本文來源：FMEA大師

功能安全涵蓋的系統(tǒng)

功能安全廣泛應用于多個行業(yè)，尤其是在涉及人類生命和環(huán)境保護的領域。這些系統(tǒng)的共同特點是：一旦發(fā)生故障，可能引發(fā)嚴重的安全事故，因此功能安全成為其設計中的核心要求。

主要應用包括：

• 汽車系統(tǒng)：如自動駕駛、剎車控制、電池管理等關鍵功能。
• 工業(yè)控制系統(tǒng)：涵蓋機器人操作、工廠自動化以及傳輸設備。
• 航空航天系統(tǒng)：如飛行控制、導航系統(tǒng)等高精度安全領域。
• 醫(yī)療設備：包括心臟起搏器、輸液泵等直接關系生命的設備。

鐵路系統(tǒng)：如列車剎車和信號控制系統(tǒng)，保障運輸安全。

失效機制

系統(tǒng)故障是功能安全設計必須應對的首要挑戰(zhàn)。

其主要失效機制包括：

硬件失效：如電子元件老化、機械部件損壞。

軟件失效：由程序錯誤或用戶誤操作導致的功能異常。

• 外部因素：如高溫、電磁干擾或振動等環(huán)境條件對系統(tǒng)的破壞。

為降低這些風險，功能安全通常采用風險分析工具（如FMEA）和冗余設計，確保即使某些組件失效，系統(tǒng)仍能以安全方式運行或進入保護模式。

功能安全的關鍵標準

功能安全的實現(xiàn)依賴于一系列行業(yè)標準，這些標準為系統(tǒng)的設計、開發(fā)和驗證提供了完整框架：

IEC 61508：工業(yè)領域通用的功能安全標準，覆蓋系統(tǒng)從設計到退役的全生命周期，提出了安全完整性等級（SIL）的分級要求。

ISO 26262：專注于汽車電子電氣系統(tǒng)功能安全，基于汽車安全完整性等級（ASIL）定義了設計和驗證準則。

這些標準不僅規(guī)范了開發(fā)流程，還為企業(yè)提供了技術保障，確保在故障條件下系統(tǒng)能夠有效保護用戶。

安全等級：衡量功能安全的核心指標安全等級是評估系統(tǒng)安全性能的關鍵工具，涵蓋了汽車領域的ASIL和多行業(yè)通用的SIL兩大體系。ASIL：汽車安全完整性等級ASIL（Automotive Safety Integrity Level）是ISO 26262的核心概念，用于量化汽車功能的安全需求，分為A（最低）到D（最高）四個等級。評估依據(jù)以下三個要素：

• 嚴重性（S）：潛在事故對生命和財產(chǎn)的危害程度。
• 暴露概率（E）：危險情況發(fā)生的頻率。

可控性（C）：駕駛員或系統(tǒng)對危險情況的控制能力。

高風險功能（如自動剎車系統(tǒng)）通常被劃分為最高等級ASIL D，要求嚴格的冗余設計和復雜的驗證手段。

SIL：安全完整性等級SIL（Safety Integrity Level）是IEC 61508中的核心指標，用于量化系統(tǒng)在危險條件下的故障概率，分為SIL 1（最低）至SIL 4（最高）四個等級：

SIL 1：適用于低風險場景，如普通工業(yè)設備。

• SIL 4：適用于高風險場景，如核電站控制系統(tǒng)或航空飛行系統(tǒng)。

每個等級規(guī)定了具體的故障概率范圍及相應的設計、驗證要求，確保系統(tǒng)滿足風險場景的安全需求。

ASIL與SIL的區(qū)別

ASIL：聚焦于汽車領域，評估基于駕駛風險和情境可控性。

• SIL：適用于廣泛行業(yè)，以故障概率為核心指標。

兩者雖應用范圍不同，但都通過分級方式保障系統(tǒng)在危險情況下能夠提供充分保護。

總結

功能安全貫穿多個行業(yè)，通過明確的失效機制分析和嚴格的標準指導，確保系統(tǒng)在復雜環(huán)境下的可靠性與安全性。無論是ISO 26262的ASIL還是IEC 61508的SIL，安全等級體系都為設計和驗證提供了清晰框架，幫助企業(yè)應對技術挑戰(zhàn)，守護人類生命和環(huán)境安全。