Sicherheitskritische Systeme
Der Forschungsschwerpunkt Sicherheitskritische Systeme der ZHAW School of Engineering entwickelt und analysiert Methoden, Konzepte und technische Lösungen für sicherheitskritische sozio-technische Systeme.
Dabei verbinden wir Systementwicklung mit methodischer Sicherheitsargumentation. Unsere Expertisen umfassen funktionale Sicherheit, STPA und weitere Risikoanalysemethoden, formale und modellbasierte Methoden, Simulation sowie die Entwicklung und Absicherung KI-basierter Funktionen für softwareintensive, automatisierte und autonome Systeme.
Gemeinsam mit Industrie- und Forschungspartnern begleiten wir den gesamten Systemlebenszyklus – vom Systemkonzept und der Risikoanalyse über Architektur und Implementierung bis zur Verifikation, Validierung und kontinuierlichen Sicherheitsbewertung im Betrieb in diversen Branchen.
Kompetenzen
Wir entwickeln Systemkonzepte und Architekturen für sicherheitskritische Systeme und setzen diese prototypisch um – von KI-basierten Funktionen und Embedded Software bis zu Elektronik und Mechanik. Mehr erfahren.
Wir identifizieren Gefährdungen, bewerten Risiken und leiten daraus Sicherheitsanforderungen und Massnahmen ab. Dabei kombinieren wir etablierte Verfahren der funktionalen Sicherheit mit systemtheoretischen Methoden wie STPA. Mehr erfahren.
Wir entwickeln passende Verifikations- und Validierungsstrategien und prüfen Systeme auf unterschiedlichen Ebenen – von Model-, Software- und Hardware-in-the-Loop bis zum Test am Gesamtsystem. Mehr erfahren.
Wir entwickeln realistische und sicherheitskritische Testszenarien und nutzen Simulationen für Entwicklung, Absicherung und virtuelle Erprobung. So lassen sich auch seltene oder kritische Situationen systematisch untersuchen. Mehr erfahren.
Wir entwickeln und validieren KI-basierte und autonome Funktionen für sicherheitskritische Anwendungen. Im Fokus stehen Robustheit, Transparenz, Human Oversight sowie die technische und regulatorische Konformität. Mehr erfahren.
Wir unterstützen die Sicherheitsbewertung auch nach der Inbetriebnahme. Betriebsdaten und Monitoring ermöglichen es, Risiken und Systemverhalten kontinuierlich zu beurteilen und Sicherheitsnachweise weiterzuentwickeln. Mehr erfahren.
Übersicht über alle Kompetenzen.
Anwendungsbereiche
Strasse, Schiene, Seilbahnen sowie Werks- und Intralogistik. Mehr erfahren.
Sichere autonome und teilautonome Robotersysteme in dynamischen Umgebungen. Mehr erfahren.
Sicherheitskritische Software, Geräte und KI-Funktionen im regulierten medizinischen Umfeld. Mehr erfahren.
Funktionale Sicherheit, Automatisierung und Absicherung komplexer Maschinen. Mehr erfahren.
Sicherheitsanalyse und Systementwicklung für komplexe industrielle Anlagen. Mehr erfahren.
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Labor- & Versuchsinfrastruktur
Für Entwicklung, Simulation und Absicherung verfügen wir über eigene Test- und Versuchsinfrastruktur – von virtuellen Simulationsumgebungen und Hardware-in-the-Loop bis zu skalierten Testplattformen und realen Versuchssystemen.
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Unser Team
Unser Team verbindet technische Systementwicklung mit Safety Engineering, Verifikation und Validierung, Simulation und Safe AI. Gemeinsam mit Industrie- und Forschungspartnern entwickeln und untersuchen wir sicherheitskritische Systeme von der ersten Idee bis zum Betrieb.
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Weiterbildung
Die von uns angebotenen Weiterbildungen umfassen spezifische firmeninterne Kurse sowie folgende regelmässig stattfindende Kurse an der ZHAW:
- CAS Safe and Secure AI - Standards, Methods and Best Practices
Teil des MAS Artificial Intelligence und MAS Security. Verbindet regulatorische, methodische und technische Inhalte: EU AI Act, ISO/IEC-Normen für KI-Managementsysteme, Risiko- und Qualitätsmanagement sowie Human Oversight.
