ГОСТ Р ИСО 26262-10-2014. Национальный стандарт Российской Федерации. Дорожные транспортные средства. Функциональная безопасность. Часть 10. Руководящие указания по ИСО 26262

Примечание - Существует два источника множественных сбоев:

• сбои, которые могут привести к нарушению цели безопасности, но для их предотвращения существуют механизмы безопасности;
• сбои, которые сами по себе не могут привести к нарушению цели безопасности, но которые вносят вклад в сценарий множественного отказа.

В зависимости от источника множественного сбоя, охват вида отказа по отношению к множественным сбоям может варьироваться.

\lambda_{MPF,det} — интенсивность отказов от «множественных обнаруживаемых сбоев». \lambda_{MPF,det} = \lambda_{MPF} \times K_{FMC,MPF} .

\lambda_{MPF,det} — вклад обнаруживаемых множественных сбоев в общую интенсивность отказов.

\lambda_{MPF,pl} — интенсивность отказов от «множественных воспринимаемых или скрытых сбоев».

Fper — доля \lambda_{MPF,pl} , которая воспринимается водителем.

\lambda_{MPF,l} — интенсивность отказов от «множественных скрытых сбоев».

\lambda_{MPF,l} — вклад множественных скрытых сбоев в общую интенсивность отказов.

\lambda_{MPF,p} — интенсивность отказов от «множественных воспринимаемых сбоев».

\lambda_{MPF,p} — вклад множественных воспринимаемых сбоев в общую интенсивность отказов.

\lambda_{MPF} — интенсивность отказов от «множественных сбоев».

Рисунок 9 — Классификация категорий отказов и расчет соответствующих интенсивностей отказов

8.1.9 Расчет интенсивности отказов от множественных сбоев, связанных с механизмами безопасности на основе программного обеспечения от случайных отказов аппаратных средств

Хотя систематические сбои программного обеспечения и аппаратных средств в настоящем стандарте количественно не определяются, интенсивность отказов может быть рассчитана для случайных отказов аппаратных средств аппаратных ресурсов, поддерживающих выполнение механизмов безопасности на основе программного обеспечения от случайных отказов аппаратных средств.

Если на этих аппаратных ресурсах совместно реализуются функции, которые могут непосредственно нарушить цель безопасности, то выбираются модели сбоев так, чтобы отразить данную ситуацию и рассмотреть возможные зависимые отказы.

8.2. Пример оценки интенсивности остаточных отказов и метрики локального одиночного сбоя

8.2.1 Общие положения

Данный пример демонстрирует способ оценки интенсивности остаточных отказов \lambda_{RF,Sensor} , интенсивности одиночных отказов \lambda_{SPF} и локализованной версии метрики MSPFM одиночных сбоев датчика. В данном примере значение датчика сравнивается со значением другого датчика, которые оба измеряют ту же физическую величину и имеют известные допуски. Значения датчика A_Master используются функцией применения. Значения другого датчика, A_Checker, используются исключительно для подтверждения значений датчика A_Master.

Такой контроль выполняется в соответствии с требованиями приложения D ИСО 26262-5, либо как «проверка обоснованности датчика», либо как «сравнение/голосование на входе».

В данном примере классифицируются и оцениваются только сбои датчика A_Master. Отказы датчика A_Checker не рассматриваются.

Так как датчик A_Master имеет определенный механизм безопасности, то все остальные сбои, которые могут нарушить цель безопасности и которые не контролируются (т.е. нарушение цели безопасности не предотвращается), классифицируются как остаточные сбои. Интенсивность одиночных отказов \lambda_{SPF} (по определению) равна нулю.

8.2.2 Технические требования обеспечения безопасности для датчика A_Master

Граница безопасной эксплуатации датчика A_Master показана на рисунке 10 и считается заданной в данном примере (ее вывод из цели безопасности здесь не обсуждается). Она может быть выражена с помощью следующих терминов:

\mu_{SafRel,A,min} = \text{Максимум }(C_{PVSG};v \times (1 + a)) ,

где CPVSG — постоянная величина;

\mu_{SafRel,A,min} — связанная с безопасностью нижняя граница датчика A_Master;

v — измеряемая физическая величина;

a — постоянная величина.

Связанный с безопасностью отказ датчика происходит, когда

m_{A,Master} \geq \mu_{SafRel,A,min} ,

где mA,Master — значение, получаемое от датчика A_Master.

Требование безопасности заключается в обнаружении и управлении связанным с безопасностью отказом датчика A_Master в течение времени сбоеустойчивости TSenA.

На рисунке 10 по оси X откладывается измеряемое значение реальной физической величины v, а по оси Y значение mA,Master, полученное от датчика A_Master. Пунктирная линия показывает возвращаемое значение идеального датчика (т.е. датчик с нулевым допуском) в качестве эталона. Сплошная линия показывает \mu_{SafRel,A,min} . Если значение mA,Master, получаемое от датчика A_Master, находится на или выше сплошной линии, то может произойти нарушение цели безопасности.

1 — связанная с безопасностью нижняя граница \mu_{SafRel,A,min} датчика A_Master; 2 — возвращаемое значение идеального датчика с нулевым допуском (как эталон); 3 — сбои с возможным нарушением цели безопасности

Рисунок 10 — Граница безопасной эксплуатации датчика A_Master

8.2.3 Описание механизма безопасности

Элементами механизмов безопасности являются датчик A_Checker и аппаратный монитор, который состоит из микроконтроллера с встроенным программным обеспечением. Программа сравнивает значения двух датчиков друг с другом, с периодом времени, значение которого меньше времени сбоеустойчивости TSenA. Оценка проводится следующим образом:

\Delta_{A} = m_{A,Master} - m_{A,Shecker}

Если \Delta_{A} \geq \Delta_{Max} , то значение состояния отказа ИСТИНА.

Если значение состояния отказа ИСТИНА, то выполняется переход в безопасное состояние.

В этом алгоритме:

mA,Master — значение, полученное от датчика A_Master;

mA,Shecker — значение, полученное от датчика A_Checker;

\Delta_{Max} — предопределенный константный максимальной порог, использующийся в качестве критерия прохождения/непрохождения.

Предполагается, что датчики имеют следующие известные допуски:

mA,Master = v +/- CA,Master; mA,Shecker = v +/- CA,Shecker,

где mA,Master — значение, полученное от датчика A_Master;

mA,Shecker — значение, полученное от датчика A_Checker;

CA,Master — постоянная величина, представляющая допуск датчика A_Master;

CA,Shecker — постоянная величина, представляющая допуск датчика A_Checker;

v — измеряемая физическая величина.

Значение \Delta_{Max} выбрано так, что отказ датчика A_Master, который может нарушить цель безопасности, обнаруживается. Для предотвращения выявления ложных отказов, \Delta_{Max} выбран с учетом допусков каждого датчика и других допусков, объединенных в CA,other, например, связанных с влиянием выполнения измерения в разное время:

\Delta_{Max} \geq C_{A,Master} + C_{A,Shecker} + C_{A,other} .

При таком подходе, наихудшим случаем необнаружения отказа является:

где \mu_{A,Master,wc} — наихудший случай порога обнаружения, т.е. максимальное значение mA,Master датчика A_Master, которое не обнаруживается как отказ;

mA,Shecker — значение, полученное от датчика A_Checker;

\Delta_{Max} — предопределенный константный максимальной порог, использующийся в качестве критерия прохождения/непрохождения;

v — измеряемая физическая величина.

Каждое значение mA,Master более \mu_{A,Master,wc} классифицируется как отказ датчика.

В зависимости от значений допуска, возможны различные сценарии выявления отказов. Два примера представлены на рисунках 11 и 12.

1 — связанная с безопасностью нижняя граница \mu_{SafRel,A,min} датчика A_Master; 2 — возвращаемое значение идеального датчика с нулевым допуском (как эталон); 3 — наихудший случай порога обнаружения \mu_{A,Master,wc} ; 4 — двойные обнаруживаемые сбои; 5 — обнаруживаемые сбои, не нарушающие цели безопасности; 6 — остаточные сбои

Рисунок 11 — Пример 1 наихудшего случая порога обнаружения (слишком высокий)

На рисунке 11 указателями показаны три области.

Область 5 — «Обнаруживаемые сбои, не нарушающие цели безопасности». Это сбои, обнаруживаемые механизмом безопасности, так как они находятся выше наихудшего случая порога обнаружения \mu_{A,Master,wc} , но само по себе не приводят к нарушению цели безопасности, потому что они ниже связанной с безопасностью нижней границы \mu_{SafRel,A,min} .

Область 4 — «Двойные обнаруживаемые сбои». Эти сбои могут привести к нарушению цели безопасности, но они обнаруживаются и смягчаются механизмом безопасности. Они находятся выше наихудшего случая порога обнаружения \mu_{A,Master,wc} и связанной с безопасностью нижней границы \mu_{SafRel,A,min} . Природа двойственности таких сбоев объясняется тем, что для возможного нарушения цели безопасности необходимы и отказ механизма безопасности и отказ датчика.

Область 6 — «Остаточные сбои». Это сбои не обнаруживаются механизмом безопасности и могут непосредственно привести к нарушению цели безопасности. Область \mu_{SafRel,A,min}<\mu_{A,Master,wc} для v \in [v_{1},v_{2}] лежит ниже наихудшего случая порога обнаружения \mu_{A,Master,wc} , но выше связанной с безопасностью нижней границы \mu_{SafRel,A,min} .

1 — связанная с безопасностью нижняя граница \mu_{SafRel,A,min} датчика A_Master; 2 — возвращаемое значение идеального датчика с нулевым допуском (как эталон); 3 — наихудший случай порога обнаружения \mu_{A,Master,wc} ; 4 — двойные обнаруживаемые сбои; 5 — обнаруживаемые сбои, не нарушающие цели безопасности

Рисунок 12 — Пример 2 наихудшего случая порога обнаружения (MSPFM,Sensor = 100%)

В случае, представленном на рисунке 12, худший случай порога обнаружения \mu_{A,Master,wc} всегда меньше связанной с безопасностью нижней границы \mu_{SafRel,A,min} . В данном случае интенсивность остаточных отказов равна нулю, и локальная метрика одиночных сбоев MSPFM,Sensor датчика равна 100%.

8.2.4 Оценка примера 1, описанного на рисунке 11

8.2.4.1 Общие положения

Из рисунка 11 видно, что существуют условия, при которых значения наихудшего случая порога обнаружения \mu_{A,Master,wc} выше значений связанной с безопасностью нижней границы \mu_{SafRel,A,min} датчика A_Master:

для v \in [v_{1},v_{2}] : \mu_{SafRel,A,min} \leq \mu_{A,Master,wc} .

Для определения интенсивности остаточных отказов \lambda_{RF,Sensor} и MSPFM,Sensor в этих условиях необходим дальнейший анализ, пример которого приведен ниже. В приложений D ИСО 26262-5 установлены следующие виды отказов:

Таблица 2

Пример видов отказов датчика

В этом примере оценивается только постоянное значение m константных отказов (в диапазоне). Для полной оценки интенсивности остаточных отказов датчика и MSPFM,Sensor необходимо оценить все другие виды отказов.

Для анализа выделяем три различных сценария константных сбоев для датчика (см. рисунок 13):

1. константное значение датчика m > m2;

2. константное значение датчика m < m1;

3. константное значение датчика m1 <= m <= m2.

