技術干貨 | 汽車功能安全：ISO 26262-2018 的框架探秘

　　當汽車從機械時代邁入智能時代，電子電氣系統的復雜度呈指數級增長——L3級自動駕駛系統包含超千萬行代碼，線控制動系統的信號鏈路涉及20余個電子控制單元(ECU)。在此技術背景下，ISO 26262-2018作為汽車功能安全的“黃金法則”，通過全生命周期管理框架，為智能汽車建立了從芯片到整車的安全防護體系。本文將結合自動駕駛、車聯網等前沿場景，探討這一標準的框架邏輯與實踐要點。
 

　　一、標準邏輯及框架邏輯
 

　　1安全生命周期管理：標準覆蓋汽車設計至報廢的全生命周期，各階段均配置相應活動與任務，以確保功能安全需求達成。
 

　　2ASIL等級評估：ASIL確定基于危害的嚴重性、暴露概率及可控性三項要素，通過綜合分析潛在危險情況，明確對乘客、行人及其他道路使用者的最壞影響，據此為不同風險等級的系統或組件制定對應安全要求。
 

　　3基于風險的安全需求工程：通過HARA方法識別產品潛在危害并評估風險，依據評估結果確立整體安全目標，再將安全目標分解為功能安全需求與非功能安全需求，確保需求覆蓋全部安全相關維度，且可經測試、驗證追溯至上層安全目標。
 

　　二、核心框架：全生命周期的安全閉環
 

　　標準確立了貫穿汽車安全全生命周期的管理理念，其覆蓋范圍包含管理、開發、生產、運行、服務及報廢等關鍵階段，并在各階段配置相應管理要求。該標準框架以功能安全管理為基礎，圍繞概念階段、產品研發(涵蓋系統級、硬件級、軟件級)、生產與操作規范、支持過程、基于ASIL的安全分析及配套導則等維度展開技術架構。下文將系統解析標準核心章節的技術內涵。
 

　　1. 術語體系：構建安全領域的 “世界語”
 

　　這一部分在2018版中進一步提升了術語和定義的準確性及清晰度。術語體系如同在標準解讀前開啟的理解之門，通過統一行業專業術語，為后續標準內容的理解和應用奠定了基礎。
 

　　實踐價值：某自動駕駛公司在開發自動泊車系統時，借助標準術語體系明確區分“傳感器誤檢導致的失效”(歸屬預期功能安全范疇)與“控制器軟件跑飛”(歸屬傳統功能安全范疇)，有效規避需求定義歧義。
 

　　2功能安全管理：從 “流程管控” 到 “數據驅動”
 

　　功能安全管理階段猶如駕駛汽車時的方向盤，該階段是對整個汽車電子電氣系統功能安全方向的把控。通過把相關安全指標的量化，并依據量化指標制定較為精準的決策。
 

　　組織架構與權責分配：需明確權責邊界，杜絕因職責不清導致的安全管理盲區；
 

　　計劃協同與風險預見：功能安全計劃與質量保證計劃需形成雙向協同機制，覆蓋全生命周期風險預見，強化前瞻性技術儲備；
 

　　人員能力建設：建立動態能力提升機制，確保人員資質與培訓體系適配技術演進需求；
 

　　審核評估標準化：需細化審核評估技術指標，形成量化評估模型與可追溯的改進閉環。
 

　　3概念階段：場景化危害分析的突破
 

　　概念階段作為汽車E/E系統功能安全設計的起點，主要的安全活動如下圖所示：
 

　　危害分析與風險評估需實現多維場景覆蓋，即從傳統“功能維度”拓展至“場景維度”。同時，系統初始架構設計需兼容未來技術升級路徑與功能擴展需求，為后續研發提供技術基準，其工作質量直接影響系統功能安全水平。
 

　　工程實踐：需遵循ISO 21448(預期功能安全標準)要求，針對系統預期功能不足引發的不可接受風險，依據車輛的實際預期用途、運行場景及環境條件，界定多維使用場景與受限場景邊界。
 

　　4系統級開發：架構安全的 "雙重保險"
 

　　在產品研發的系統階段，標準對系統層面的設計、開發及驗證提出多維度要求。該階段基于概念階段確定的安全目標與需求，對技術需求進行可執行性細化——即需求需滿足可實現、可設計、可驗證原則，并通過軟硬件層級實現。
 

　　系統階段包含開發階段與系統集成驗證階段：
 

　　開發階段：聚焦技術安全概念(TSC)的開發與驗證；
 

　　集成驗證階段：涵蓋軟硬件集成測試及安全確認，需在前期開發完成后啟動。
 

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　　硬件級開發：從 “可靠性”到 “可診斷性”
 