- WBK Funktionale Sicherheit
Funktionale Sicherheit basierend auf der IEC 61508.
- CAS Risikomanagement - Systems-Theoretic Process Analysis (STPA)
Einführung in die Gefährdungsanalyse mit STPA und verwandte Methoden.
Für Studierende
Gemeinsam mit unseren Industrie- und Forschungspartnern bieten wir Projekt- und Bachelorarbeiten zu aktuellen Fragestellungen aus unseren Forschungsprojekten an.
Im Master of Science in Engineering (MSE) können wir als Host für Studierende der Fachrichtungen Computer Science, Data Science, Automation and Control sowie Medical Systems fungieren. Die Masterarbeit und weitere Forschungsarbeiten können dabei direkt in unserem Forschungsschwerpunkt und in Verbindung mit laufenden Forschungs- und Industrieprojekten durchgeführt werden.
Wenn sie Themen oder konkrete Fragestellungen haben, freuen wir uns über Ihre Kontaktaufnahme und prüfen gerne mit Ihnen zusammen, wie sich das Thema bzw. die Fragestellung als studentische Arbeit ausschreiben lässt.
Publikationen
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Müller, Manuel; Brunner, Stefan; Fernández Moguel, Leticia; Reif, Monika; Kälin, Tommy Lee,
2026.
Assurance framework for safe and trustworthy AI in railway systems[Paper].
In:
Matos, José C.; Lourenço, Paulo B.; Beer, Michael; Oliveira, Daniel; Patelli, Edoardo; Sousa, Hélder S.; Rui, A. Silva; Santamaria, Monica; Turco, Chiara, Hrsg.,
Proceedings European Safety and Reliability Conference (ESREL 2026).
European Safety and Reliability Conference (ESREL), Braga, Portugal, 14-19 June 2026.
Singapore:
Research Publishing.
S. 2410-2417.
Verfügbar unter: https://doi.org/10.21256/zhaw-37047
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Frischknecht-Gruber, Carmen; Reif, Monika; Fischer, Andreas,
2026.
In:
Matos, José C.; Lourenço, Paulo B.; Beer, Michael; Oliveira, Daniel V.; Patelli, Edoardo; Sousa, Hélder S.; Rui, A. Silva; Santamaria, Monica; Turco, Chiara, Hrsg.,
Proceedings of European Safety and Reliability Conference (ESREL 2026).
European Safety and Reliability Conference (ESREL 2026), Braga, Portugal, 14-19 June 2026.
Singapore:
Research Publishing.
S. 1058-1065.
Verfügbar unter: https://doi.org/10.21256/zhaw-37049
-
Fernández Moguel, Leticia; Kälin, Tommy Lee; Reif, Monika; Shin, Jiwon,
2026.
From ODDs to simulation : automatic railway scenario generation[Paper].
In:
Matos, José C.; Lourenço, Paulo B.; Beer, Michael; Oliveira, Daniel; Patelli, Edoardo; Sousa, Hélder S.; Silva, Rui A.; Santamaria, Monica, Hrsg.,
Proceedings European Safety and Reliability Conference (ESREL 2026).
European Safety and Reliability Conference (ESREL), Braga, Portugal, 14-19 June 2026.
Singapore:
Research Publishing.
S. 1098-1105.
Verfügbar unter: https://doi.org/10.21256/zhaw-37046
-
Reif, Monika; Fernández Moguel, Leticia; Shin, Jiwon,
2026.
Von Black Box zu Safety Evidence : Framework zur Sicherheitsargumentation für KI in Bahnsystemen.
In:
TÜV SÜD Tagung safe.tech, München, Deutschland, 29.-30. April 2026.
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Difrancesco, Sonia; Bauert, Matthia Martina; Lehmann, Claude; Häsler, Steven; Zhang, Yi; Hirsch, Sven; Ackermann, Philipp; Stockinger, Kurt; Reif, Monika; Mathieu, Sunjoy; Götz, Anna; Wicki, Andreas; Krauthammer, Michael; Witt, Claudia M.,
2025.
JMIR Human Factors.
12(e73829).
Verfügbar unter: https://doi.org/10.21256/zhaw-34638