1 — связанная с безопасностью нижняя граница \mu_{SafRel,A,min} датчика A_Master; 2 — возвращаемое значение идеального датчика с нулевым допуском (как эталон); 3 — наихудший случай порога обнаружения \mu_{A,Master,wc} .

Рисунок 13 — Сценарии константных сбоев

Влияние константного сбоя датчика на уровне системы зависит от текущей физической величины v, например, константный сбой со значением m2 может нарушить цель безопасности для физической величины v <= v2. Для значений v > v2 этот сбой не нарушит цель безопасности. В последующем анализе, вероятность pRF сбоя быть остаточным сбоем оценивается с учетом порогов обнаружения, а также физических величин v и распределения их вероятностей.

8.2.4.2 Сценарий 1. Сбой из-за константного значения датчика при m > m2

Если v <= v2, сбой может нарушить цель безопасности (см. рисунок 14). Отклонение датчика, однако, всегда выше наихудшего случая порога обнаружения \mu_{A,Master,wc} , так как связанный с безопасностью отказ датчика обнаруживается и обрабатывается вовремя. Каждый сбой является обнаруживаемым двойным сбоем. Вероятность pRF остаточного сбоя в случае v <= v2 равна нулю.

1 — связанная с безопасностью нижняя граница \mu_{SafRel,A,min} датчика A_Master; 2 — возвращаемое значение идеального датчика с нулевым допуском (как эталон); 3 — наихудший случай порога обнаружения \mu_{A,Master,wc} ; 4 — двойные обнаруживаемые сбои

Рисунок 14 — Классификация константных сбоев при m > m2 для v <= v2

Если v > v2 сбой не всегда может нарушить цель безопасности (см. рисунок 15). Если сбой может нарушить цель безопасности (область 6 на рисунке 15), то он будет выше наихудшего случая порога обнаружения и выявлен вовремя. При этом некоторые сбои (области 4 и 5 на рисунке 15) не могут считаться безопасными, даже если v > v2, и потому они не могут привести к нарушению цели безопасности, но у них есть возможность нарушить цель безопасности, если v <= v2. Некоторые из этих сбоев лежат выше наихудшего случая порога обнаружения и обнаруживаются (область 4 рисунка 15). Вероятность pRF остаточного сбоя в случае v > v2 равна нулю.

1 — связанная с безопасностью нижняя граница \mu_{SafRel,A,min} датчика A_Master; 2 — возвращаемое значение идеального датчика с нулевым допуском (как эталон); 3 — наихудший случай порога обнаружения \mu_{A,Master,wc} ; 4 — обнаруживаемые сбои, не нарушающие цели безопасности; 5 — необнаруживаемые сбои, не нарушающие цели безопасности; 6 — двойные обнаруживаемые сбои

Рисунок 15 — Классификация константных сбоев при m > m2 для v > v2

Константные сбои при m > m2 могут нарушить цель безопасности, если v <= v2, поэтому они не могут считаться безопасными сбоями. Поскольку все сбои обнаруживаются и обрабатываются до того, как они могут привести к нарушению цели безопасности, они являются обнаруживаемыми двойными сбоями, поэтому вероятность pRF_stuck@m>m2 остаточного сбоя для константных сбоев при m > m2 равна нулю.

8.2.4.3 Сценарий 2. Сбой из-за константного значения датчика при m < m1

Константный сбой при с m < m1 представлен на рисунке 16. Данные сбои являются безопасными сбоями, так как они не могут привести к связанным с безопасностью отказам, поскольку они всегда ниже наихудшего случая порога обнаружения для всего диапазона физических значений v. Таким образом, результирующая вероятность pRF_stuck@m<m1 остаточного сбоя для всего диапазона физической величины v равна нулю.

1 — связанная с безопасностью нижняя граница \mu_{SafRel,A,min} датчика A_Master; 2 — возвращаемое значение идеального датчика с нулевым допуском (как эталон); 3 — наихудший случай порога обнаружения \mu_{A,Master,wc} ; 4 — необнаруживаемые безопасные сбои; 5 — обнаруживаемые безопасные сбои

Рисунок 16 — Классификация константных сбоев при m < m1

8.2.4.4 Сценарий 3. Сбой из-за константного значения датчика при m \in [m_{1},m_{2}]

Возможное нарушение цели безопасности и обнаружение константного сбоя при m \in [m_{1},m_{2}] зависят от текущего значения физической величины v (см. рисунок 17), то есть вероятность нарушения цели безопасности зависит от текущего значения v в момент сбоя. Вероятность константного остаточного сбой p_{RF_stuck@m \in [m1,m2]} вычисляется для трех различных интервалов значений v в момент возникновения сбоя:

• v < v1;
• v1 <= v <= v2; и
• v > v2.

1 — связанная с безопасностью нижняя граница \mu_{SafRel,A,min} датчика A_Master; 2 — возвращаемое значение идеального датчика с нулевым допуском (как эталон); 3 — наихудший случай порога обнаружения \mu_{A,Master,wc} ; 4 — двойные обнаруживаемые сбои; 5 — сбои, не нарушающие цель безопасности, но остающиеся необнаруживаемыми; 6 — остаточные сбои

Рисунок 17 — Классификация константных сбоев при m \in [m_{1},m_{2}]

Для каждого из этих условий, вероятность остаточного сбоя вычисляется отдельно. Результирующая вероятность остаточного сбоя рассчитывается с использованием значения этих трех вероятностей.

В зависимости от текущего значения v, сбои могут быть обнаруживаемыми двойными сбоями (область 4), остаточными сбоями (область 6) или не имеющими возможность нарушить цель безопасности (область 5).

где p_{RF_stuck@m \in [m1,m2]} — вероятность того, что константное значение m сбоя датчика при m \in [m_{1},m_{2}] проявляется в виде остаточного сбоя;

p_{RF_stuck@m \in [m1,m2],v<v1} — вероятность того, что константное значение m сбоя датчика при m \in [m_{1},m_{2}] проявляется в виде остаточного сбоя, если v < v1 в момент сбоя;

p_{v<v1} — вероятность того, что v < v1 в момент сбоя;

p_{RF_stuck@m \in [m1,m2],v1 \leq v \leq v2} — вероятность того, что константное значение m сбоя датчика при m \in [m_{1},m_{2}] проявляется в виде остаточного сбоя, если v1 <= v <= v2 в момент сбоя;

p_{v1 \leq v \leq v2} — вероятность того, что v1 <= v <= v2 в момент сбоя;

p_{RF_stuck@m \in [m1,m2],v>v2} — вероятность того, что константное значение m сбоя датчика при m \in [m_{1},m_{2}] проявляется в виде остаточного сбоя, если v > v2 в момент сбоя;

p_{v>v2} — вероятность того, что v > v2 в момент сбоя;

pv<v1 + pv1<=v<=v2 + pv>v2 = 1.

Если v < v1, то константные отказы могут нарушить цель безопасность, но обнаруживаются вовремя. Вероятность p_{RF_stuck@m \in [m1,m2],v<v1} остаточного сбоя равна нулю.

Если v > v2, то константные отказы не имеют возможность нарушить цель безопасность, но они не обнаруживаются. Поэтому рано или поздно значение v окажется между v1 и v2, p_{RF_stuck@m \in [m1,m2],v>v2} = p_{RF_stuck@m \in [m1,m2],v1 \leq v \leq v2} .

Если v1 <= v <= v2, то вероятность p_{RF_stuck@m \in [m1,m2],v1 \leq v \leq v2} остаточного сбоя равна нулю.

Задача точного определения вероятности достаточно долгого пребывания в области остаточных сбоев, что может привести к нарушению цели безопасности, является нетривиальной. Она может зависеть от таких параметров, как:

• динамическое поведение физической величины v и ее соответствующее распределение вероятностей, например, значение температуры является скорее статической величиной тогда, как значение углового положения работающего электродвигателя является скорее динамического величиной;
• распределение вероятностей значений v в v \in [v_{1},v_{2}] ;
• время реакции программы наблюдения, например, из-за времен фильтрации. В рассматриваемом примере одиночного события с \Delta_{A} \geq \Delta_{Max} достаточно для обнаружения отказа датчика и переключения в безопасное состояние. Однако обычно счетчик ошибок реализуется так, что необходимо более одного события для оценки отказа датчика и переключения в безопасное состояние. Восстановление счетчика ошибок, например сброс счетчика ошибок, как только обнаружено одно не связанное с безопасностью событие (в данном примере это будет соответствовать \Delta_{A}<\Delta_{Max} ), может оказать существенное влияние на способность программы наблюдения обнаруживать отказы, которая резко снижается;
• необходимое число измеряемых отклонений связанного с безопасностью датчика, которое может привести к нарушению цели безопасности. Кроме того, может представлять интерес число обоснованных измерений, которые должны быть выполнены между двумя измеряемыми отклонениями связанного с безопасностью датчика, так чтобы цель безопасность больше не нарушалась.

Если точная подробная информация о каждом влияющем параметре не доступна, то есть все основания использовать экспертную оценку и инженерные практики (например, используя равномерное распределение для неизвестных распределений вероятностей) для получения консервативной оценки.

Оценив вероятности pRF,stuck@m>m2, pRF,stuck@m<m1 и p_{RF,stuck@m \in [m1,m2]} , может быть рассчитана вероятность pRF,stuck@m константного остаточного сбоя датчика:

p_{RF,stuck@m} = p_{RF,stuck@m<m1} \times p_{m<m1} + p_{RF,stuck@m \in [m1,m2]} \times p_{m1 \leq m \leq m2} + p_{RF,stuck@m>m2} \times p_{m>m2} ,

где: pm<m1 — вероятность константного отказа при m < m1;

pm1<=m<=m2 — вероятность константного отказа при m1 <= m <= m2;

pm>m2 — вероятность константного отказа при m > m2;

pm<m1 + pm1<=m<=m2 + pm>m2 = 1.

8.2.4.5 Окончательная оценка интенсивности остаточных отказов

Если каждый соответствующий вид отказа FMi оценивать так же, как описано выше, то общая вероятность PRF,Sensor сбоя датчика, проявляющегося как остаточный сбой, может быть вычислено по формуле:

p_{RF,Sensor} = \sum_{i} p_{FM,l} \times p_{RF,FM,l} ,

где: pFM,l — вероятность вида отказа FMi;

PRF,FM,l — вероятность этого вида отказа FMi, проявляющегося как остаточный сбой;

\sum_{i} p_{FM,l} = 1 .

Зная эту вероятность, можно оценить интенсивность остаточных отказов, как:

\lambda_{RF,Sensor} = p_{RF,Sensor} \times \lambda_{Sensor} ,

а также значение MSPFM,Sensor

M_{SPFM,Sensor} = 1 - \lambda_{RF,Sensor}\lambda_{Sensor} = 1 - p_{RF,Sensor} .

8.2.4.6 Улучшение SPFMSensor

Эффективным способом снижения остаточной интенсивности отказов датчика является снижение величины \Delta_{Max} . Снижение \Delta_{Max} может быть выполнено без значительного увеличения ложного обнаружения отказов при следующих условиях:

• распределение вероятностей допусков может показать, что оцениваемый сценарий наихудшего случая крайне маловероятен. Таким образом, вероятность ложной тревоги достаточно низка, и поэтому допустима;
• повторное проектирование системы может привести к улучшению значения допуска.

Следует отметить, что в данном примере оцениваются только сбои датчика, но не сбои в оставшейся части канала с датчиком. Неисправность разделяемых ресурсов аппаратных средств, которая может привести к неисправной работе обоих датчиков или которая могла бы исказить значения обоих датчиков, например, АЦП микроконтроллера, оценивается отдельно. Кроме того, выполняется анализ зависимых отказов, как указано в разделе 7 ИСО 26262-9 (Анализ зависимых отказов).

