: Pålitelighetsdata - hva er det? Hva inngår?

Teori baseres primært på utvalgte tema i Boka «Reliability of Safety-Critical Systems» tilgjengelig online for NTNU brukere via ORIA men merk at det er et veldig avgrenset del av denne boka vi dekker i emnet!.

Faglærer har laget noe python-kode som støtte til temaene som studentene kan velge å bruke, i tillegg til et excel-ark laget for Markov-analyse og en studentversjon av Cara-FT. Det er imidlertid mulig å utforske bruk av Python også, som alternativ.

Seminartidspunkt foreslått for høsten 2026 er:(PS: Møterom B337 er på elektrobygget i gangen som forbinder C og D blokka - 3. etasje)

Om miniprosjektet

  • Miniprosjektet består av oppgaver som er relevante for hvert enkelt seminar. Det er fra disse oppgavene det spørres om på muntlig eksamen. Vekt på å forstå hva tematikken i oppgavene går ut på og hvordan oppgavene er løst. Svarene på oppgavene dokumenteres i en presentasjon (eks. powerpoint) og denne presentasjonen vil studentene ha tilgjengelig på muntlig eksamen.
  • Det kan samarbeides om å løse oppgavene eller man kan jobbe individuelt, men husk at muntlig eksaminering er individuell.

Undervisningsmateriell

Filer for pålitelighetsberegninger av instrumenterte sikkerhetsfunksjoner (SIFer):

Maler og program:

Vurderingsform

Muntlig og individuell eksamen der man blir spurt ut om et utvalg av oppgavene som inngår i miniprosjektet. Varighet ca 20-25 minutter.

Tidligere versjon av TTK2

Frem til 2023 het TTK2 «Design og analyse for funksjonell sikkerhet», og fokuset i temaet var bredere enn i dag. Temaer som inngikk i emnet var:

  • Barrierer og instrumenterte sikkerhetssystmer
  • Instrumenterte sikkerhetssystemer og KI (AI)
  • Systems Theoretic Process Analysis (STPA)
  • Cybersikkerhet og instrumenterte sikkerhetssystemer
  • Safety integrity level (SIL) analyse, inkludert for partial testing.

STPA dekkes i dag i temaet TTK32. De øvrige temaene belyses i ulike studentprosjekter (fordypningprosjekt og masteroppgaver) og slides er derfor fortsatt i bruk. Undervisningsmateriellet er derfor vist slik at det kan brukes av prosjekt og masterstudenter.

Undervisningsmateriellet som ble brukt var:

Splittet opp i de ulike temaene:

2026/08/06 14:18, lundteig