标签: 汽车功能安全

在汽车产业高度发展的当下，功能安全已从抽象概念转化为系统性防控要求。ISO 26262定义的核心术语正是突破概念模糊性的首道门槛——既是工程师协同的技术语言，也是实现安全出行的底层方法论。 今天我们就来聊一下几个核心术语，一起走进这片功能安全术语的“暗黑森林”。 01 安全目标：顶层安全需求的基石 【Safety Goal】 : top-level Safety requirement as a result of the hazard analysis and risk assessment at the vehicle level. 功能安全目标 是汽车功能安全领域的核心概念，指通过车辆系统或部件进行危害分析与风险评估后，针对已识别的危害事件制定的具体（顶层）安全需求，目的是控制或降低危害可能导致的不合理风险，确保系统在预期运行条件下的安全性 。 其核心属性包括： ①量化可测性： 目标必须是具体的、可量化、可验证的。 ②ASIL等级绑定： 每个目标需关联ISO 26262定义的ASIL等级（A至D）。 ③系统级分解： 安全目标的导出是针对每个危害事件，明确需要避免什么和需要实现什么，并确保顶层安全目标分解到子系统，确保每个组件的设计符合对应ASIL等级要求。 02 安全措施VS 安全机制 【safety measure】 activity or technical solution to avoid or control systematic failures and to detect or control random hardware failures, or mitigate their harmful effects. 【safety mechanism】 technical solution implemented by E/E fucntions or element, or by other technologies, to detect and mitigate or tolerate faults or control or avoid failures in order to maintain intended functionality or achieve or maintain a safe state. 安全措施属于系统级安全要求的顶层设计，明确所需的安全机制类型；安全机制则是安全措施的技术实现手段。 例如：ASIL D系统需采用冗余设计作为安全机制，通过“双传感器+多数表决机制”实现故障容错功能。 03 系统性失效VS 随机硬件失效 【systematic failure】 failure related in a deterministic way to a certain cause, that can only be eliminated by a change of the design or of the manufacturing process, operational procedures, documentation or other relevant factors. 【random hardware failure】 failure that can occur unpredictably during the lifetime of a hardware element and that follows a probability distribution. 系统性失效 是“ 人因与流程错误 ”的产物，可通过规范开发流程、严格测试验证消除或控制； 硬件随机失效 是“ 物理世界的不确定性 ”的体现，需通过可靠性分析、冗余设计降低风险。 04 共因失效VS 级联失效 【common cause failure】 failure of two or more elements of an item resulting directly from a single specific event or root cause which is either internal or external to all of these elements . 