功能安全--安全分析

原创 汽车ECU开发 2021-08-06 08:00
在ISO26262功能安全中,有多个地方需要进行安全分析,安全分析的质量很重要的决定了功能安全项目的成败,本文针对ISO26262中提到的各种安全分析进行汇总说明(HARA、FMEA、FTA、FMEDA、SWFMEA、DFA)。

01


HARA

在概念阶段,功能安全要求进行HARA分析。
 HARA(危害分析与风险评估)目的是识别项目的功能故障引起的危害,对危害事件进行分类,然后定义与之对应的安全目标,以避免不可接受的风险。
HARA分析步骤:
SEC说明: 

ASIL等级说明: 
QM指的是 质量管理,表示此项功能不影响安全,通过质量管理保证即可。
 举例说明:
HARA分析示例
危害事件 场景分析 S E C ASIL
EPS按照非预期的方向转向 在城市道路,车辆正常匀速行驶(E4),车辆方向按照非预期转向,此时驾驶员很难控制(C3),道路两边人员较多,可能造成路人或者驾驶员的伤亡(S3) 3 4 3 D

02


FMEA

在系统阶段,功能安全要求针对各种失效模式进行分析。
FMEA是一种自下而上的归纳分析方法,用于识别系统失效(failure),找出失效原因(Fault),以及分析失效影响(Effect)。
分析步骤(典型七步法):
(参考:http://www.ts16949rz.org/fmeapx/2395.html) 
 目前新版的使用AP值代替了原来的RPN方法,以下进行说明。
SOD说明:

 
AP说明:
 AP优先级定义:
典型FMEA表格(新老版的):

03


FTA

在系统阶段,ISO26262还要求进行FTA(故障树分析);
FTA是一种自上而下的演绎分析方法,用于识别失效原因及失效间的关系,目前针对FTA也只是做定性分析。
分析步骤:
1. 确定顶事件,一般为在整车角度描述的影响到安全目标的事件,如针对EPS,顶事件可定义为非驾驶员意图的转向,针对MCU,顶事件可定义为非预期的加速等。
2. 分解中间事件,针对顶事件,根据系统组成或特点,进行分解,系统外界以及系统内部一般都需要考虑在内。
3.基本事件,中间事件继续向下分析,得到无法再分解的事件,他们是组成系统顶事件失效的根本原因。
常用的符号:
典型FTA图: 

04


FMEDA

在硬件设计阶段,ISO26262要求进行定量的安全分析。
 由于功能安全标准中已有对其进行较为详细的介绍,本文更多的是从中进行汇总摘要。
故障类别:
失效分析过程:
  失效率:
λS P F — — —与硬件要素单点故障相关联的失效率;
λRF — — —与硬件要素残余故障相关联的失效率;
λMPF— — —与硬件要素多点故障相关联的失效率;
λS — — —与硬件要素安全故障相关联的失效率。
 
 单点故障度量:
潜伏故障度量:
总体计算过程:

05


SWFMEA

在软件阶段,ISO26262要求对软件架构进行安全分析,此处也是定性分析。
SWFMEA分析的目的在于找出影响到功能安全的软件失效,从而可以增加探测或诊断覆盖来提高系统的安全。
SWFMEA,分析过程可参考系统FMEA,只是这里的分析对象略有差异,以下针对差异进行说明。
SWFMEA,主要针对架构元素进行分析,如针对接口,分析其传入的参数的异常情况、错误调用接口情况等;针对函数,分析其传参的异常情况、调度的异常情况(没调用、调用过快、过慢等)、数据的一致性分析、资源消耗异常等情况。
安全机制的覆盖度,可参考ISO26262标准附录。

06


DFA

DFA指的是相关性分析,ISO26262要求从三个层面(系统、硬件、软件)分析,找出系统中的共因以及级联失效。
若系统进行了ASIL分解,则DFA必须分析,以此作为系统分解后的证据。
级联失效:
任一失效,系统都会失效;
共因失效:
失效后,冗余措施不起作用。
 系统分析角度:
系统架构、系统边界、系统人员、系统环境、系统开发生产维护等过程。
硬件分析角度:
硬件架构、硬件选型、硬件人员、供电电源等。
软件分析角度:
CPU共享资源、软件架构、软件人员、软件工具、算法方案等

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