8.3. Об аппаратных средствах

8.3.1 Применение настоящего стандарта для микроконтроллеров

Микроконтроллеры являются неотъемлемой частью современных Э/Э автомобильных систем. Они могут быть разработаны в качестве общеиспользуемого элемента безопасности (ОЭБ, см. раздел 9).

Сложность их создания преодолевается применением объединенных качественных и количественных методов анализа безопасности частей и подчастей микроконтроллера, выполняемых на соответствующем уровне абстракции, т.е. от блок-схемы до уровня списка соединений и топологии во время стадий формирования концепции и разработки изделия.

В приложении A представлены руководящие указания и не исчерпывающий перечень примеров применения настоящего стандарта для микроконтроллеров.

В приложении A описан метод для расчета интенсивности отказов микроконтроллеров, в том числе, как рассматривать постоянные и кратковременные сбои.

Приложение A включает в себя примеры:

• анализа зависимых отказов;
• предотвращения систематических отказов при проектировании микроконтроллера;
• верификации механизмов безопасности микроконтроллера; а также
• выполнения автономного анализа микроконтроллера на уровне системы.

8.3.2 Методы анализа системы безопасности

В приложении B обсуждаются методы анализа видов сбоев системы, включая индуктивный и дедуктивный анализ, и приведен пример анализа дерева сбоев.

8.3.3 Продолжительность воздействия при расчете вероятностной метрики для случайных отказов аппаратных средств (PMHF)

Как описано в 9.4.2.3 ИСО 26262-5, количественный анализ представляет свидетельства о том, что целевые значения требования 9.4.2.1 ИСО 26262-5 были достигнуты. Как показано в 9.4.2.3 ИСО 26262-5, этот количественный анализ учитывает продолжительность воздействия в случае двойных сбоев.

На основе примечания 2 к 9.4.2.3 ИСО 26262-5 продолжительность воздействия начинается с момента возникновения сбоя и включает в себя:

• интервал обнаружения множественно сбоя, связанный с каждым механизмом безопасности, или срок службы автомобиля, если сбой не отображается водителю (скрытый сбой);
• максимальную продолжительность поездки (в случае, если водителю предлагается остановиться в безопасном режиме); и
• средний интервал времени нахождения автомобиля в автомастерской (в случае, если водитель предупрежден о необходимости ремонта автомобиля).

Следующий пример демонстрирует один из способов учета продолжительности воздействия. В данном примере предполагается, что требуемая функциональность (блока задачи «m») контролируется механизмом безопасности «sm».

Значение вероятностной метрики MPMHF случайных отказов аппаратных средств, с учетом условной вероятности того, что отказ блока задачи происходит при условии отказа механизма безопасности, может быть рассчитана по формуле:

,

где MPMHF — значение вероятностной метрики случайных отказов аппаратных средств (PMHF);

\lambda_{m,RF} — интенсивность остаточных отказов требуемой функциональности (блока задачи «m»);

\lambda_{m,DPF} — интенсивность двойных отказов блока задачи «m»;

TLifetime — срок жизни транспортного средства;

\lambda_{sm,DPF,latent} — интенсивность скрытых двойных отказов механизма безопасности «sm»;

\lambda_{sm,DPF,detected} — интенсивность обнаруживаемых двойных отказов механизма безопасности «sm»;

\tau_{SM} — интервал выявления множественных сбоев механизма безопасности «sm».

Если величина терма \lambda_{m,RF} \times \lambda_{sm,DPF,detected} \times \tau_{SM} , представляющего вероятность отказа задачи, в сочетании с отказом соответствующего механизма безопасности в одном \tau_{SM} , очень мала [например, если величина \tau_{SM} одного порядка с длительностью одной поездки (даже с \lambda_{m,DPF} = \lambda_{sm,DPF,latent} = 1000FIT вклад <= 10-12 1/ч в данном примере)], то ею можно пренебречь, упростив предыдущую формулу:

M_{PMHF} = \lambda_{RF} + 0,5 \times \lambda_{m,DPF} \times \lambda_{sm,DPF,latent} \times T_{Lifetime} .

Если условная вероятность не применяется, например порядок отказа не имеет значения, то формула упрощается до:

M_{PMHF} = \lambda_{RF} + \lambda_{m,DPF} \times \lambda_{sm,DPF,latent} \times T_{Lifetime} .

9. Общеиспользуемый элемент безопасности

9.1. Разработка общеиспользуемого элемента безопасности

В автомобильной промышленности разрабатываются общеиспользуемые элементы для различных применений и для различных заказчиков. Эти общие элементы могут разрабатываться независимо различными организациями. В таких случаях формируются предположения о требованиях и проекте, включая требования к системе безопасности, которые определяются для элемента на более высоких уровнях проектирования и внешним по отношению к элементу проектом.

Разработанный таким образом элемент называют общеиспользуемым элементом безопасности (ОЭБ). ОЭБ является связанным с безопасностью элементом, который не разрабатывается для конкретного устройства. Это означает, что он не разрабатывается для конкретного транспортного средства.

ОЭБ может быть системой, множеством систем, подсистемой, компонентом программного обеспечения, компонентом аппаратных средств или частью. Примеры ОЭБ включают: системные контроллеры, электронные блоки управления, микроконтроллеры, программное обеспечение, реализующее коммуникационный протокол, или компонент программного обеспечения AUTOSAR.

ОЭБ не может быть устройством, так как разработка устройства всегда выполняется для конкретного транспортного средства, предназначенного для серийного производства. Если ОЭБ является системой, то эта система не разрабатывается для конкретного транспортного средства и поэтому не является устройством.

ОЭБ отличаются от квалифицированных компонентов, описанных в разделе 12 ИСО 26262-8 (Квалификация компонентов программного обеспечения) и раздела 13 ИСО 26262-8 (Квалификация компонентов аппаратных средств), следующим:

• ОЭБ разрабатывается на основе предположений в соответствии с настоящим стандартом. Он предназначен для использования в ряде различных устройств, если в процессе интеграции ОЭБ может быть установлено подтверждение соответствия сформированных для него предположений;
• квалификация компонентов программного обеспечения и аппаратных средств рассматривает вопрос об использовании уже существующих элементов для устройства, разрабатываемого в соответствии с настоящим стандартом. Эти компоненты не обязательно предназначены для повторного использования либо разработаны в соответствии с настоящим стандартом.

Таблица 3 описывает предполагаемое использование квалификации, ОЭБ и подтверждение проверкой в эксплуатации для различных элементов программного обеспечения.

Классификация компонентов программного обеспечения в таблице 3 выполнена в соответствии с требованиями, описанными в 7.4.6 ИСО-26262-6.

Таблица 3

Классификация компонентов программного обеспечения

При разработке ОЭБ применяемые действия по обеспечению безопасности настраиваются, как описано в 6.4.5.6 ИСО 26262-2. Такая настройка разработки ОЭБ не означает, что какая-либо стадия жизненного цикла системы безопасности может быть опущена. Если некоторые стадии не выполняются при разработке ОЭБ, то они будут выполнены в процессе разработки устройства.

УПБА для ОЭБ означает способность ОЭБ соответствовать предполагаемым требованиям безопасности, определенным для данного значения УПБА. Следовательно, УПБА определяет требования настоящего стандарта, которые применяются для разработки этого ОЭБ.

Таким образом, разработка ОЭБ выполняется на основе предположений, требуемой функциональности и используемого контекста, включающего в себя внешние интерфейсы. Эти предположения устанавливаются таким образом, чтобы охватить наибольшее множество элементов так, чтобы ОЭБ мог в дальнейшем использоваться во многих различных, но похожих устройствах. Если некоторые стадии не выполняются при разработке ОЭБ, то они будут выполнены в процессе разработки устройства.

Подтверждение соответствия этих предположений устанавливается в контексте самого устройства в процессе интеграции ОЭБ.

Можно построить устройство из множества ОЭБ, непосредственно взаимодействующих друг с другом. В этом случае обоснованность выполнения предположений одного ОЭБ устанавливается с учетом его взаимодействий.

Если подтверждение соответствия предположений, лежащих в основе разработки ОЭБ, не может быть установлена во время интеграции ОЭБ в устройство, то должны быть сделаны изменения либо в ОЭБ, либо в устройстве в соответствии с требованиями раздела 8 ИСО 26262-8 (Управление изменениями).

9.2. Сценарии использования

9.2.1 Общие положения

Разработка ОЭБ включает формирование предположений для предварительных условий соответствующей стадии разработки изделия, например, для компонента программного обеспечения, который представляет собой часть проекта архитектуры программного обеспечения, такой стадией является подстадия, описанная в разделе 7 ИСО 26262-6. Нет необходимости формировать предположения для всех предварительных условий, например, для плана обеспечения безопасности.

На рисунке 18 показана связь между предположениями и разработкой ОЭБ. Разработка ОЭБ может начинаться на определенном иерархическом уровне требований и проекта. Каждая часть информации о требованиях или предварительных условиях проекта предварительно определяется со статусом «предполагаемая».

Рисунок 18 — Связь между предположениями и разработкой ОЭБ

Корректная реализация требований к ОЭБ (полученных из предполагаемых требований более высокого уровня и предположений о внешнем по отношению к ОЭБ проекте) будет верифицирована в процессе разработки ОЭБ.

Корректная реализация требований к ОЭБ (выведенных из предполагаемых требований более высокого уровня и предположений внешнего по отношению к ОЭБ проекта) будут верифицированы в ходе разработки ОЭБ. Подтверждение соответствия этих требований и предположений в таком случае устанавливается в процессе разработки устройства.

Аналогично, действия по верификации демонстрируют, что разработанный ОЭБ, на любом уровне, согласуется с требованиями контекста, где они используются. Например, если используется компонент программного обеспечения, разработанный как общеиспользуемый, то верификация спецификации программного обеспечения может продемонстрировать, что требования спецификации проектирования архитектуры программного обеспечения выполнены. Такой акт о проверке может быть получен, если разработка ОЭБ завершена, а разработка устройства достигает стадии, на которой формулируются требования к элементу системы безопасности.

Некоторые типичные примеры ОЭБ приведены ниже, а именно: система, компонент аппаратных средств и компонент программного обеспечения.

9.2.2 Разработка системы как общеиспользуемого элемента безопасности

В настоящем пункте показано, как настройка концепции ОЭБ применяется к новой Э/Э системе, которая может быть интегрирована разными производителями транспортных средств.

Пусть для данного примера система реализует следующую функциональность: по соответствующим запросам водитель при определенных состояниях автомобиля может как активизировать некоторую функцию, так и отключать ее. Последовательность операций приведена на рисунке 19.

Примечания

1 В зависимости от конкретной природы ОЭБ может потребоваться некоторая дополнительная настройка требований.

2 В зависимости от конкретной природы ОЭБ некоторые требования частей 3 и 4 не могут быть применены, поэтому они применяются лишь частично.

3 Хотя все разделы настоящего стандарта не представлены на рисунке 19, но это не означает, что они не применяются.

Рисунок 19 — Разработка системы как ОЭБ

Шаг 1a. Определение области применения ОЭБ

На основе предположений разработчик ОЭБ определяет цель, функционал и внешние интерфейсы ОЭБ.