图1 共因失效 【cascading failure】 failure of an element of an item resulting from a root cause and then causing a failure of another element or elements of the same or different item. 图2 级联失效 在复杂系统中（汽车、航空等）两者都是导致 系统性风险 的重要因素，两者的核心差异如下表所示。 在安全分析过程中，需同步考量共因失效与级联失效两类风险： 共因失效 需 通过冗余设计的独立性验证 ， 级联失效 分析则需 通过传播路径建模构建失效隔离屏障 。 二者均需结合定性与定量分析方法，并与功能安全开发流程深度融合 ，最终实现复杂系统失效的全面管控。 05 总结 定义并非是冰冷的存在，而是前辈们在千万次事故中凝练的安全智慧，唯有理解其内涵，才能在系统开发中把握汽车安全的本质规律。

当汽车从机械时代迈入智能时代，电子电气系统的复杂度呈指数级增长——L3级自动驾驶系统包含超千万行代码，线控制动系统的信号链路涉及20余个电子控制单元（ECU）。在此技术背景下，ISO 26262-2018作为汽车功能安全的“黄金法则”，通过全生命周期管理框架，为智能汽车建立了从芯片到整车的安全防护体系。本文将结合自动驾驶、车联网等前沿场景，探讨这一标准的框架逻辑与实践要点。 一、标准逻辑及框架逻辑 安全生命周期管理： 标准覆盖汽车设计至报废的全生命周期，各阶段均配置相应活动与任务，以确保功能安全需求达成。 ASIL等级评估： ASIL确定基于危害的严重性、暴露概率及可控性三项要素，通过综合分析潜在危险情况，明确对乘客、行人及其他道路使用者的最坏影响，据此为不同风险等级的系统或组件制定对应安全要求。 基于风险的安全需求工程： 通过HARA方法识别产品潜在危害并评估风险，依据评估结果确立整体安全目标，再将安全目标分解为功能安全需求与非功能安全需求，确保需求覆盖全部安全相关维度，且可经测试、验证追溯至上层安全目标。 二、核心框架：全生命周期的安全闭环 标准确立了贯穿汽车安全全生命周期的管理理念，其覆盖范围包含管理、开发、生产、运行、服务及报废等关键阶段，并在各阶段配置相应管理要求。该标准框架以功能安全管理为基础，围绕概念阶段、产品研发（涵盖系统级、硬件级、软件级）、生产与操作规范、支持过程、基于ASIL的安全分析及配套导则等维度展开技术架构。下文将系统解析标准核心章节的技术内涵。 1. 术语体系：构建安全领域的 “世界语” 这一部分在2018版中进一步提升了术语和定义的准确性及清晰度。术语体系如同在标准解读前开启的理解之门，通过统一行业专业术语，为后续标准内容的理解和应用奠定了基础。 实践价值：某自动驾驶公司在开发自动泊车系统时，借助标准术语体系明确区分“传感器误检导致的失效”（归属预期功能安全范畴）与“控制器软件跑飞”（归属传统功能安全范畴），有效规避需求定义歧义。 2.功能安全管理：从 “流程管控” 到 “数据驱动” 功能安全管理阶段犹如驾驶汽车时的方向盘，该阶段是对整个汽车电子电气系统功能安全方向的把控。通过把相关安全指标的量化，并依据量化指标制定较为精准的决策。 组织架构与权责分配：需明确权责边界，杜绝因职责不清导致的安全管理盲区； 计划协同与风险预见：功能安全计划与质量保证计划需形成双向协同机制，覆盖全生命周期风险预见，强化前瞻性技术储备； 人员能力建设：建立动态能力提升机制，确保人员资质与培训体系适配技术演进需求； 审核评估标准化：需细化审核评估技术指标，形成量化评估模型与可追溯的改进闭环。 3.概念阶段：场景化危害分析的突破 概念阶段作为汽车E/E系统功能安全设计的起点，主要的安全活动如下图所示： 危害分析与风险评估需实现多维场景覆盖，即从传统“功能维度”拓展至“场景维度”。同时，系统初始架构设计需兼容未来技术升级路径与功能扩展需求，为后续研发提供技术基准，其工作质量直接影响系统功能安全水平。 工程实践：需遵循ISO 21448（预期功能安全标准）要求，针对系统预期功能不足引发的不可接受风险，依据车辆的实际预期用途、运行场景及环境条件，界定多维使用场景与受限场景边界。 4.系统级开发：架构安全的 "双重保险" 在产品研发的系统阶段，标准对系统层面的设计、开发及验证提出多维度要求。该阶段基于概念阶段确定的安全目标与需求，对技术需求进行可执行性细化——即需求需满足可实现、可设计、可验证原则，并通过软硬件层级实现。 