4. 危害识别与风险评估在DAS中的落地

在驾驶辅助系统(DAS)的SOTIF工程中,危害识别与风险评估不是一次性动作,而是贯穿概念、开发、验证与运行阶段的持续活动。ISO 26262的HARA回答“功能失效会造成多大伤害”,ISO 21448的SOTIF则进一步追问“功能正常但性能不足或场景理解错误时,是否仍会产生不合理风险”。两者在Bosch的工程实践中并非彼此替代,而是通过明确的接口协同工作。

HAZOP与STPA:两种危害识别方法的定位差异

HAZOP(危险与可操作性分析)以“引导词+设计意图”的方式系统扫描偏差。在DAS中,典型引导词包括“无/过小/过大/反向/过早/过晚/持续”。例如对AEB的“制动请求”这一设计意图,可导出“无制动请求”“制动请求过晚”“制动请求过大”等偏差,再结合车辆状态与场景条件判断后果。HAZOP的优点是结构化、可追溯、便于跨专业评审,适合对已知功能链路做穷举式检查;局限在于它依赖设计意图的完整描述,对“功能正常但场景超出设计假设”这类SOTIF问题覆盖不足。

STPA(系统理论过程分析)从控制结构出发,先建立“控制器—执行器—被控过程—反馈”的控制回路,再识别不安全控制动作(UCA)。在DAS中,控制器可能是ACC纵向控制、LKA横向控制或感知融合模块,被控过程是车辆运动状态,反馈来自传感器与驾驶员。STPA关注的是控制动作在特定上下文下是否不安全,例如“ACC在弯道中保持过高设定车速”本身不是失效,但在曲率大、附着低时构成UCA。STPA更适合发现组件交互、模式切换、人机共驾边界中的SOTIF危害,但需要与HARA的风险参数结合才能完成ASIL或风险等级判定。

DAS危害识别与风险评估:HAZOP / STPA / HARA / SOTIF 接口 HAZOP 偏差扫描 设计意图:AEB 制动请求 引导词:无 / 过小 / 过大 / 过晚 偏差 → 原因 → 后果 输出:危害事件清单 示例:制动请求过晚 → 碰撞速度过高 STPA 控制结构分析 控制器:ACC / LKA / 融合模块 控制动作:加速 / 制动 / 转向 反馈:传感器 + 驾驶员状态 输出:UCA 与致因场景 示例:弯道保持高设定车速 → 横向控制不足 Bosch HARA ↔ SOTIF 接口 HARA:S/E/C → ASIL 等级 SOTIF:场景暴露度 + 可控性 共同输入:危害事件 + 运行场景 输出:安全目标 / 性能边界 场景级危害分析:运行场景 × 危害事件 场景要素:道路 / 天气 / 交通 危害事件:碰撞 / 偏离 / 误制动 分类:功能失效 / 性能不足 SOTIF 相关危害事件分类 区域1:已知不安全 功能失效 + 已知场景 区域2:未知不安全 性能不足 + 未知场景 区域3:已知安全 验证覆盖充分

场景级危害分析:把危害事件放回运行场景

场景级危害分析的核心,是避免孤立地评价某个功能,而是把“危害事件”与“运行场景”做交叉。Bosch常用做法是建立场景要素矩阵:道路几何(直道、弯道、坡道、匝道)、环境条件(昼/夜、雨/雾、逆光)、交通参与者(前车、cut-in、行人、骑行者)、自车状态(车速、载荷、传感器可用性)。对每个危害事件,标注其可能出现的场景组合,并给出暴露度E、严重度S、可控性C的初步估计。

以ACC“未识别静止前车”为例,若仅在高速公路直道、白天、干燥路面评估,暴露度较低;但若扩展到黄昏逆光、弯道出口、前车静止排队,暴露度与可控性都会显著恶化。此时HARA给出的ASIL等级可能仍为B或C,但SOTIF分析会进一步指出:该危害事件在“逆光+弯道”场景下属于区域2(未知不安全),需要通过场景扩展测试与感知性能边界分析来收敛。

SOTIF相关危害事件分类:区域模型的实际用法

ISO 21448用四个区域描述危害事件:区域1为已知不安全,通常由功能失效或已知性能不足导致;区域2为未知不安全,是SOTIF活动的重点;区域3为已知安全,已通过验证确认;区域4为未知安全,属于理论上的安全余量。工程上不必追求区域4,而应把区域2持续转化为区域3。

分类时建议同时记录三个字段:危害事件描述、触发条件(功能失效/性能不足/场景超出假设)、当前验证状态。例如“LKA在车道线磨损路段误触发转向”属于性能不足导致的区域2;“AEB因雷达遮挡未触发”属于功能失效导致的区域1。两者后续措施不同:前者需要扩充场景库与感知边界测试,后者需要诊断与降级策略。

Bosch HARA与SOTIF分析的接口

在Bosch流程中,HARA与SOTIF分析共享同一份危害事件清单,但使用不同的评估维度。HARA输出安全目标与ASIL等级,SOTIF输出性能边界、场景覆盖度与残余风险。接口的关键在于:HARA的“可控性C”需要引入驾驶员在环的响应时间与场景复杂度;SOTIF的“暴露度E”需要与HARA的暴露度定义保持一致,避免同一场景在两套分析中得出矛盾结论。

实际操作中,可建立一张接口表,字段包括:危害事件ID、HARA的S/E/C与ASIL、SOTIF的区域分类、触发条件、验证活动、残余风险接受准则。例如某AEB危害事件HARA评定为ASIL B,SOTIF区域为区域2,则验证活动应包含逆光、湿滑、弯道等场景的感知性能测试,并以“漏检率低于设定阈值”作为残余风险接受准则。该表不是额外文档,而是HARA与SOTIF工作产品的连接件,确保安全目标与性能边界在同一场景语境下闭合。

HAZOP适合“已知功能链路”的偏差穷举,STPA适合“控制交互与场景边界”的UCA识别;两者输出汇入同一危害事件清单,再由HARA与SOTIF分别评估,最终通过接口表统一安全目标与性能边界。