ISO 26262：保障驾驶安全的汽车功能安全标准

来源：中豪认证

随着汽车科技的迅猛发展，越来越多的电子系统和功能被引入汽车中，为驾驶体验和安全性带来了巨大的改进。然而，这些复杂的电子系统也带来了潜在的风险和安全挑战。为了确保现代汽车在各种情况下的安全性，国际标准化组织于2011年发布了ISO 26262标准，该标准在汽车行业中成为功能安全的基石。

《ISO 26262：道路车辆功能安全》是国际标准化组织（ISO）发布的一项标准，用于指导汽车行业在开发电子和电气系统时确保功能安全。该标准的主要目标是降低道路交通中的电子系统故障对人员、财产和环境造成的风险，尤其是在现代汽车中普遍使用的电子控制系统中。

1、ISO 26262标准的概述

范围和应用领域：ISO 26262适用于所有具有电子和电气系统的道路车辆，包括乘用车、商用车、摩托车等。它涵盖了整个开发生命周期，从概念阶段到废弃阶段。

安全概念：标准要求制定功能安全概念，即确定系统的安全目标和安全性能要求。这包括对潜在危险进行评估，以及确定适当的安全措施来降低风险。

风险分析和评估：标准要求进行风险分析，确定潜在的危险情况，然后根据严重性、频率和可避免性对风险进行评估。这有助于确定功能安全性能级别（ASIL）。

功能安全性能级别（ASIL）：ASIL是根据风险评估确定的一个级别，用于指导开发过程中所需的安全性活动的程度。有四个级别，从A（最低）到D（最高）。

安全性需求：在每个开发阶段，从系统级别到硬件和软件级别，都需要定义和分析安全性需求，以确保系统的安全性能。

验证和确认：标准规定了系统和组件的验证和确认要求，包括测试、仿真、分析等方法，以确保系统在各种情况下都能满足安全性能要求。

配置管理：标准强调了对配置项的管理，以确保在开发生命周期内进行的更改不会影响系统的安全性。

故障处理：标准要求开发团队识别可能的故障情况，并实施相应的故障检测、诊断和容错措施。

文档和记录：标准强调了对开发过程中生成的文档和记录的管理，以便审查和追踪安全性活动。

总之，ISO 26262旨在为汽车制造商、供应商和开发团队提供一个结构化的方法，以确保在车辆的电子和电气系统中集成足够的安全性，以降低潜在的风险。它强调了整个开发生命周期中的安全性活动，从概念到实际部署和维护。

2、ISO 26262的安全生命周期

《ISO 26262》标准规定了汽车电子和电气系统的安全生命周期，以确保在整个开发和运营过程中都能够实现功能安全。安全生命周期包括以下主要阶段和活动：

概念阶段：在这个阶段，制定功能安全概念，包括定义安全目标、安全性能需求以及对潜在危险的评估。制定安全概念时，需要考虑系统的整体安全性。

系统安全性分析：进行系统级的安全性分析，识别潜在的危险情况，并对风险进行评估，以确定功能安全性能级别（ASIL）。这有助于确定后续开发阶段所需的安全性活动。

系统安全性需求：基于系统安全性分析的结果，制定系统的安全性需求，这些需求描述了系统在各种情况下的安全性能。这些需求会指导接下来的设计和开发活动。

硬件和软件设计：在这个阶段，根据系统安全性需求进行硬件和软件的设计。设计过程应该考虑故障检测、容错和故障处理等安全性方面的要求。

验证和确认：在设计完成后，进行验证和确认活动，以确保设计满足了安全性需求。这包括各种测试、仿真和分析方法。

生产和运营：一旦验证和确认通过，系统可以进入生产和运营阶段。在生产过程中，需要确保生产的组件满足安全性标准。在运营阶段，需要进行监测和故障处理，以确保系统在运行时也能保持安全。

故障管理：整个生命周期中，需要建立故障管理流程，以便及时识别、诊断和修复可能的故障情况，以保障系统的安全性能。

退役阶段：在系统退役之前，需要进行最终的安全性评估，确保系统在退役过程中不会引发风险。可以采取适当的措施来保障系统的安全处理和废弃。

总之，《ISO 26262》的安全生命周期强调了从概念到退役的全过程，涵盖了系统开发、验证、生产、运营和退役等各个阶段，以确保汽车电子和电气系统在整个生命周期中都能够保持足够的安全性能。

3、ISO 26262的安全性等级

《ISO 26262》定义了功能安全性能级别（ASIL），用于指导开发过程中所需的安全性活动的程度。ASIL根据潜在危险情况的严重性、频率和可避免性来划分，分为四个级别：ASIL A、ASIL B、ASIL C和ASIL D。每个ASIL级别都对应着一组更严格的安全性要求和开发活动，以确保系统在各种情况下都能够保持足够的安全性能。

以下是每个ASIL级别的概述：

ASIL A（最低级别）：这个级别适用于潜在危险情况的严重性最低的情况。一些故障可能导致轻微的伤害，但一般不会引发严重的人员伤亡。在ASIL A级别下，需要进行基本的安全性活动，包括风险分析、安全性需求定义等。

