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ISO 26262硬件随机失效的评估

2023-07-19 10:26 作者:华菱咨询有限公司  | 我要投稿

随机硬件失效的评估旨在从硬件整体设计的角度,即综合考虑不同类型硬件随机失效,确保硬件系统安全机制和设计的有效性。

ISO 26262对这一评估推荐了两个方法:

方法一: 使用概率的绝对值的度量, 即随机硬件失效概率度量(probabilistic metric for random hardware failures, PMHF),通过使用定量分析方法计算PMHF,其结果与目标值相比较的方法,评估是否违背所考虑的安全目标。

方法二: 独立评估每个单点和残余故障及每个双点故障是否导致违背所考虑的安全目标。

一般在实际应用中都采用第一种方法,即PMHF。关于PMHF计算公式网上有很多误解,在ISO 26262-10:2018,第8.3章节增加了有关PMHF计算的进一步解释。一般来讲,PMHF通用化计算公式如下:

PMHF=∑λSPF + ∑λRF + ∑λDPF_det × λDPF_latent × TLifetime

其中:

1、λSPF: 单点故障的失效率,λRF: 残余故障的失效率,λDPF_det: 双点故障的可探测失效率,λDPF_latent: 双点故障的潜伏失效率。

2、TLifetime: 车辆生命周期。

需要注意的是:

1、PMHF表示在汽车运行周期中每小时平均失效概率,包括了对单点失效,残余失效,可探测的以及残余的双点失效的综合量化衡量。

2、PMHF单位为FIT,属于失效率绝对值度量,而硬件架构度量指标SPFM,LFM单位为%,属于相对值度量。

3、除基本硬件随机基本故障的失效率以外,PMHF还需要考虑车辆生命周期(TLifetime)。

4、对于双点故障(A,B),最常见的组合是功能故障A和对应的安全机制B,当故障A发生且不被安全机制B探测,并不会立刻违背安全目标;但如果安全机制B也发生故障,将违背安全目标。

很对朋友搞不清楚为什么双点故障失效率计算是λDPF_det, λDPF_latent, TLifetime这三个因素的乘积?

其实该公式已经属于简化后的计算公式,在ISO 26262-10:2018对典型的双点故障不同的失效模式进行了分析,一共包含了4个Patterns,功能发生故障A且对应的安全机制B潜伏这种Pattern下,双点故障会在整个车辆生命周期永久潜伏,影响最大,因此故障A和故障B组合违背安全目标的每小时平均失效概率为λDPF_det, λDPF_latent, TLifetime这三个因素的乘积,双点故障失效计算因此也简化为该Pattern下的失效率,具体见ISO 26262-10:2018。

如果这部分数值较小,则可忽略,这也是为什么在很多计算中没有考虑这部分的原因。

此外,虽然失效率λ和PMHF单位均为FIT,属于绝对值度量,但二者意义完全不同,主要体现在以下几点:

针对级别不同

失效率: 单个硬件组件。

PMHF: 整个相关项硬件。

代表意义不同

1、失效率: 表示单位时间内单个硬件组件或零部件发生故障的次数或概率。

2、PMHF: 用于衡量硬件安全设计是否足够有效。具体来讲就是,相对于指定的ASIL等级要求,由于相关项的随机硬件故障而导致的安全目标被破坏的风险是否足够低。PMHF并不显示随机硬件故障发生的频率。即便一个硬件组件的故障率很高,但由于良好的硬件架构,包括安全机制,整体的PMHF也可能较低。

此外,随机硬件失效度量取决于相关项整体硬件,需要分析计算不同安全目标对应的PMHF值,并且符合规定的随机硬件失效率度量目标值:针对ASIL (B)、C或D的安全目标,必须为随机硬件失效导致违背每个安全目标的最大可能性定义定量目标值,其使用来源包括以下a)、b)或c):

a) 来自表6;

b) 来自值得信赖的相似设计原则的现场数据;

c) 来自应用于值得信赖的相似设计原则中的定量分析技术。


表6提供的PMHF定量目标值只是一种可能性,并不是唯一的依据。

这些来源于a)、b)或c)的定量目标值没有任何绝对的意义,仅有助于将一个新的设计与已有设计相比较。其目的是生成硬件可靠性设计指导,并获得设计符合安全目标的可用证据。

当没有其他来源可以确定随机硬件故障失效目标值,通常会选择表6提供的目标数据。

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