本文來源：FMEA大師

功能安全涵蓋的系統

功能安全廣泛應用于多個行業，尤其是在涉及人類生命和環境保護的領域。這些系統的共同特點是：一旦發生故障，可能引發嚴重的安全事故，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：如自動駕駛、剎車控制、電池管理等關鍵功能。
• 工業控制系統：涵蓋機器人操作、工廠自動化以及傳輸設備。
• 航空航天系統：如飛行控制、導航系統等高精度安全領域。
• 醫療設備：包括心臟起搏器、輸液泵等直接關系生命的設備。

鐵路系統：如列車剎車和信號控制系統，保障運輸安全。

失效機制

系統故障是功能安全設計必須應對的首要挑戰。

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境條件對系統的破壞。

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

功能安全的實現依賴于一系列行業標準，這些標準為系統的設計、開發和驗證提供了完整框架：

IEC 61508：工業領域通用的功能安全標準，覆蓋系統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。

這些標準不僅規范了開發流程，還為企業提供了技術保障，確保在故障條件下系統能夠有效保護用戶。

安全等級：衡量功能安全的核心指標安全等級是評估系統安全性能的關鍵工具，涵蓋了汽車領域的ASIL和多行業通用的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。評估依據以下三個要素：

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

可控性（C）：駕駛員或系統對危險情況的控制能力。

高風險功能（如自動剎車系統）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，如普通工業設備。

• SIL 4：適用于高風險場景，如核電站控制系統或航空飛行系統。

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

ASIL與SIL的區別

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，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，通過明確的失效機制分析和嚴格的標準指導，確保系統在復雜環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，幫助企業應對技術挑戰，守護人類生命和環境安全。