Примерами таких предположений об области применения ОЭБ могут быть:

• система предназначена для автомобилей с полной массой до 1800 кг;
• система предназначена для переднеприводных автомобилей;
• система предназначена для максимального наклона дороги на 32%;
• система имеет интерфейсы с другими внешними системами, чтобы получить необходимую информацию об автомобиле;
• функциональные требования:
• система активизирует функцию по запросу водителя при определенных состояниях автомобиля;
• система отключает функцию по запросу водителя.

Шаг 1b. Предположения о требованиях безопасности к ОЭБ

Для разработки ОЭБ необходимо сделать предположения по определению устройства, целям безопасности устройства и соответствующим требованиям функциональной безопасности, связанным с функциональностью ОЭБ, для того, чтобы определить технические требования безопасности ОЭБ.

Примерами предположений о требованиях к функциональной безопасности, определяемых для ОЭБ могут быть:

• система не активизирует функцию при высокой скорости автомобиля (УПБА x);
• система не отключает функцию, если запрос водителя не обнаружен (УПБА y).

Для достижения предполагаемых целей безопасности определяются конкретные предположения о контексте.

Примерами предположений о контексте ОЭБ могут быть:

• внешний источник будет предоставлять информацию для требуемого УПБА, позволяющую системе обнаруживать надлежащее состояние транспортного средства (УПБА x);
• внешний источник будет предоставлять информацию о запросе водителя для требуемого УПБА (УПБА y).

Шаг 2. Разработка ОЭБ

Если технические требования безопасности сформированы из предполагаемых требований к функциональной безопасности устройства, то ОЭБ разрабатывается в соответствии с требованиями настоящего стандарта.

Шаг 3. Результаты работы

В конце разработки ОЭБ должны быть получены результаты, которые показывают, что сформированные технические требования безопасности выполняются. Вся необходимая информация о результатах работы затем поступает к интегратору устройства, в том числе требования к безопасности ОЭБ и предположения, сделанные о контексте.

Шаг 4. Интеграция ОЭБ в устройство

В процессе разработки устройства определяются цели безопасности и требования функциональной безопасности. Требования функциональной безопасности устройства согласовываются с требованиями функциональной безопасности, предполагаемыми для ОЭБ, чтобы установить их обоснованность.

В случае несоответствия предположения для ОЭБ, начиная с анализа влияния, реализуется технология управления изменениями в соответствии с требованиями раздела 8 ИСО 26262-8 (Управление изменениями). Возможные результаты включают в себя:

• несоответствие может считаться приемлемым в связи с достижением цели безопасности, и никакие действия не предпринимаются;
• несоответствие может оказать влияние на достижение цели безопасности и привести к необходимости изменения определения устройства либо концепции функциональной безопасности;
• несоответствие может оказать влияние на цель безопасности и привести к необходимости изменения в общем компоненте безопасности (включая, возможно, изменение самого компонента).

9.2.3 Разработка компонента аппаратных средств как общеиспользуемого элемента безопасности

9.2.3.1 Общие положения

В настоящем пункте пример микроконтроллера, представленного в приложении A, используется в качестве примера компонента аппаратных средств, разрабатываемого как ОЭБ. Последовательность действий процесса разработки приведена на рисунке 20.

Примечания

1 В зависимости от конкретной природы ОЭБ может потребоваться некоторая дополнительная адаптация требований.

2 В зависимости от конкретной природы ОЭБ некоторые требования части 5 не могут быть применены, поэтому они применяются лишь частично.

3 Хотя все разделы настоящего стандарта не представлены на рисунке 20, но это не означает, что они не применяются.

Рисунок 20 — Разработка компонента аппаратных средств как ОЭБ

9.2.3.2 Шаг 1. Предположения на уровне системы

Разработка микроконтроллера (см. рисунок 20), как ОЭБ, начинается (шаг 1) с предположения атрибутов и требований на уровне системы в соответствии с 6.4.5.6 ИСО 26262-2.

Данная стадия может быть разбита на две подстадии (1a и 1b) на основе анализа некоторых справочных приложений. Эти требования являются предполагаемыми для предварительных условий при разработке изделия аппаратных средств (таблица A.1 ИСО 26262-5); примеры см. ниже.

9.2.3.3 Шаг 1a. Предположения о технических требованиях безопасности

Ниже приведены некоторые примеры предполагаемых технических требований безопасности, созданные для рассматриваемого примера микроконтроллера.

Предположения о технических требованиях безопасности (шаг 1a):

a) отказы памяти команд процессора ослабляются механизмом(ами) безопасности аппаратного средства, по крайней мере, до целевого значения (например, 90%), определенного для метрики одиночного сбоя на уровне части аппаратного средства (может быть также выражено в терминах требуемого ОД);

b) вклад микроконтроллера в суммарную вероятность нарушения цели безопасности составляет не более 10% от допустимой вероятности для соответствующего УПБА;

c) микроконтроллер реализует безопасное состояние, определяемое как включение низкого уровня на все выходы управления вводом-выводом, когда запускается сброс;

d) любые реализованные механизмы безопасности, связанные с выполняемой функцией, завершают ее менее чем за 10 миллисекунд (задаваемая часть времени сбоеустойчивости);

e) интерфейсы отладки микроконтроллера не используются во время связанной с безопасностью эксплуатации. Таким образом, любые сбои в логике отладки будут считаться безопасными сбоями;

f) присутствует модуль защиты памяти, чтобы обеспечить возможность разделения запрограммированных задач с различными значениями УПБА.

Значение УПБА задается на данном шаге.

9.2.3.4 Шаг 1b. Предположения о проектировании на уровне системы

Ниже представлены некоторые примеры внешних по отношению к ОЭБ предположений о проектировании на уровне системы:

a) система будет реализовывать механизм безопасности для источника питания микроконтроллера для обнаружения видов отказов, связанных с повышенным и пониженным напряжениями;

b) система будет реализовывать механизм безопасности на основе обрабатываемого методом окна сторожевого устройства, внешнего по отношению к микроконтроллеру, для обнаружения отказов синхронизации или последовательности программы микроконтроллера;

c) будет выполняться программно реализованный тест для обнаружения скрытых сбоев в механизме безопасности микроконтроллера, реализующем обнаружение и коррекцию ошибок (SM4);

d) тест на основе программного обеспечения (SM2) выполняется при включении зажигания для проверки отсутствия скрытых сбоев при логическом контроле последовательности программы процессора (SM1).

9.2.3.5 Шаг 2. Разработка аппаратных средств

На основании этих решений (предполагаемые технические требования к системе безопасности и предположения, связанные с внешним проектом по отношению к ОЭБ) в соответствии с требованиями ИСО 26262-5 разрабатывается ОЭБ (шаг 2) и формируются все соответствующие результаты работы. Например, оценка нарушения цели безопасности из-за случайных отказов аппаратных средств (см. результат работы, представленный в 9.5.1 ИСО 26262-5) осуществляется рассмотрением предположений ОЭБ, включающих любые значения интенсивности отказов во времени (FIT), найденные в предполагаемых технических требованиях к системе безопасности. На основе предположений ОЭБ в соответствии с ИСО 26262-9 выполняется анализ безопасности и анализ зависимых отказов внутренних по отношению к микроконтроллеру.

Для микроконтроллера в примере A.3.5 требование безопасности a) выполняется, потому что метрика одиночного сбоя памяти превышает целевое значение 90%, определенное на уровне части аппаратного средства (99,8%, постоянные сбои и 99,69% кратковременные сбои). Предположение c) о проекте системы реализуется механизмом безопасности SM4.

9.2.3.6 Шаг 3. Результаты работы

В конце разработки микроконтроллера (шаг 3) системному интегратору предоставляется необходимая информация о результатах работы, которая включает следующие документы: предполагаемые требования, предположения, связанные с внешним проектом по отношению к ОЭБ и соответствующие результаты, полученные в соответствии с настоящим стандартом (например, отчет о вероятности нарушения цели безопасности из-за случайных отказов аппаратных средств).

9.2.3.7 Шаг 4. Интеграция ОЭБ в устройство

Если разработанный как ОЭБ микроконтроллер рассматривается в контексте стадии разработки аппаратных средств устройства, то выполняется обоснованность выполнения всех предположений для ОЭБ, включая предполагаемые технические требования к системе безопасности ОЭБ и предположения, связанные с внешним проектом по отношению к ОЭБ (этап 4). Вполне вероятно, что будут возникать несоответствия между предположениями для ОЭБ и требованиями к системе. Например, разработчик устройства может принять решение не применять предполагаемый внешний компонент. Как следствие, оценка нарушения цели безопасности из-за случайных отказов аппаратных средств, выполненная разработчиком ОЭБ, не может больше соответствовать устройству.

В случае несоответствия предположения для ОЭБ, начиная с анализа влияния, выполняется технология управления изменениями в соответствии с требованиями раздела 8 ИСО 26262-8 (Управление изменениями). Возможные результаты включают в себя:

• несоответствие может считаться приемлемым в связи с достижением цели безопасности, и никакие действия не предпринимаются;
• несоответствие может оказать влияние на достижение цели безопасности и привести к необходимости изменения концепции функциональной безопасности либо технических требований к системе безопасности;
• несоответствие может оказать влияние на достижение цели безопасности и привести к необходимости изменения в общем компоненте безопасности (включая, возможно, изменение самого компонента);
• несоответствие может оказать влияние на достижение цели безопасности, поэтому пересчитываются метрики безопасности, и если пересчитанные метрики показывают, что проект отвечает целям системы, то в изменениях нет необходимости.

9.2.4 Разработка компонента программного обеспечения как общеиспользуемого элемента безопасности

9.2.4.1 Общие положения

В настоящем пункте представлены различные шаги применения концепции ОЭБ для новых среднего или низкого уровня компонент программного обеспечения. Последовательность действий процесса разработки приведена на рисунке 21.

Примечания

1 В зависимости от конкретной природы ОЭБ может потребоваться некоторая дополнительная адаптация требований.

2 В зависимости от конкретной природы ОЭБ некоторые требования части 6 не могут быть применены, поэтому они применяются лишь частично.

3 Хотя все разделы настоящего стандарта не представлены на рисунке 21, но это не означает, что они не применяются.

Рисунок 21 — Разработка компонента программного обеспечения как ОЭБ

9.2.4.2 Шаг 1a. Предположения об области применения компонента программного обеспечения как ОЭБ

На данном шаге устанавливаются соответствующие предположения о цели компонента программного обеспечения, его границах, окружении и функциональных возможностях.

Примерами таких предположений являются:

• программный компонент интегрируется в заданную многоуровневую архитектуру программного обеспечения;
• любые возможные взаимовлияния, вызванные компонентом программного обеспечения, обнаруживаются и обрабатываются его окружением;
• компонент программного обеспечения обеспечивает выполнение функций, представленных в списке функциональных требований программного обеспечения.

9.2.4.3 Шаг 1b. Предположения о требованиях к безопасности для компонента программного обеспечения

На шаге 1b формируются предположения на основе требований к безопасности более высокого уровня, которые могут влиять на программный компонент, чтобы для него вывести требования к безопасности. Например, если заданный набор данных, обрабатываемый компонентом программного обеспечения, характеризуется высоким уровнем полноты безопасности (УПБА x), то в результате требованиями к безопасности программного обеспечения, задаваемыми для ОЭБ, могут быть:

• компонент программного обеспечения должен обнаруживать любые повреждения следующих входных данных: список входных данных (УПБА x);
• компонент программного обеспечения должен предупреждать о следующих состояниях ошибок: список состояний ошибок (УПБА x);
• для любого обнаруженного состояния ошибки по умолчанию должно возвращаться значение статуса сбоя (УПБА x);
• компонент программного обеспечения должен возвращать получаемые результаты контроля циклическим избыточным кодом и статус (УПБА x).

