功能安全：从应用到标准的全面解析

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imgtec.eetrend.com, Dec. 27, 2024 –

功能安全涵盖的系统

功能安全广泛应用于多个行业，尤其是在涉及人类生命和环境保护的领域。这些系统的共同特点是：一旦发生故障，可能引发严重的安全事故，因此功能安全成为其设计中的核心要求。

主要应用包括：

• 汽车系统：如自动驾驶、刹车控制、电池管理等关键功能。

• 工业控制系统：涵盖机器人操作、工厂自动化以及传输设备。

• 航空航天系统：如飞行控制、导航系统等高精度安全领域。

• 医疗设备：包括心脏起搏器、输液泵等直接关系生命的设备。

• 铁路系统：如列车刹车和信号控制系统，保障运输安全。

失效机制

系统故障是功能安全设计必须应对的首要挑战。

其主要失效机制包括：

• 硬件失效：如电子元件老化、机械部件损坏。

• 软件失效：由程序错误或用户误操作导致的功能异常。

• 外部因素：如高温、电磁干扰或振动等环境条件对系统的破坏。

为降低这些风险，功能安全通常采用风险分析工具（如FMEA）和冗余设计，确保即使某些组件失效，系统仍能以安全方式运行或进入保护模式。

功能安全的关键标准

功能安全的实现依赖于一系列行业标准，这些标准为系统的设计、开发和验证提供了完整框架：

• IEC 61508：工业领域通用的功能安全标准，覆盖系统从设计到退役的全生命周期，提出了安全完整性等级（SIL）的分级要求。

• ISO 26262：专注于汽车电子电气系统功能安全，基于汽车安全完整性等级（ASIL）定义了设计和验证准则。

这些标准不仅规范了开发流程，还为企业提供了技术保障，确保在故障条件下系统能够有效保护用户。