2. 功能安全与ISO 26262基础

好,咱们进入第二章。HARA,全称 Hazard Analysis and Risk Assessment,中文叫危害分析与风险评估。这玩意儿是整个功能安全开发的起点,也是决定你后续工作量大小的关键一步。

我见过不少团队,上来就急着写安全目标,结果写到一半发现场景没覆盖全,又回头补HARA,那叫一个痛苦。所以,咱们先把HARA的底子打扎实。

2.1 HARA的基本流程

HARA说白了就三步:识别危害 → 分析场景 → 评估风险。但每一步里面都有不少坑。

我个人习惯把流程拆成下面这张图,你们先看个全貌:

HARA基本流程图 HARA 基本流程 1. 功能定义 2. 危害识别 3. 场景分析 4. 风险评估(ASIL) 关键输出 • 危害事件清单 • 运行场景描述 • 安全状态定义 • ASIL等级 • 安全目标(初版) 迭代修正

你看,这流程不是线性的。做完风险评估,如果发现ASIL等级太高或者太低,你可能得回头调整场景定义,甚至重新审视危害识别是否遗漏。迭代,是HARA的常态。

2.2 危害识别

危害识别,就是找出系统在功能异常时,可能对人员造成伤害的那些情况。

注意,我说的是“功能异常”,不是“系统故障”。你想想看,一个功能本身设计没问题,但用户误操作或者环境干扰导致它不正常工作,这也算危害。

2.2.1 危害识别的输入

做危害识别之前,你得先搞清楚几件事:

  • 系统边界:哪些东西归你管,哪些不归你管?
  • 功能清单:系统到底有哪些功能?每个功能是干啥的?
  • 已知失效模式:比如传感器短路、通信超时、执行器卡滞。

我记得有一次,一个团队做线控制动系统的HARA,他们只考虑了“制动失效”这一个危害。我说,你们漏了“非预期制动”啊——车好好开着,突然自己刹停了,这危害不比刹不住小。所以,危害识别一定要正反两面都看。

2.2.2 常见的危害类型

我给大家列个表,这是我在项目里常用的分类:

危害类别 典型示例 后果
非预期功能激活 车辆无故加速、雨刮自动启动 碰撞、视线受阻
功能丧失 制动助力消失、转向助力消失 无法减速、无法转向
功能输出错误 显示车速比实际快20km/h 驾驶员误判
功能延迟 AEB制动指令延迟500ms 追尾
我的经验: 危害识别阶段不要怕“过度识别”。宁可多列几条后面再合并,也别漏掉。漏掉一个危害,可能意味着整车要重新走一遍安全流程,那成本就大了。

2.3 场景分析

危害识别完了,接下来就是场景分析。这一步很多人觉得简单,其实最容易翻车。

场景分析要回答三个问题:

  1. 什么时候这个危害会发生?(运行场景)
  2. 在什么环境下发生?(环境条件)
  3. 驾驶员/用户当时在干嘛?(操作状态)

2.3.1 运行场景

运行场景包括车辆的状态和周围环境。比如:

  • 车辆状态:静止、低速行驶、高速巡航、倒车、泊车
  • 道路类型:城市道路、高速公路、乡村小路、停车场
  • 环境条件:白天/黑夜、晴天/雨雪/雾、干燥/湿滑/结冰

我曾经在一个项目中,客户坚持认为“高速公路上不会有人突然横穿马路”,所以没把“行人横穿”纳入场景。结果呢?功能安全审核员直接给了个严重不符合项。你想想看,高速公路虽然概率低,但一旦发生就是致命事故。所以,场景分析要覆盖合理可预见的 misuse。

2.3.2 场景组合矩阵

实际项目中,我们通常用矩阵来组合场景。拿“非预期加速”这个危害举例:

车辆状态 道路类型 环境条件 场景描述
静止 停车场 白天、干燥 车辆在停车场静止,非预期加速撞向前方车辆或行人
低速行驶 城市道路 夜间、湿滑 车辆在拥堵路段低速跟车,非预期加速追尾前车
高速巡航 高速公路 白天、干燥 车辆以120km/h巡航,非预期加速导致失控
倒车 停车场 夜间、干燥 车辆倒车出库,非预期加速撞向后方行人
避坑指南: 我曾经见过一个团队,把所有场景组合列了200多个,结果评审的时候根本看不完。我的建议是:每个危害事件控制在5~10个典型场景,覆盖最恶劣、最常见、最容易被忽略的三种情况就够了。场景太多,反而会稀释你的注意力。

2.4 危害事件与安全状态

场景分析完成后,你要把“危害 + 场景”组合成一个完整的危害事件。比如:

“车辆在高速公路上以120km/h巡航时,由于驱动系统故障导致非预期加速,造成车辆失控的风险。”

然后,针对每个危害事件,你要定义安全状态。安全状态就是系统在检测到故障后,应该进入的、能避免或减轻危害的状态。

举个例子:

  • 危害:非预期加速
  • 安全状态:切断驱动扭矩,同时保持制动助力可用,让驾驶员能安全减速停车

这里有个细节:安全状态不是“直接断电”那么简单。你想想看,如果高速上直接切断动力,方向盘助力可能也没了,那更危险。所以,安全状态的设计要综合考虑整车安全。

2.5 小结

好了,这一章的内容就这些。HARA的核心就是:识别危害 → 分析场景 → 评估风险。每一步都有它的门道,尤其是场景分析,千万别偷懒。