9.2.4.4 Шаг 2. Разработка компонента программного обеспечения

Как только необходимые предположения о компоненте программного обеспечения явно установлены, то в соответствии с требованиями ИСО 26262-6 разрабатывается ОЭБ для его значения УПБА (УПБА x в данном примере). Формируются все соответствующие результаты работы для последующей интеграции в различных контекстах, в том числе результаты работы, связанные с верификацией предполагаемых требований к безопасности программного обеспечения.

9.2.4.5 Шаг 3. Интеграция компонента программного обеспечения в новом конкретном контексте

Перед интеграцией компонента программного обеспечения с другими компонентами программного обеспечения в новом конкретном контексте выполняется подтверждение соответствия всех предположений для этого ОЭБ в рассматриваемом контексте. Такое подтверждение соответствия выполняется для предполагаемых требований безопасности программного обеспечения с их значениями УПБА и для всех предположений, сделанные о цели, границах, окружении и функциональных возможностях компонента программного обеспечения (см. 9.2.4.2 и 9.2.4.3).

В случае, если некоторые предположения рассматриваемого компонента программного обеспечения не соответствуют этому новому контексту, то инициируется анализ влияния в соответствии с требованиями раздела 8 ИСО 26262-8 (Управление изменениями). Возможные результаты анализа влияния включают в себя:

• несоответствия являются приемлемыми для достижения требований безопасности, применяемых на уровне проектирования архитектуры программного обеспечения, и никаких дальнейших действий не предпринимается;
• несоответствия влияют на достижение требований безопасности, применяемых на уровне проектирования архитектуры программного обеспечения. В зависимости от конкретного случая применяется технология управления изменениями в соответствии с требованиями раздела 8 ИСО 26262-8 (Управление изменениями) либо для компонента программного обеспечения, либо для требований к безопасности, применяемых на уровне проектирования архитектуры программного обеспечения.

Примечание - В случае если интеграция компонента программного обеспечения в конкретный проект архитектуры программного обеспечения приводит к проблеме совместимости связанных с безопасностью элементов программного обеспечения, для которых определены различные значения УПБА, то должны быть выполнены критерии совместимости элементов в соответствии с требованиями раздела 6 ИСО 26262-9 (Критерии совместимости элементов) или, в противном случае, элементам с низкими значениями УПБА будут определены более высокие значения УПБА.

10. Пример подтверждения проверкой эксплуатацией

10.1. Общие положения

В данном разделе в качестве примера описаны устройство и требования к нему. Цель безопасности, его значение УПБА и последующие требования приведены для иллюстрации подтверждения проверкой эксплуатацией, определенной в разделе 14 ИСО 26262-8 (подтверждение проверкой эксплуатацией). Данный пример не отражает применение настоящего стандарта для аналогичного реального примера.

10.2. Определение устройства и определение кандидата, проверенного эксплуатацией

Изготовитель транспортного средства хочет интегрировать новую функциональность в новый автомобиль. В рассматриваемом примере устройство, реализующее эту функциональность, состоит из датчиков, одного электронного блока управления, включающего в себя готовые аппаратные средства и программное обеспечение, необходимые для реализации функциональности, и один исполнительный механизм.

Некорректность выполнения функциональности оценивается изготовителем транспортного средства значением УПБА, равным C. Соответствующая цель безопасности, из которой получаем в качестве требования функциональной безопасности значение УПБА, равное C, которое определяется для электронного блока управления.

Поставщик электронного блока управления предлагает использовать уже существующий электронный блок управления.

Анализируются различия между предыдущим использованием электронного блока управления и его предполагаемым использованием в новом применении. Анализ показывает, что программное обеспечение должно быть модифицировано для реализации новых функциональных возможностей изменением данных калибровки, но аппаратные средства электронного блока управления могут быть использованы без изменений. Поставщик намерен для аппаратных средств электронного блока управления заменить демонстрацию соответствия требованиям ИСО 26262-5 подтверждением проверкой эксплуатацией. Поэтому аппаратные средства электронного блока управления становятся кандидатом, проверяемым эксплуатацией.

10.3. Анализ изменений

Для установления доверия проверке эксплуатацией, поставщик выполняет анализ изменений проверенного эксплуатацией кандидата.

Этот анализ показывает, что не было никаких изменений, которые могли бы оказать влияние на безопасность поведения проверенного эксплуатацией кандидата, с самого начала его производства.

Более того, анализ показывает, что различия между предыдущим использованием проверенного эксплуатацией кандидата и его целевым использованием не имеют никакого влияния на безопасность, так как:

• граничные значений параметров кандидата находятся внутри заданных пределов;
• предыдущее окружение интеграции требует такого же поведения техники; и
• причина и следствия на границе кандидата одинаковы в предыдущем и будущем окружении интеграции.

10.4. Целевые значения для проверки эксплуатацией

Чтобы установить доверие к подтверждению проверкой эксплуатацией, поставщик оценивает общее количество часов работы проверенного эксплуатацией кандидата. Поставщик также анализирует эксплуатационные данные за период технического обслуживания для любого связанного с безопасностью события, то есть любое сообщение о событии, которое могло бы вызвать или способствовать нарушению цели безопасности, или требование безопасности, относящееся к целевому использованию кандидата в новом устройстве.

Выполняется оценка всей истории обслуживания с учетом количества произведенных транспортных средств со встроенным, проверенным эксплуатацией кандидатом, датой производства и данных о типичном использовании транспортного средства в данном сегменте рынка (количество часов вождения автомобиля в год).

История обслуживания включает информацию о возвращении в процессе эксплуатации различных транспортных средств, оснащенных проверяемым эксплуатацией кандидатом, связанную с:

• гарантийными претензиями;
• анализами дефектов в процессе эксплуатации; или
• возвращением бракованных частей от производителей транспортных средств.

На дату начала разработки аппаратных средств устройства, результаты такого анализа показывают, что связанных с безопасностью событий в процессе эксплуатации не происходило. Общее количество часов вождения, по оценкам, меньше целевого значения, определенного для статуса «проверен эксплуатацией» для значения УПБА, равного C, но удовлетворяет интервалу периода технического обслуживания, определенному в 14.4.5.2.5 ИСО 26262-8.

Выводы:

• разработчики устройства могут далее взять на себя ответственность, что для аппаратных средств электронного блока управления результаты проверкой эксплуатацией можно предварительно предсказать;
• для получения статуса «проверен в эксплуатации» необходимо постоянно собирать информацию в процессе эксплуатации (см. 14.4.5.2.5 ИСО 26262-8 и 14.4.5.2.6 ИСО 26262-8).

11. О декомпозиции значений УПБА

11.1. Цель декомпозиции значений УПБА

Целью декомпозиции УПБА является применение избыточности, чтобы соответствовать цели безопасности для систематических отказов. Декомпозиция УПБА может привести к избыточным требованиям и к реализации этих соответствующих декомпозированных значений УПБА достаточно независимыми элементами.

11.2. Описание декомпозиции значений УПБА

Декомпозиция значений УПБА связана с распределением избыточных требований безопасности для достаточно независимых элементов устройства. Избыточность в данном контексте не обязательно подразумевает классическое модульное резервирование (см. 2.94 ИСО 26262-1).

Пример - Центральный процессор электронного блока управления может контролироваться избыточным контрольным процессором, оба из которых независимо друг от друга способны инициировать заданное безопасное состояние, даже если контрольный процессор не может выполнять функциональные требования, определенные для электронного блока управления.

Декомпозицию значений УПБА можно рассматривать только в контексте систематических отказов, то есть в рамках методов и мер, применяемых для снижения вероятности таких отказов. При декомпозиции значений УПБА требования к оценке метрик архитектуры аппаратных средств и оценке нарушения цели безопасности из-за случайных отказов аппаратных средств остаются неизменными (см. 5.4.5 ИСО 26262-9).

Пример - Декомпозиция со значением УПБА B(D) не означает, что целевое значение УПБА, равное D, для оценки метрик архитектуры аппаратных средств декомпозируется на отдельные целевые значения УПБА, равные B, для каждого элемента аппаратных средств. Как указано в 8.2 ИСО 26262-5, целевые значения могут быть распределены элементам аппаратных средств, но такие целевые значения назначаются индивидуально на основе анализа, начинающегося на уровне аппаратных средств всего устройства. На уровне устройства целевая метрика применяется в соответствии с целью безопасности.

В декомпозированной таким образом архитектуре соответствующая цель безопасности нарушается только тогда, когда оба элемента одновременно нарушают декомпозированные для них требованиям безопасности.

Допустимые настоящим стандартом декомпозиции описаны в разделе 5 ИСО 26262-9 (Декомпозиция требований с распределением УПБА).

11.3. Пример декомпозиции значений УПБА

11.3.1 Общие положения

Устройство и требования к нему, описанные в данном подразделе, используются в качестве примера. Цель безопасности, ее значение УПБА и следующие за ними требования предназначены только для иллюстрации процесса декомпозиции значения УПБА. Данный пример не отражает применение настоящего стандарта для аналогичного реального примера.

11.3.2 Определение устройства

Рассмотрим пример системы с исполнительным механизмом, который срабатывает по запросу водителя с помощью переключателя на приборной панели. В данном примере исполнительный механизм выполняет некоторую функцию для удобства водителя, если транспортное средство не двигается, но может привести к опасным событиям, если автомобиль двигается со скоростью более 15 км/час.

Для данного примера исходная архитектура устройства может быть описана следующим образом:

• входной сигнал переключателя на приборной панели считывается специальным электронным блоком управления (именуемым в данном примере «электронный блок управления исполнительным механизмом (ЭБУИМ)»), который подает питание на исполнительный механизм по выделенной линии питания;
• транспортное средство оборудовано устройством также с электронным блоком управления, которое способно обеспечить информацию о скорости транспортного средства. Для данного примера предполагается, что электронный блок управления предоставляет информацию о том, что скорость транспортного средства превышает 15 км/ч, и значение УПБА для этого требования равно C. В дальнейшем этот электронный блок управления будем называть «электронным блоком, управляемым скоростью (ЭБУС).»

11.3.3 Анализ опасностей и оценка рисков

Опасным событием, рассматриваемым в анализе, является включение — водителем или без его запроса — исполнительного механизма во время движения автомобиля со скоростью выше 15 км/ч.

Для рассматриваемого примера УПБА, связанный с этим опасным событием, классифицируется, как УПБА, равный C.

11.3.4 Соответствующая цель безопасности

Цель безопасности 1. Предотвратить включение исполнительного механизма при движении транспортного средства со скоростью более 15 км/ч. Значение УПБА равно C.

11.3.5 Предварительная архитектура и концепция обеспечения безопасности

11.3.5.1 Общая структура системы с исполнительным механизмом

Рисунок 22 — Границы устройства

11.3.5.2 Цель элементов (первоначальная архитектура):

• ЭБУС передает в ЭБУИМ значение скорости транспортного средства;
• ЭБУИМ отслеживает запросы водителя, проверяет, не превысила ли скорость автомобиля значение, равное 15 км/ч, и если скорость не превышена, то при запросе водителя выдается команда исполнительному механизму;
• исполнительный механизм выполняет свои функции, если на него подается питание.

11.3.6 Концепция функциональной безопасности

11.3.6.1 Общие положения

Настоящий пример концепции функциональной безопасности используется только в качестве иллюстрации декомпозиции значения УПБА, он не является исчерпывающим и не включает в себя все требования функциональной безопасности.

