Fehlertoleranzen

Fehlertoleranzen bezeichnet die Fähigkeit eines Systems, auch bei Ausfällen einzelner Bauteile oder Funktionen weiterhin funktionsfähig zu bleiben. Sie zielt darauf ab, Verfügbarkeit, Sicherheit und Robustheit zu gewährleisten, insbesondere in sicherheits- oder schwerwiegenden kritischen Anwendungen.

Durch technische Maßnahmen und organisatorische Konzepte werden Fehler erkannt, isoliert und bei Bedarf kompensiert oder repariert. Zentrale Prinzipien sind Redundanz (duplizierte oder triplete Komponenten), Fehlererkennung und -diagnose, Isolation fehlerhafter Teile sowie Recovery- oder Reconfigurations-Mechanismen. Informations- und zeitliche Redundanz, etwa durch Fehlerkorrekturcodes oder Wiederholungen, ergänzen die physische Redundanz.

Typische Architekturen umfassen Triple Modular Redundancy (TMR), Abstimmung/Nachweis (Voting), ECC-Speicher, RAID-Systeme sowie Fail-Over-Strategien. Es wird unterschieden zwischen passiver Fehlertoleranz (System bleibt stabil, obwohl Teile ausfallen) und aktiver Fehlertoleranz (das System setzt trotz Ausfall fort, oft durch Umschaltlogik). Von Bedeutung ist außerdem eine kontrollierte, graduelle Absenkung der Leistung oder Funktionalität (graceful degradation).

Anwendungen finden sich in der IT-Infrastruktur, Telekommunikation, Flug- und Raumfahrt, Automobiltechnik, Medizintechnik und Industrieautomation. Normen und Standards wie ISO 26262, DO-178C oder IEC 61508 liefern Anforderungen an Fehlertoleranz in sicherheitsrelevanten Systemen.

Grenzen bestehen durch Kosten, Gewicht, Energiebedarf und Komplexität; nicht jedes System braucht hohe Fehlertoleranz. Ziel ist ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Sicherheitsniveau, Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit.