Kritikus beágyazott rendszerek

A tantárgy angol neve: Critical Embedded Systems

Adatlap utolsó módosítása: 2023. január 13.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar 		Villamosmérnöki mesterszak (MSc)
Nukleáris rendszertechnika mellékspecializáció
Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIMIMA30   2/1/0/v 5  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Vörös András,
A tantárgy tanszéki weboldala http://www.mit.bme.hu/oktatas/targyak/VIMIMA30
4. A tantárgy előadója

Dr. Vörös András, egyetemi docens, BME MIT

Dr. Bartha Tamás, egyetemi docens, BME KJK
5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Rendszertervezés, beágyazott rendszerek
6. Előtanulmányi rend
Kötelező:
NEM
(TárgyEredmény( "BMEVIMIMA16", "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény("BMEVIMIMA16", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

7. A tantárgy célkitűzése A beágyazott rendszerek biztonságossága (safety) kiemelt jelentőségű az ún. kritikus rendszerek tervezésekor, amelyek meghibásodása közvetlen emberek életét, egészségét veszélyeztetheti vagy jelentős üzleti veszteséggel járhat. A tantárgy célja, hogy áttekintse a nagy megbízhatóságra tervezés és a biztonságigazolás modern módszereit, technológiáit és szabványait, elsősorban az elosztott és beágyazott alkalmazások területén. A tárgy második fele kifejezetten a nukleáris biztonság (azon belül is specifikusan a villamosmérnöki és informatikai területhez legközelebb álló mérnöki területhez, a biztonság szempontjából fontos nukleáris irányítástechnikai rendszerek) kérdéseire koncentrál.
8. A tantárgy részletes tematikája

Az előadások részletes tematikája:

  1. Bevezetés: kritikus beágyazott rendszerek tervezési metodikája, fejlesztési folyamatok és tervezést támogató nyelvek.
  2. A biztonságosság alapfogalmai. Funkcionális biztonság (IEC 61508): Biztonsági követelmények specifikálása. Hardver biztonságintegritás. Szoftverek használata biztonságkritikus rendszerekben. Biztonságkritikus rendszerek architektúrájának tervezése: jellegzetes fail-stop illetve fail-operational architektúrák (hibatűrés).
  3. Veszély analízis: ellenőrző listák, hibamód és -hatás analízis, hibafa, eseményfa, ok-hatás analízis, megbízhatósági blokkdiagramok.
  4. Összetett analízisek, dinamikus analízis módszerek és analízis algoritmusok.
  5. Tesztelési módszerek: a teszttervezés és a tesztelési folyamat specialitásai. Követelmény és architektúra modellezés biztonságkritikus rendszerekben.
  6. Formális modellezés és verifikáció, modell alapú forráskód generálás.
  7. Repülőgépipari beágyazott rendszerek. Szoftverfejlesztés repüléstechnikai területen a DO-178B szabvány keretein belül.
  8. Biztonságigazolás (safety case) felépítése, összetevői. Szigorú (strukturált) érvelés módjai, kommunikálása. Grafikus jelölésrendszerek: GSN és ASCAD. Funkcionális biztonság (IEC 61508): Biztonsági követelmények specifikálása. Random és szisztematikus biztonságintegritás.
  9. Bevezetés a nukleáris biztonság célkitűzéseibe és terminológiájába. Nukleáris energiatermelés alapjai, inherens biztonság, visszacsatolások. Nukleáris reaktorok típusai és a nyomottvizes erőművek felépítése.
  10. A nukleáris biztonság fontosabb elvei. Kockázatalapú megközelítés, a funkcionális biztonság (61508) és nukleáris biztonság összevetése. Biztonsági célok, üzemállapotok.
  11. Kialakítási alapelvek és biztonsági jellemzők az atomerőművi szinten. Nukleáris erőművek jellemzői. Biztonsági célok és alapvető védelmi stratégiák. Főbb védelmi rendszerek és feladataik.
  12. Fontos reaktorbalesetek, üzemzavarok (Three Mile Island, Chernobyl, Fukushima, súlyos üzemzavar Pakson 2003-ban). Tanulságok és a biztonsági követelmények változásai a balesetek következtében (specifikusan az irányítástechnikai területen). Modern erőművek: fontosabb Generation III+ reaktortípusok és főbb jellemzőik.
  13. A nukleáris irányítástechnikai rendszerek szerepe az atomerőművekben, jellemzőik. A nukleáris irányítástechnikai rendszerek alapvető funkciói. A nukleáris irányítástechnikai rendszerek hierarchikus és funkcionális csoportosítása. Szabályozó rendszerek, határoló szabályozások, reteszelések, védelmek. Blokkteljesítmény szabályozás módjai, ezek jellemzői. Flexibilis működési módok.
  14. Jogi és szabályozási háttér (atomtörvény, NBSZ, 190-es kormányrendelet). NAÜ szabványok és útmutatók. Biztonsági kategorizálás, biztonsági osztályba sorolás (NAÜ, IEC és magyar). Nukleáris irányítástechnikai rendszerek főbb tervezési elvei. Nukleáris irányítástechnikai rendszerek megbízhatóságra tervezésének legfontosabb összetevői.

A gyakorlatok részletes tematikája:

  1. Szolgáltatásbiztonság modellezése
  2. Szolgáltatásbiztonság ellenőrzése
  3. Tesztelés bevezető, alapvető technikák
  4. Formális modellezés (valós idejű rendszerek)
  5. Formális verifikáció alkalmazása
9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Előadás és előadótermi gyakorlat.
10. Követelmények Szorgalmi időszakban: Házi feladat
Vizsgaidőszakban: Szóbeli vizsga
11. Pótlási lehetőségek

A házi feladat (otthoni feladat) határidőn túl a pótlási héten adható be, a vizsgaidőszakban pótlás már nem lehetséges.

A vizsga egyszeri javítására minden hallgató jogosult, ekkor az érvényes eredmény a legutolsó alkalommal elért osztályzat.
12. Konzultációs lehetőségek Igény szerint a félév során.
13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom A tárgyhoz kiadott előadásanyagok és technológiai leírások.
14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
Kontakt óra42
Félévközi készülés órákra14
Felkészülés zárthelyire 
Házi feladat elkészítése24
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása30
Vizsgafelkészülés40
Összesen150
15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Dr. Vörös András, egyetemi docens, BME MIT

Dr. Bartha Tamás, egyetemi docens, BME KJK