功能安全量产落地的三座大山(二)

融合与平衡(一)

融合的必要性
在某些行业比如轨道交通、过程工业等,安全防护设备(如SIS)和常规控制设备(如DCS)常常是分开的。也就是说,它们在物理上是独立的实体。从系统自顶向下分解而来的安全功能,基本上都由安全防护设备来承担,而安全防护设备基本上也只承担安全功能。功能安全只针对安全防护设备,以及安全防护设备和常规控制设备的系统集成。这样的系统架构泾渭分明,非常清晰,也比较容易理解。
然而在汽车行业就不一样了,安全功能和非安全功能常常是由同一个设备来承担的。不管是为了降低产品成本,还是为了节省布置空间,除了个别情况下使用ASIL分解来隔离安全功能和非安全功能外,总体上而言,我们面临的项目基本上都是需要ASIL和QM混合开发的,ASIL的内容只是项目的一部分。所以,功能安全永远是也只能是产品的一部分。笔者认为,这是汽车功能安全从业人员首先需要端正的态度和认识。
由于ISO26262标准自身非常完备,功能安全工程师很容易产生一种错觉:我已经有了葵花宝典,还要紫霞神功干啥?这种观点其实大错特错。首先,你误解了ISO 26262标准的真正含义,这一点后文会讲到。其次,你有没有想过:在目前没有国家/政府/行业强制要求的情况下,产品研发可以不导入功能安全。
但反过来却完全不同,要导入功能安全必须依托产品研发。也就是说,功能安全必须与现有的产品研发融合,才有落地的可能。其中包括:
  • 安全管理流程与现有产品流程融合;
  • 安全需求开发与现有产品需求融合;
  • 安全架构设计与现有产品架构融合;
  • 安全软件设计与现有产品软件融合;
  • ……
这里笔者想着重强调一下“现有”,是因为大多数企业在导入功能安全之前,基本上都已经有自己的产品或者产品原型了。甚至说该产品是可以投放市场的,只不过没有按照功能安全标准的要求进行研发而已。也就是说,先有常规控制,后有功能安全,这是汽车功能安全项目面临的普遍情况。既然功能安全是后来的,那么就应该主动的融合到现有的产品当中去导入功能安全不是为了推翻和颠覆,而是为了继承和发扬,在与现有产品融合的过程中对其施行必要的改进和优化,这样才能以最少的成本将功能安全落地。

案例分享
给大家分享一个笔者在实际项目中遇到的案例。如图所示,信号传输路径为:传感器-->采集板-->主控板-->执行器。对于传感器的电路故障(开路、短路)诊断,
一般放在采集板实施,这个通常没有异议。但对于传感器的合理性故障诊断,可以放在采集板,也可以放在主控板,这两种方式都不违背功能安全的原则。
到底哪种方式更合理,其实很大程度上取决于现有产品的设计。也就是说,在导入功能安全之前,主控板和采集板的分工是什么?采集板有没有协助主控板进行算法处理,还是单纯的采集和传输?采集板有没有开发软件标定功能?主控板和采集板之间的通信带宽是否允许传输更多的原始数据,还是只能增加一些故障信息?主控板和采集板的硬件余量(RAM空间、ROM空间、CPU负载率等)分别还有多大?……这些都是需要考虑的因素。笔者最后综合考虑各方面因素,选择了在主控板完成对传感器的合理性故障诊断。
实施建议

既然与现有产品融合如此重要,那么到底应该怎么做呢?ISO 26262标准里其实提供了一个解决方案:从现有产品研发中获得输入。下面是几个例子:
  • 开发FSC需要的输入:

  • 开发TSC需要的输入:

  • 开发HSR需要的输入:

  • 开发SSR需要的输入:

以上这些内容可能平日里大家关注没那么多,但事实上ISO 26262标准隐含的要求就是功能安全要与现有产品相融合。这个思路本身挺好,但在项目实际过程中,常常会遇到另一个现实问题:现有产品文档严重缺失,无法提供关键有效的输入。稍微夸张一点说,它就是一个黑盒。这种情况下,就算功能安全想要主动去融合,实际操作起来也有很大的困难。所以,现有产品研发流程体系越完善,功能安全越容易落地。一般来说,如果CMMI或者A-SPICE达到Level 3,可以认为产品研发流程体系比较完善。

遇到上面这种情况怎么办?其实也没有更好的办法,只能是功能安全工程师投入更多的时间、精力,通过调查、访谈、甚至是逆向工程等方法,将缺失的信息补上。毕竟,与现有产品实现融合并不意味着功能安全就能量产落地,这只是需要解决的问题之一。但是,放弃与现有产品的融合就意味着功能安全的导入必然以失败而告终,这一点毋庸置疑。
To Be Continued

说明:

* 文章仅代表作者个人观点,不代表'仨人谈起'立场

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