　　硬件級開發流程以系統需求為基準，依次執行以下技術路徑：
 

　　(1)需求分解與安全定義：拆解系統需求，明確安全目標及ASIL等級；
 

　　(2)架構設計與器件選型：基于可靠性原則開展冗余設計，完成架構設計并執行車規級元器件選型；
 

　　(3)電路設計與驗證：實施詳細電路設計及仿真驗證，確保功能與性能達標；
 

　　(4)樣品測試與迭代優化：制作原型件并通過功能、性能、可靠性測試，持續收集反饋并實施迭代優化；
 

　　(5)量產準備與質量管控：建立量產工藝規范，通過過程數據監控實現持續改進。
 

　　基于標準要求，需集成內置自測(BIST)、故障檢測電路等安全機制，實現故障實時監測與定位精度提升，提升系統安全性與維護效率，硬件階段其技術路徑如下圖所示。
 

6軟件級開發：應對 “代碼爆炸”的安全范式
 

　　功能安全軟件級開發以需求分析為起點，將系統級技術安全需求轉化為軟件安全需求并明確ASIL等級。隨后進行架構設計與代碼實現，依次開展單元測試、集成測試等多輪驗證，通過形式化驗證與故障注入測試確保安全機制有效性。最終與硬件集成完成聯合調試，并通過持續優化迭代完善系統。同時，依托全生命周期需求追溯與代碼管控，構建全生命周期安全管控體系，為汽車軟件安全構建技術屏障。
 

　　軟件階段安全活動如下圖所示。
 

7生產與運維
 

　　在項目安全管理階段，需基于開發成果對技術相關項實施確認評審、審核及評估，并歸檔形成安全檔案集。完成上述技術確認后，發布生產許可文件，標志著產品具備量產準入資質。生產運行及報廢過程旨在建立維護安全要素的全周期管控體系，通過制定工藝規范與操作指南，確保安全部件在全生命周期內的功能安全。
 

　　典型應用：生產追溯體系——需構建“芯片-電路板-整車”三級溯源架構。例如某工廠采用區塊鏈技術記錄ECU焊接工藝參數及測試數據，實現全生命周期數據溯源與防篡改。
 

8.支持過程：筑造隱形支柱
 

　　在汽車功能安全中，功能安全支持過程雖不直接參與產品開發，卻是確保整個功能安全體系穩定運行的關鍵環節，猶如汽車的隱形支柱，默默支撐起安全大廈。支持過程的活動如下圖所示。它們貫穿于汽車開發的全生命周期，與各個開發環節緊密相連。它通過對工具、文檔、變更和人員等方面的有效協同機制，為功能安全提供了堅實的保障，確保功能安全管理要求的有效落實。
 

9安全分析與ASIL等級分解
 

　　安全分析活動需貫穿概念階段、系統階段及軟硬件階段的開發全流程。根據安全目標ASIL等級差異，需選擇適配的安全分析方法。ASIL等級分解作為ISO 26262的核心策略，通過將高等級安全需求合理分配至多個子系統，實現開發復雜度與成本的有效控制。
 

　　10應用導則：從 “標準解讀” 到 “實戰指南”
 

　　ISO 26262 第 10 部分是功能安全領域價值的指南性內容，不具強制約束效力。它詳細闡釋標準核心概念，以實際案例展示如何確立安全目標、劃分安全完整性等級，助力理解其他部分。適用于安全相關電子電氣系統，能幫從業者深入掌握標準，推動功能安全工作開展 。
 

　　11新增：Part 11 對半導體產業的重塑
 

　　ISO 26262-2018 的 Part 11 將半導體設計納入功能安全管理范疇，聚焦汽車電氣與電子系統的半導體層面。該部分為半導體設計、生產及測試全流程提供技術規范，它為半導體開發、生產、測試等環節提供詳盡指引，助力企業滿足功能安全需求，例如規范芯片設計中的故障檢測與容錯機制，確保半導體在復雜工況下可靠運行，降低汽車因半導體失效引發的安全風險。
 

　　其中一些典型實踐應用，如芯片設計中IP核安全認證的需求，針對跨國團隊分布式開發的協同，以及針對量產階段監控，比如建立芯片現場失效數據反饋機制等。
 

　　三、總結與展望：
 

　　ISO 26262-2018 不僅是一套合規性框架，更是智能汽車時代的安全技術創新指南。在車企聚焦算力、算法與數據的競爭格局下，功能安全已成為隱藏在技術冰山之下的基石 ——其價值未必直接體現為用戶感知價值，卻是所有創新可行性的前提條件。
 

　　未來，隨著標準的持續演進與技術的深度融合，汽車功能安全將從 “后置驗證”走向“前置設計”，從 “單點管控”走向 “系統協同”。這一進程中，真正的挑戰不僅是技術的突破，更是安全文化在研發、生產、運維全鏈條的滲透 —— 畢竟，可靠的解決方案，最好是 “從一開始就做對”。