Требование A1. ЭБУС посылает точную информацию о скорости транспортного средства в ЭБУИМ. => Значение УПБА равно C.

Требование A2. ЭБУИМ не подает питание на исполнительный механизм, если скорость автомобиля превышает 15 км/ч. => Значение УПБА равно C.

Требование A3. Исполнительный механизм приводится в действие только при подаче на него питания от ЭБУИМ. => Значение УПБА равно C.

11.3.6.2 Усовершенствованная концепция безопасности устройства

Разработчики имеют возможность ввести дополнительный (избыточный) элемент, аварийный выключатель, как показано на рисунке 23. Вводя этот избыточный элемент, ЭБУИМ разрабатывается со значением УПБА, равным или ниже значения УПБА, равного C, в соответствии с результатами декомпозиции значения УПБА.

Рисунок 23 — Вторая итерация проекта устройства

Цель элементов (усовершенствованная архитектура) на рисунке 23:

• ЭБУС передает в ЭБУИМ значение скорости транспортного средства;
• ЭБУИМ отслеживает запросы водителя, проверяет, не превысила ли скорость автомобиля значение, равное 15 км/ч, и если скорость не превышена, то при запросе водителя выдается команда исполнительному механизму;
• на шине питания между ЭБУИМ и исполнительным механизмом находится дополнительный выключатель. Он включается, если скорость транспортного средства меньше или равна 15 км/ч, и выключается, когда скорость превышает 15 км/ч. Он делает это независимо от состояния шины питания (его источник питания не зависит от источника питания исполнительного механизма).

Требования функциональной безопасности для усовершенствованной архитектуры представлены ниже.

Требование B1. ЭБУС посылает точную информацию о скорости транспортного средства в ЭБУИМ. => Значение УПБА равно C.

Альтернатива. Предотвращается некорректная передача информации о том, что скорость транспортного средства меньше или равна 15 км/ч. => Значение УПБА равно C.

Требование B2. ЭБУИМ не подает питание на исполнительный механизм, если скорость автомобиля превышает 15 км/ч. => Значение УПБА равно X(C) (см. таблицу 4).

Требование B3. ЭБУС посылает точную информацию о скорости транспортного средства в аварийный выключатель. => Значение УПБА равно C.

Требование B4. Аварийный выключатель находится в разомкнутом состоянии, если скорость транспортного средства превышает 15 км/ч. => Значение УПБА равно Y(C) (см. таблицу 4).

Требование B5. Исполнительный механизм приводится в действие только при подаче на него питания от ЭБУИМ и аварийный выключатель находится в замкнутом состоянии. => Значение УПБА равно C.

Чтобы позволить декомпозицию значения УПБА, разработчики добавляют требование независимости в случае необходимости:

Требование B6. Показана достаточная независимость ЭБУИМ и аварийного выключателя. => Значение УПБА равно C.

Первоначальное требование A2 было заменено дополнительными требованиями B₂ и B₄, оба из которых удовлетворяют цели безопасности, и поэтому декомпозиция значения УПБА может быть применена.

Таблица 4

Возможные декомпозиции

Приложение A (справочное)

ИСО 26262 И МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ

A.1 Общие положения

Целью данного приложения является рассмотрение не исчерпывающего списка примеров использования микроконтроллеров в контексте применения настоящего стандарта.

A.2 Микроконтроллер, его части и подчасти

Микроконтроллер (MCU или \mu C ) представляет собой небольшой компьютер на одной интегральной схеме, включающий процессор, генератор тактовых импульсов, таймеры, периферийные устройства, порты ввода/вывода и память. Кристалл часто содержит как память для программ, реализованную в виде постоянной памяти (например, флеш-ПЗУ или однократно программируемую постоянную память), так и некоторый объем памяти с произвольным доступом.

Как показано на рисунке, иерархически весь микроконтроллер может рассматриваться как компонент, а блок обработки (например, процессор) как часть. Как описано в примере 4.2 и более подробно в A.3.3, в некоторых случаях (например, в зависимости от типа используемого механизма безопасности на уровне микроконтроллера или системы), каждая часть может быть далее разделена на подчасти (например, блок регистров ЦП и его внутренние регистры).

Такое представление является логическим представлением микроконтроллера. Оно не обязательно соответствует его физической реализации, и не обязательно отражает зависимости между частями и подчастями.

                                                              Компонент

Рисунок A.1 — Микроконтроллер, его части и подчасти

В приложении D ИСО 26262-5 и, в частности, в таблице D.1 ИСО 26262-5 представлен список частей и подчастей микроконтроллера. Части или подчасти, не включенные в таблицу D.1 ИСО 26262-5, могут быть классифицированы по аналогии с уже определенными частями или подчастями. В таблице A.1 приведены некоторые примеры.

Таблица A.1

Пример классификации частей и подчастей микроконтроллера, рассмотренного в ИСО 26262-5

Данная таблица является примером: список частей/подчастей и декомпозиция микроконтроллера могут быть различными.

A.3 Общее описание разработки микроконтроллера и анализа безопасности в соответствии с настоящим стандартом

A.3.1 Общие положения

Если микроконтроллер разрабатывается как часть разрабатываемого устройства в соответствии с требованиями настоящего стандарта, то он должен удовлетворять требованиям безопасности, которые выводятся из целей безопасности устройства на верхнем уровне. Для метрик архитектуры аппаратных средств и вероятностной метрики для случайных отказов аппаратных средств устройства распределяются целевые значения, при этом микроконтроллер является лишь одним из элементов устройства. Как видно из примера, описанного в 8.2 ИСО 26262-5, чтобы сделать распределенную разработку более легкой, целевые значения могут быть распределены самому микроконтроллеру. Анализ безопасности микроконтроллера выполняется на основе требований и рекомендаций, определенных в 7.4.3 ИСО 26262-5 и в разделе 8 (Анализ безопасности) ИСО 26262-9.

С другой стороны, в случае, если целевое устройство еще не существует, то микроконтроллер может быть разработан, как общеиспользуемый элемент безопасности (ОЭБ, см. раздел 8 настоящего стандарта). В этом случае, разработка осуществляется на основе предположений об условиях использования микроконтроллера (Предположения Использования — ПИ), затем устанавливается обоснованность предположений на основе требований к микроконтроллеру, полученных из целей безопасности того устройства, в котором микроконтроллер должен использоваться.

Описанные ниже в данном приложении исследования и связанные с ними примеры выполнены, предполагая, что микроконтроллер является общеиспользуемым элементом безопасности, но описанные методы (например, метод вычисления интенсивности отказов микроконтроллера) остаются допустимыми и для микроконтроллера, который не является общеиспользуемым элементом безопасности. Если эти исследования проводятся для автономного микроконтроллера, то делаются соответствующие предположения. В A.3.9 описывается процедура адаптации и верификации результатов этих исследований и допущений на уровне системы. Для автономного микроконтроллера каждое требование ИСО 26262-5, ИСО 26262-8 и ИСО 26262-9 (например, связанное с анализом безопасности, анализом зависимых отказов, верификацией и т.д.) остается в силе.

A.3.2 Качественный и количественный анализ микроконтроллера

Как видно из 8.2 ИСО 26262-9, качественный и количественный анализ безопасности выполняются на соответствующем уровне абстракции во время стадий формирования концепции и разработки изделия. Для микроконтроллера:

a) качественный анализ полезен при выявлении отказов. Один из возможных способов, когда он может быть выполнен, использует информацию, полученную из блок-схем микроконтроллера, и информацию, полученную из приложения D ИСО 26262-5.

Примечания

1 Приложение D ИСО 26262-5 может быть использовано в качестве отправной точки для анализа охвата диагностикой (DC) с заявленным значением DC, поддержанным надлежащим обоснованием.

2 Качественный анализ включает анализ зависимых отказов, рассмотренный ниже в A.3.6 (Пример анализа зависимых отказов);

b) количественный анализ выполняется, используя совокупность:

I) данных о структурировании на уровне логических блоков;

II) сведений, полученных из описания микроконтроллера на уровне межрегистровых передач (RTL) (для получения функциональной информации) и на уровне таблицы связей логических элементов (для получения функциональной и структурной информации);

III) сведений для оценки возможных не специфицированных взаимодействий подфункции (зависимых отказов, см. A.3.6);

IV) информации о схеме размещения, доступной только на заключительной стадии;

V) информации о верификации охвата диагностикой некоторых конкретных видов сбоев, таких как сбои типа короткое замыкание. Эту информацию можно применять только в некоторых случаях, например при сравнении части и ее соответствующего механизма безопасности;

VI) результатов экспертной оценки с обоснованием и тщательным рассмотрением эффективности мер на уровне системы.

Примечания

1 Анализ зависимых отказов выполняется качественными методами, потому что не существует общего и достаточно надежного количественного метода для оценки таких отказов.

2 Эта информация может появляться постепенно в процессе разработки микроконтроллера. Поэтому анализ может повторяться по мере появления новой информации.

Примеры

1 Оценка зависимых отказов начинается на ранней стадии проектирования. Чтобы выявить и избежать возможные источники зависимых отказов или обнаружить их влияние на обеспечение безопасности «системы на кристалле» специфицируются меры проектирования. На завершающей стадии проектирования используется подтверждение схеме размещения.

2 Во время выполнения первого шага количественного анализа, может быть доступна таблица связей предварительного размещения логических элементов для предварительного тестопригодного проектирования (DFT), а затем, используя таблицу связей окончательного размещения логических элементов для окончательного тестопригодного проектирования, анализ повторяют;

c) поскольку части и подчасти микроконтроллера могут быть реализованы в одном физическом компоненте, то как анализ зависимых отказов, так и анализ независимости от помех или на их отсутствие являются важными для микроконтроллеров. Более подробно см. A.3.6.

A.3.3 Метод вычисления интенсивностей отказов для микроконтроллера

A.3.3.1 Общие положения

Требования и рекомендации для расчета интенсивности отказов в целом определены в ИСО 26262-5, а требования для расчета метрик приведены в приложении C.

Следуя примеру, приведенному в приложении E ИСО 26262-5, интенсивности отказов и метрики могут быть вычислены для микроконтроллеров следующим образом:

• во-первых, микроконтроллер декомпозируется на части или подчасти.

Примечания

1 Предположения о независимости выявленных частей верифицируются при анализе зависимых отказов.

2 Необходимый уровень детализации (например, если выбрать уровень частей или, если спуститься до уровня подчастей или уровня элементарных подчастей) может зависеть от стадии анализа и используемых механизмов безопасности (внутри микроконтроллера или на уровне системы).

Примеры

1 Если функциональные возможности процессора контролируются другим процессором, работающих в жестко параллельном режиме (в однокристальной многопроцессорной системе), то анализ не должен рассматривать каждый процессор и каждый регистр внутри процессора, в то время как более подробно может быть необходимо рассмотреть компаратор такой жесткой конфигурации. Если, с другой стороны, функциональные возможности процессора контролируются самотестирующим программным обеспечением, то может быть целесообразен подробный анализ различных подчастей процессора.

2 Уверенность в результате вычисления пропорциональна степени детализации: низкий уровень детализации может быть подходящим для анализа на стадии концепции, в то время как более высокий уровень детализации может быть подходящим для анализа на стадии разработки.