系统阶段包含开发阶段与系统集成验证阶段： 开发阶段：聚焦技术安全概念（TSC）的开发与验证； 集成验证阶段：涵盖软硬件集成测试及安全确认，需在前期开发完成后启动。 5.硬件级开发：从 “可靠性”到 “可诊断性” 硬件级开发流程以系统需求为基准，依次执行以下技术路径： （1）需求分解与安全定义：拆解系统需求，明确安全目标及ASIL等级； （2）架构设计与器件选型：基于可靠性原则开展冗余设计，完成架构设计并执行车规级元器件选型； （3）电路设计与验证：实施详细电路设计及仿真验证，确保功能与性能达标； （4）样品测试与迭代优化：制作原型件并通过功能、性能、可靠性测试，持续收集反馈并实施迭代优化； （5）量产准备与质量管控：建立量产工艺规范，通过过程数据监控实现持续改进。 基于标准要求，需集成内置自测（BIST）、故障检测电路等安全机制，实现故障实时监测与定位精度提升，提升系统安全性与维护效率，硬件阶段其技术路径如下图所示。 6.软件级开发：应对 “代码爆炸”的安全范式 功能安全软件级开发以需求分析为起点，将系统级技术安全需求转化为软件安全需求并明确ASIL等级。随后进行架构设计与代码实现，依次开展单元测试、集成测试等多轮验证，通过形式化验证与故障注入测试确保安全机制有效性。最终与硬件集成完成联合调试，并通过持续优化迭代完善系统。同时，依托全生命周期需求追溯与代码管控，构建全生命周期安全管控体系，为汽车软件安全构建技术屏障。 软件阶段安全活动如下图所示。 7.生产与运维 在项目安全管理阶段，需基于开发成果对技术相关项实施确认评审、审核及评估，并归档形成安全档案集。完成上述技术确认后，发布生产许可文件，标志着产品具备量产准入资质。生产运行及报废过程旨在建立维护安全要素的全周期管控体系，通过制定工艺规范与操作指南，确保安全部件在全生命周期内的功能安全。 典型应用：生产追溯体系——需构建“芯片-电路板-整车”三级溯源架构。例如某工厂采用区块链技术记录ECU焊接工艺参数及测试数据，实现全生命周期数据溯源与防篡改。 8.支持过程：筑造隐形支柱 在汽车功能安全中，功能安全支持过程虽不直接参与产品开发，却是确保整个功能安全体系稳定运行的关键环节，犹如汽车的隐形支柱，默默支撑起安全大厦。支持过程的活动如下图所示。它们贯穿于汽车开发的全生命周期，与各个开发环节紧密相连。它通过对工具、文档、变更和人员等方面的有效协同机制，为功能安全提供了坚实的保障，确保功能安全管理要求的有效落实。 9.安全分析与ASIL等级分解 安全分析活动需贯穿概念阶段、系统阶段及软硬件阶段的开发全流程。根据安全目标ASIL等级差异，需选择适配的安全分析方法。ASIL等级分解作为ISO 26262的核心策略，通过将高等级安全需求合理分配至多个子系统，实现开发复杂度与成本的有效控制。 10.应用导则：从 “标准解读” 到 “实战指南” ISO 26262 第 10 部分是功能安全领域极具价值的指南性内容，不具强制约束效力。它详细阐释标准核心概念，以实际案例展示如何确立安全目标、划分安全完整性等级，助力理解其他部分。适用于安全相关电子电气系统，能帮从业者深入掌握标准，推动功能安全工作开展 。 11.新增：Part 11 对半导体产业的重塑 ISO 26262-2018 的 Part 11 首次将半导体设计纳入功能安全管理范畴，聚焦汽车电气与电子系统的半导体层面。该部分为半导体设计、生产及测试全流程提供技术规范，它为半导体开发、生产、测试等环节提供详尽指引，助力企业满足功能安全需求，例如规范芯片设计中的故障检测与容错机制，确保半导体在复杂工况下可靠运行，降低汽车因半导体失效引发的安全风险。 其中一些典型实践应用，如芯片设计中IP核安全认证的需求，针对跨国团队分布式开发的协同，以及针对量产阶段监控，比如建立芯片现场失效数据反馈机制等。 三、总结与展望 ISO 26262-2018 不仅是一套合规性框架，更是智能汽车时代的安全技术创新指南。在车企聚焦算力、算法与数据的竞争格局下，功能安全已成为隐藏在技术冰山之下的基石 ——其价值未必直接体现为用户感知价值，却是所有创新可行性的前提条件。 未来，随着标准的持续演进与技术的深度融合，汽车功能安全将从 “后置验证”走向“前置设计”，从 “单点管控”走向 “系统协同”。这一进程中，真正的挑战不仅是技术的突破，更是安全文化在研发、生产、运维全链条的渗透 —— 毕竟，可靠的安全解决方案，最好是 “从一开始就做对”。