在现代工业和技术系统中，功能安全（Functional Safety）是保障系统安全性的重要组成部分。它不仅是技术发展的需求，更是人类对风险控制的智慧体现。以下从安全生命周期、风险评估与管理以及安全完整性等级（SIL/ASIL）三个关键要素展开，帮助大家深入了解功能安全的核心内涵。
安全生命周期
安全生命周期（Safety Lifecycle）是功能安全的核心框架，它贯穿于系统的整个开发和运行过程，用以确保系统能够在合理可预见的情况下安全运行，并有效应对潜在的安全风险。国际功能安全标准（如IEC 61508和ISO 26262）明确规定了安全生命周期的各个阶段。
● 概念阶段
在系统设计初期，需要明确系统的安全目标和安全需求。这一阶段的关键任务是识别潜在风险并定义必要的安全措施。
● 开发阶段
开发阶段包括详细设计、硬件和软件开发以及系统集成。此时，设计人员需确保系统的架构和实现符合功能安全的要求。例如，在汽车行业，电子控制单元（ECU）的开发需要严格遵循ISO 26262标准。
● 验证与确认阶段
通过一系列测试和评估，验证系统是否达到预期的安全目标，并确认设计和实现是否完全符合安全需求。
● 运营与维护阶段
系统投入运行后，需持续监测其运行状态，记录和分析安全事件，并在必要时实施维护或升级，以确保系统在全生命周期内保持安全性。
● 退役阶段
当系统达到寿命终点时，其退役和处置过程也需要安全考量，避免因不当处理对环境或人员产生威胁。安全生命周期的系统性和闭环性是确保功能安全的基础，它将功能安全融入产品开发的每个阶段，最大程度地降低安全风险。
风险评估与管理
功能安全的核心目标是将风险控制在可接受范围内，而风险评估与管理则是实现这一目标的重要手段。其核心包括三个步骤：风险识别、风险评估和风险缓解。
● 风险识别
风险识别旨在找出系统中可能导致危险的潜在故障模式。例如，在工业自动化中，需要评估传感器失效或通讯中断可能引发的后果。
● 风险评估
风险评估通过定量或定性的方法分析风险的严重性和发生概率。通常使用的工具包括故障树分析（FTA）和失效模式与影响分析（FMEA）。风险的评估结果通常以风险矩阵呈现，用于直观展示风险的等级。
● 风险缓解
针对评估出的高风险，通过设计冗余、增加保护机制或采用故障检测和隔离技术等措施，降低风险的严重性或发生概率。例如，在电动车辆中，采用双回路制动系统是一种典型的风险缓解措施。有效的风险管理不仅依赖于技术手段，还需要建立健全的管理流程和安全文化。通过定期审查和改进风险管理措施，确保系统能够适应环境变化和新兴威胁。
安全完整性等级（SIL/ASIL）
安全完整性等级（Safety Integrity Level, SIL）和汽车安全完整性等级（Automotive Safety Integrity Level, ASIL）是功能安全中衡量系统安全要求的重要指标。它们用于定义系统在危险发生时的容错能力和应对措施的严格程度。
● SIL的定义与应用
SIL分为四个等级（SIL 1到SIL 4），等级越高，对系统的安全要求越严格。例如，在核电站中，安全关键设备通常需要达到SIL 3或以上的等级。SIL的确定过程主要依据风险评估结果，结合事故的严重性、发生概率以及人员暴露频率等因素。
● ASIL在汽车行业的应用
a. ASIL是ISO 26262标准中特有的等级划分，分为ASIL A到ASIL D四级。ASIL D是最严格的等级，通常适用于与生命安全直接相关的系统，如自动紧急制动系统（AEB）。ASIL的确定需要综合考虑以下三个方面：严重性（Severity）：事故后果的严重程度。
b. 暴露概率（Exposure）：处于危险条件下的可能性。
c. 可控性（Controllability）：驾驶员或系统对危险的应对能力。
通过将系统的每个组件划分到适当的ASIL等级，可以确保资源分配的合理性和功能安全目标的实现。
● SIL与ASIL的异同
虽然SIL和ASIL的适用领域不同，但它们的核心理念相通，均以风险评估为基础，通过分级管理优化安全资源的使用。
综上所述，功能安全以安全生命周期为框架，以风险评估与管理为手段，以安全完整性等级为量化标准，构建了一个系统性的安全保障体系。它不仅提升了技术系统的可靠性，还为人类创造了更安全的生活和工作环境。
本文转自：FMEA大师 - 聪脉信息，转载此文目的在于传递更多信息，版权归原作者所有。如不支持转载，请联系小编demi@eetrend.com删除。