Примечание - В связи со сложностью современных микроконтроллеров (сотни или тысячи частей и подчастей), чтобы гарантировать полноту анализа, было бы полезно поддерживать процесс декомпозиции автоматическими средствами. Необходимо быть внимательным при анализе на уровне микроконтроллера через границы модуля. Разбиения делаются на иерархическом уровне межрегистровых передач, если это возможно;

• во-вторых, значения интенсивностей отказов каждой части или подчасти могут быть вычислены с помощью одного из следующих двух методов:

1. Если общая интенсивность отказов всего кристалла микроконтроллера (т.е. без учета корпуса и крепления кристалла) определяется, как количество отказов в единицу времени (FIT), то можно предположить, что интенсивность отказов части или подчасти, равна занимаемой этой частью или подчастью площади кристалла микроконтроллера (то есть площадь, занимаемая логическими элементами, триггерами и линиями связи), деленной на общую площадь кристалла микроконтроллера и умноженной на общую интенсивность отказов.

Примечания

1 Для чипов с различными сигналами и устройствами питания, этот подход применяется для каждого типа устройств, а общая интенсивность отказов для цифровых устройств может не совпадать с аналоговыми и устройствами питания.

2 Может быть полезным детальное знание микроконтроллера.

Пример - Если процессор занимает 3% всей площади микроконтроллера, то можно предположить, что его интенсивность отказов равна 3% от общей интенсивности отказов микроконтроллера.

2. Если базовые интенсивности отказов, т.е. интенсивности отказов базовых подчастей, таких как логические элементы микроконтроллера, заданы, то интенсивность отказов части или подчасти может считаться равной сумме количества этих базовых подчастей, умноженной на их интенсивность отказов.

Примечания

1 Может быть полезным детальное знание микроконтроллера.

2 Примеры о том, как получить базовые значения интенсивности отказов, см. в A.3.4;

• оценка завершается путем классификации сбоев на безопасные сбои, остаточные сбои, выявленные двойные сбои и скрытые двойные сбои.

Пример - Некоторые фрагменты блока отладки, реализованные внутри процессора, связаны с безопасностью (так как сам процессор связан с безопасностью), но они сами по себе не могут привести к непосредственному нарушению цели безопасности либо их появление не может значительно увеличить вероятность нарушения цели безопасности;

• наконец, определяется охват вида отказов, связанных с остаточными и скрытыми сбоями этой части или подчасти.

Пример - Охват вида отказов, связанных с конкретной интенсивностью отказов, может быть определен разделением подчасти на более мелкие подчасти и для каждой из них вычислением ожидаемой способности охватить каждую подчасть механизмами безопасности. Например, охват вида отказов, связанных с отказами в блоке регистров процессора, может быть определен разделением блока регистров на более мелкие подчасти, каждая из которых связана с конкретным регистром (например, R0, R1, ...) и вычислением охвата этого вида отказов механизмом безопасности для каждого из них, например, объединяя охват вида отказов для каждого из соответствующих видов отказов на нижнем уровне.

Примечания

1 На эффективность механизмов безопасности могут повлиять зависимые отказы. Адекватные меры рассматриваются в A.3.6.

2 Поскольку на этом уровне анализа не может быть рассмотрена способность обнаружения сбоя водителем транспортного средства, то концепция воспринимаемого сбоя не применяется на уровне микроконтроллера. См. A.3.9 для получения дополнительной информации о том, как объединить информацию на уровне микроконтроллера с применением.

3 В связи со сложностью современных микроконтроллеров (миллионы логических схем) для вычисления и верификации количества безопасных сбоев и особенно охвата определенного вида отказов можно использовать методы введения неисправностей. См. A.3.8.2 для уточнения деталей. Метод введения неисправностей не является единственным, возможны и другие подходы, как описано в A.3.8.2.

A.3.3.2 Как рассматривать кратковременные сбои

В примечании 2 к 8.4.7 ИСО 26262-5 указано, что кратковременные сбои рассматриваются, когда показано, что они актуальны, например, в связи с используемой технологией. Они могут быть учтены путем спецификации и проверки выделенного для них целевого значения метрики одиночного сбоя или с помощью качественного обоснования.

Если используется количественный подход, то интенсивности отказов и метрики для кратковременных сбоев могут быть вычислены, следуя примеру, приведенному в приложении E ИСО 26262-5, в котором реализуется следующий метод:

• во-первых, микроконтроллер делится на части или подчасти, как в A.3.3.

Примечание - Вследствие количества и плотности элементов памяти в RAM результирующие интенсивности отказов для кратковременных сбоев могут быть значительно выше, чем те, которые относятся к обрабатывающей логике или другим частям микроконтроллера. Таким образом, как рекомендовано в примечании 1 к 8.4.7 ИСО 26262-5, полезно отдельно вычислять интенсивность отказов (и метрику) для оперативной памяти и для других частей микроконтроллера;

• во-вторых, интенсивности отказов каждой части или подчасти вычисляются с использованием базовой интенсивности отказа для неустойчивых сбоев.

Пример — В соответствии с методом, указанным в A.3.3, базовая интенсивность отказа может быть вычислена как функция от базовой интенсивности одиночных отказов одного элемента и неустойчивых одиночных событий и соответствующей рассматриваемой части схемы (например, выраженной в количестве триггеров и логических элементов). В A.3.4 представлены примеры того, как получить базовые значения интенсивности отказов;

• наконец, оценка завершается классификацией сбоев на безопасные сбои и остаточные сбои, например количество безопасных сбоев, связанных с интенсивностью отказов данной части или подчасти.

Примечание - Для оценки количества безопасных кратковременных сбоев, когда существует явная зависимость от прикладного программного обеспечения, и если это программное обеспечение недоступно в процессе разработки микроконтроллера, то оценка 50% на 50% может быть приемлемой. Если прикладное программное обеспечение доступно или если есть прямая зависимость от архитектуры микроконтроллера, то для определения этого значения предпочтительным является конкретный анализ.

Пример - Сбой в регистре, хранящем связанную с безопасностью константу (т.е. только один раз записанное значение, но считываемое в каждом такте, и если оно неверно, то происходит нарушение цели безопасности), никогда не безопасно. Если вместо этого, например, каждые 10 мс происходит запись в регистр значения, которое используется для связанного с безопасностью расчета только один раз, спустя 1 мс после записи, то случайный кратковременный сбой в регистре приведет в 90% случаев к безопасному сбою, потому что сбой в этом регистре за оставшиеся 90% времени такта не приведет к нарушению цели безопасности.

Примечания

1 Как видно из примечании 2 к 8.4.7 ИСО 26262-5, кратковременные сбои могут быть учтены с помощью метрики одиночного сбоя. Кратковременные сбои не рассматриваются так, как рассматриваются скрытые сбои. Охват вида отказов, вычисляемый для скрытых сбоев, не вычисляется для кратковременных сбоев, так как их основная причина быстро исчезает (по определению кратковременных сбоев). Кроме того, предполагается, что в подавляющем большинстве случаев их влияние будет быстро устранено, например, следующим циклом выключения питания, удаляющим ошибочное состояние триггера или ячейки памяти, которое было изменено кратковременным сбоем до того, как второй сбой может привести к возникновению множественного отказа. В особых случаях это может быть недопустимо и могут понадобиться дополнительные меры, однако они могут быть рассмотрены в зависимости от конкретной ситуации.

2 Кратковременные сбои, возникшие в одной подчасти, непреднамеренно не распространяются к другим подчастям, если это подчасти логически не связаны.

3 Некоторые из значений охвата диагностикой механизмами безопасности, определенные в таблицах D.2 — D.14 приложения D ИСО 26262-5, действительны только для постоянных сбоев. Это важное различие может быть найдено в соответствующем описании механизма безопасности, в котором написано, как значение охвата может рассматриваться для кратковременных сбоев.

Пример - Типичное значение охвата RAM тестом «марш» (таблица D.6 ИСО 26262-5) оценивается как высокое. Однако в соответствующем описании (D.2.5.3 ИСО 26262-5) указано, что эти типы тестов не являются эффективными при обнаружении исправимых ошибок. Поэтому, например, охват RAM тестом «марш» кратковременных сбоев равен нулю.

Если используется качественный подход, то дается обоснование на основе проверки эффективности механизмов безопасности, реализованных (или внутри микроконтроллера или на уровне системы) для охвата кратковременных сбоев.

Пример - Для элементов канала передачи данных временная избыточность при обработке данных (т.е. обработка одной и той же информации несколько раз) уже будет гарантировать высокий уровень защиты от кратковременных сбоев.

A.3.4 Получение значений базовой интенсивности отказов, которые могут использоваться для микроконтроллеров

A.3.4.1 Общие положения

Как указано в 8.4.3 ИСО 26262-5, данные об интенсивностях отказов могут быть получены из признанных отраслевых источников. В следующем списке даны примеры стандартов и справочников, из которых можно получить значение базовой интенсивности отказа для метода, определенного в A.3.3 и A.3.3.2:

• для постоянных сбоев: данные, предоставленные промышленностью полупроводников, или использование стандартов, таких как МЭК/ТО 62380 [8], SN 29500 [6].

Примечание - Для постоянных сбоев: данные, предоставленные промышленностью полупроводников, могут быть основаны на значении числа (случайных) отказов, деленном на эквивалентное число часов работы прибора. Существующие полевые данные или полученные из ускоренных испытаний (как определено в стандартах, таких как JEDEC и AEC) масштабируются до режима работы (например, температуры, периодов включения/выключения) и предполагается, что интенсивности отказов постоянны (отказы случайные, распределены экспоненциально). Числовые значения могут быть представлены в виде максимального количества отказов в единицу времени (FIT) на основе уровня доверительной вероятности статистических методов получения выборок;

• для кратковременных сбоев: данные, предоставленные промышленностью полупроводников, полученные из JEDEC стандартов, таких как JESD89, ITRS (International Technology Roadmap for Semiconductor).

Примечание - Если должным образом подтвердить доказательствами, то базовые интенсивности отказов, полученные из стандартов и справочников, могут быть сформированы с учетом других факторов, таких как плотность расположения регистров и вероятность возникновения постоянных сбоев между включением и выключением зажигания и т.д.

A.3.4.2 Пример расчета интенсивности отказов (FIT) микроконтроллера на кристалле по МЭК/ТО 62380

В 8.4.3 ИСО 26262-5 установлено, что значения интенсивностей отказов могут быть получены из признанных отраслевых источников, например, МЭК/ТО 62380, МЭК 61709, MIL 217 F HDBK notice 2, RIAC HDBK 217 Plus. Ниже приведен пример оценки интенсивности отказов (FIT) аппаратных средств, необходимой для поддержки количественного анализа с использованием методов, подробно описанных в МЭК/ТО 62380 [8]. Модель интенсивности отказов (FIT) для полупроводникового прибора по МЭК/ТО 62380 рассматривает интенсивность отказов прибора, как сумму трех значений: для микроконтроллера на кристалле, для корпуса и для электрического интерфейса, полученных в условиях повышения нагрузки.

Примечание - 1 FIT (количество отказов в единицу времени) соответствует одному отказу за 109 ч работы прибора.

A.3.4.2.1 Пример расчета интенсивности отказов микроконтроллера на кристалле

Для расчета базовой интенсивности отказов (FIT) микроконтроллера на кристалле (т.е. до применения фактора снижения для условий эксплуатации) необходимо рассмотреть четыре ключевых элемента:

• \lambda_{1} — базовая интенсивность отказов (FIT) для транзистора, связанная с используемой технологией изготовления;
• N — количество реализованных транзисторов;
• \alpha — фактор снижения из-за зрелости процесса; так как технология становится зрелой, начальная интенсивность отказов транзисторов экспоненциально снижается до асимптотического уровня;
• \lambda_{2} — технологический процесс, определяющий интенсивность отказов (FIT), который не зависит от числа транзисторов или времени.