ASIL B：这个级别适用于潜在危险情况的严重性略高于ASIL A的情况。故障可能导致轻伤或者严重的财产损失。在ASIL B级别下，需要更多的安全性活动，包括故障处理和安全验证。

ASIL C：这个级别适用于潜在危险情况的严重性更高的情况。故障可能导致严重的伤害，但不会危及生命。在ASIL C级别下，需要更加严格的安全性活动，包括更详细的故障处理、验证和确认。

ASIL D（最高级别）：这个级别适用于潜在危险情况的严重性最高的情况，故障可能导致严重的人员伤亡。在ASIL D级别下，需要最严格的安全性活动，包括高度详细的故障处理、验证和确认。

选择适当的ASIL级别需要进行系统级的安全性分析，确定潜在的危险情况及其可能的后果。然后，根据严重性、频率和可避免性来划分合适的ASIL级别。这些级别指导了开发团队在设计、验证和测试中应该执行的安全性活动，以确保系统能够在各种情况下都保持足够的安全性能。

4、ISO 26262安全性分析

《ISO 26262》标准中的安全性分析是指在汽车电子和电气系统的开发过程中，对潜在的危险情况进行识别、评估和管理的过程。安全性分析的目的是确定系统的安全性能级别（ASIL）并制定相应的安全性需求，以确保系统在各种情况下都能够保持足够的安全性能。

以下是安全性分析的主要步骤：

识别潜在危险情况：首先，开发团队需要识别可能导致人员伤亡、严重财产损失或环境损害的潜在危险情况。这可以包括系统组件的故障、错误操作等。

危险分析：对于识别的每个潜在危险情况，进行危险分析，即评估危险情况发生的可能性和后果。这有助于确定危险情况的严重性等级。

风险评估：在危险分析的基础上，进行风险评估，考虑危险情况的严重性、频率和可避免性。根据评估结果，确定功能安全性能级别（ASIL），将危险情况划分为ASIL A、ASIL B、ASIL C或ASIL D。

安全性需求定义：根据确定的ASIL级别，制定相应的安全性需求。这些需求描述了系统在各种情况下的安全性能，以及需要采取的安全措施。

安全性目标：定义每个安全性需求的安全性目标，这些目标指导后续的设计和开发活动，确保系统能够满足安全性需求。

安全性确认：在设计和开发过程中，需要进行安全性确认，以验证系统是否满足安全性需求和目标。这可以通过测试、仿真、分析等方法来实现。

安全性验证：进行安全性验证，以确保系统在各种情况下都能够满足安全性要求。验证可以包括故障注入测试、系统级测试等。

文档和记录：在整个安全性分析过程中，需要生成文档和记录，以便审查和追踪安全性活动。这些文档可以用于验证开发过程的合规性。

安全性分析是确保汽车电子和电气系统功能安全的重要步骤，它帮助开发团队识别潜在的危险情况，并采取适当的措施来降低风险。这些分析和活动贯穿整个开发生命周期，从概念阶段到系统退役。

5、验证和确认

安全性确认：在验证和确认之前，需要进行安全性确认，以确保系统的设计已经实现了预定的安全性目标和需求。这可以通过系统级测试、分析和仿真等方法来实现。

功能安全性测试：需要执行各种测试来验证系统的安全性能。这些测试可能涵盖正常操作和故障情况下的系统行为。测试可以包括功能测试、边界条件测试、故障注入测试等。

故障注入测试：这是一种测试方法，通过在系统中引入故障来评估系统的反应和容错能力。目的是确保系统能够正确检测和处理故障情况。

系统级测试：针对整个系统进行测试，以验证系统在各种操作情况下的安全性能。这可以包括模拟实际驾驶条件的测试、不同环境下的测试等。

仿真和建模：使用仿真和建模工具，可以对系统进行虚拟测试，模拟各种情况，以评估系统的行为和性能。这有助于在实际测试之前发现潜在问题。

安全性分析：在验证和确认过程中，可能需要进行安全性分析，以评估系统在各种故障和危险情况下的行为。这有助于确认系统的容错和故障处理能力。

确认测试环境：需要确认测试环境的准确性和可靠性，以确保测试结果可靠地反映系统在实际环境中的行为。

确认测试结果：对测试结果进行分析，确保系统满足安全性目标和需求。如果发现问题，需要采取适当的纠正措施。

安全性确认文档：需要生成安全性确认的相关文档，记录测试方法、结果、分析和结论，以便审查和追踪验证和确认活动。

6、前景和未来

随着技术的不断演进，汽车电子系统也在不断变化。因此，标准强调持续的适应性和改进，以应对新的风险和挑战。这包括对系统的监控、演化和更新。

尽管ISO 26262为汽车行业带来了许多好处，但其实施也面临一些挑战。标准的复杂性和成本可能会增加开发周期和成本。此外，自动驾驶等新兴技术也带来了更高的安全性要求。

ISO 26262标准在现代汽车领域中具有重要意义，它为制造商、供应商和开发者提供了一个系统化的方法，以确保汽车电子系统的安全性和合规性。通过关注安全生命周期、安全性等级和持续改进，ISO 26262标准为驾驶员、乘客和道路上的其他参与者创造了更安全的出行环境，同时也为汽车技术的未来发展奠定了坚实的基础。