Эти факторы объединены в формуле в 7.3.1 МЭК/ТО 62380:2004 [8] («MATHEMATICAL MODEL»).

Выбор параметров может быть сделан на основе технологического процесса и типа используемого логического элемента. В таблице 16 из [8] приведены значения для КМОП-логики, аналоговых схем и нескольких типов памяти (SRAM, DRAM, EEPROM, flash EEPROM и т.д.).

Таблица A.2 демонстрирует вычисление интенсивностей отказов, используемых в примере, рассмотренном в A.3.5. Для фактора снижения из-за зрелости процесса предполагается, что год изготовления — 2008.

Таблица A.2

Пример вычисления интенсивностей отказов

Примечания

1 Для заданного типа элементов можно использовать несколько значений \lambda_{1} и \lambda_{2} . В этом случае сторона, проводившая оценку, гарантирует, что выбранное значение наилучшим образом соответствует метрикам конкретной используемой технологии производства, и обеспечивает надлежащее обоснование.

2 Для упрощения расчета, оценку можно сделать для одинаковых для всего устройства значений \lambda_{1} и \lambda_{2} .

3 Фактор снижения интенсивностей отказов из-за зрелости процесса был введен в связи с использованием закона Мура и того факта, что интенсивности отказов прибора являются более или менее постоянными. Если интенсивность отказов одного транзистора не будет меняться, то интенсивность отказов устройства в соответствии с законом Мура должна увеличиваться. Но это не наблюдается. Таким образом, интенсивность отказов транзистора не может оставаться постоянной при ее изменении в функциональных узлах. В [8] предлагается использовать дату изготовления. Возможно, чтобы отразить изменения технологического процесса, для конкретного узла может быть использован год первого введения технологии его изготовления, а не год его изготовления. Для достижения независимости от поставщиков кремния может быть использован год из ITRS (Международной дорожной карты для полупроводниковых технологий) [9].

4 Для расчета интенсивности отказов для всего микроконтроллера на кристалле используется число эквивалентных логических элементов N. Число эффективных эквивалентных транзисторов вычисляется путем умножения эквивалентного количества логических элементов на число транзисторов в представителе этого логического элемента. При расчете интенсивности отказов микроконтроллера на кристалле для КМОП цифровой логики вклад каждого элемента цифровой логики модуля (например, процессора, шины обмена сообщениями (CAN), таймера, FlexRay (автомобильного сетевого коммуникационного протокола), последовательного периферийного интерфейса) входит в N.

5 Для аналоговых частей или для микроконтроллера, построенного в основном на аналоговых технологиях, может быть использована позиция «Линейные схемы» в таблице 16 «МОП-структура: стандартные схемы (3)» в [8], если более точные данные не обеспечиваются поставщиком микроконтроллера.

6 При расчете вклада схем ввода/вывода в интенсивность отказов (FIT) такие схемы могут быть представлены некоторым числом эквивалентных транзисторов элементов КМОП цифровой логики, как показано в примечании 4, если более точные данные не обеспечиваются поставщиком микроконтроллера.

После того, как базовое значение интенсивности отказов (FIT) для микроконтроллера на кристалле сформировано, применяется фактор снижения, чтобы учесть влияние температуры и времени работы. Этот фактор снижения учитывает:

• температуру перехода транзистора микроконтроллера на кристалле, которая рассчитывается на основе:
• потребляемой мощности микроконтроллером на кристалле;
• теплового сопротивления корпуса, зависимого от типа корпуса, количества выводов на корпусе и потока воздушного охлаждения;
• прикладной профиль, который устанавливает 1 для Y стадий эксплуатации, каждая из которых характеризуется «временем нахождения во включенном состоянии» в процентном отношении от времени жизни прибора и температурой окружающей среды. В [8] предусмотрено два эталонных автомобильных профиля: «устройство управления двигателем» и «салон автомобиля»;
• энергию активации и частоту для каждого типа технологии, чтобы воспользоваться уравнением Аррениуса (Arrhenius).

Для данного примера предполагаем, что микроконтроллер на КМОП технологии потребляет 0,5 Вт. Микроконтроллер на кристалле помещен в 144-контактный плоский корпус с выводами с четырех сторон и охлаждается за счет естественной конвекции. Микроконтроллер подвергается воздействию температуры профиля «устройство управления двигателем». В результате увеличение температуры перехода \Delta T_{j} равно 26,27 °C. Для применения уравнения Аррениуса предполагается, что энергия активации равна 0,3 эВ. Используя формулу для фактора снижения из [8] получим, что его значение равно 0,17.

Если применить фактор снижения, то получаем эффективное значение интенсивности отказов (FIT) для компонента, как показано в таблице A.3.

Таблица A.3

Пример вычисления эффективной интенсивности отказов (FIT) для компонентов

Примечание — Данные, характерные для рассматриваемого изделия, такие как тепловые характеристики корпуса, производственный процесс, уравнение Аррениуса и т.д., могут быть использованы для замены общих факторов в [8] для достижения более точной оценки интенсивности отказов (FIT).

A.3.4.2.2 Альтернативный расчет фактора снижения по МЭК/ТО 62380

Несмотря на то, что интенсивность отказов, получаемая согласно методике, представленной в [8], больше соответствует текущим данными по надежности, может быть полезным получение более консервативных данных, например более близким из давно использующихся справочников по интенсивностям отказов, таких как SN 29500. Эта задача может быть достигнута путем небольшого изменения используемой формулы вычисления фактора снижения от температуры.

Формула, используемая из 7.3.1 документа [8] («MATHEMATICAL MODEL»), для расчета фактора снижения от температуры \delta_{\tau} использует следующие параметры:

(\pi_{t})_{i} — i-й температурный коэффициент, связанный с i-й температурой перехода интегральной схемы используемого профиля;

\tau_{i} — i-е относительное время работы интегральной схемы при i-й температуре перехода используемого профиля;

\tau_{on} — относительное общее время работы интегральной схемы с \tau_{on} = \sum_{i = 1}^{y} \tau_{i} ;

\tau_{off} — относительное время, когда интегральная схема хранит информацию (или не выполняет операций).

\tau_{on} + \tau_{off} = 1 .

Для получения консервативной оценки фактора снижения от температуры устанавливают, что значение \tau_{off} равно нулю. В результате получаем несколько отличную от формулы для вычисления \delta_{\tau} формулу для вычисления консервативного значения коэффициента снижения \delta_{\tau,\text{консервативное}} :

\delta_{\text{консервативное}} = \frac{\sum_{i = 1}^{y} (\pi_{t})_{i} \times \tau_{i}}{\tau_{on}} .

Применение этих формул приводит к величине фактора снижения от температуры равного 2,91, что приводит к результатам, представленным в таблице A.4.

Таблица A.4

Пример вычисления эффективной интенсивности отказов (FIT) для компонентов

A.3.4.2.3 Пример влияния корпуса на интенсивность отказов

Интенсивность отказов, связанная с корпусом, рассчитывается по формуле, приведенной в 7.3.1 документа [8] («MATHEMATICAL MODEL») с использованием следующих параметров:

\pi_{\alpha} — коэффициент влияния, связанный с разницей коэффициентов теплового расширения подложки и материала корпуса;

(\pi_{n})_{i} — i-й коэффициент влияния, связанный с числом ежегодных циклов колебаний температуры корпуса с амплитудой \Delta T_{i} ;

\Delta T_{i} — i-я амплитуда колебаний температуры используемого профиля;

\lambda_{3} — базовая интенсивность отказов корпуса интегральной схемы.

Для данного примера предполагаем, что микроконтроллер на КМОП технологии потребляет 0,5 Вт. Микроконтроллер на кристалле помещен в 144-контактный плоский корпус с выводами с четырех сторон и охлаждается за счет естественной конвекции. В результате увеличение температуры перехода \Delta T_{j} равно 26,27 °C. Микроконтроллер подвергается воздействию температуры профиля «устройство управления двигателем».

Коэффициент влияния \pi_{\alpha} рассчитывается по формуле, приведенной в 7.3.1 документа [8] («MATHEMATICAL MODEL»), с учетом линейных коэффициентов теплового расширения \alpha_{s} и \alpha_{c} для подложки и компонента соответственно. В данном примере предполагаем, что подложка из стеклоэпоксидной смолы (FR4), а корпус пластиковый, для которых из таблиц получаем значения \alpha_{s} = 16 и \alpha_{c} = 21,5 .

Так как для автомобильного профиля число циклов в год <= 8760, то (\pi_{n})_{i} рассчитывается по формуле, приведенной в 7.3.1 документа [8] («Математическое выражение оценки фактора влияния (\pi_{n})_{i} »), где ni — число циклов в год с амплитудой \Delta T_{i} .

Для расчета \lambda_{3} в FIT используется формула для корпусов, у которых штырьки выводов расположены по краям, считая, что ширина корпуса равна 20 мм, а шаг штырьков выводов — 0,5 мм (таблица 17б в [8]).

Используя температурный профиль «устройство управления двигателем», для общей интенсивности отказов корпуса получим \lambda_{\text{корпуса}} = 207FIT .

Интенсивность отказов корпуса может быть равномерно распределена между штырьками выводов, что приводит к интенсивности отказов штырька \lambda_{\text{штырька}} = 1,44FIT .

Примечание — Оценка интенсивности отказов корпуса основана на знании конструкции и тепловых характеристик корпуса и печатной платой системы. Вместо применения [8] может быть использована совместная консервативная оценка интенсивности FIT корпуса поставщиком микроконтроллера и разработчиком системы.

A.3.4.2.4 Пример отказов в результате электрического перенапряжения

Интенсивность отказов для всего устройства из-за электрического перенапряжения может быть рассчитана по формуле, приведенной в 7.3.1 документа [8] («MATHEMATICAL MODEL»). Если устройство имеет непосредственный контакт с внешней средой, т.е. устройство представляет собой интерфейс, то \pi_{I} равно единице. Если устройство не является интерфейсом, то есть оно не имеет непосредственного контакта с внешней средой и \pi_{I} равно нулю.

В [8] предлагаются различные значения \lambda_{EOS} (EOS — электрическое перенапряжение) для различных электрических сред. К сожалению, электрическая среда автомобиля не представлена. Вместо нее можно выбрать среду «гражданская авионика (бортовые ЭВМ)», для которой \lambda_{EOS} = 20FIT .

Это приводит к интенсивности отказов из-за электрических перенапряжений для всего устройства, либо \lambda_{\text{перенапряжение}} = 20FIT , если устройство имеет непосредственный контакт с внешней средой, либо \lambda_{\text{перенапряжение}} = 0FIT в любом другом случае.

Прогнозирование воздействия электрического перенапряжения на устройство не является тривиальной задачей. Если нельзя утверждать о каких-либо особых воздействиях, то значение \lambda_{\text{перенапряжение}} можно добавить к \lambda_{\text{кристалла}} , увеличив общую интенсивность отказов микроконтроллера на кристалле всего устройства.

Примечание - В некоторых стандартах электрические перенапряжения считают систематическими отказами и их уменьшают до нулевого значения FIT при расчете метрик случайных отказов.

A.3.5 Пример количественного анализа

Ниже приведен пример количественного анализа с использованием метода, описанного в A.3.3.

Примечания

1 Числовые значения, используемые в данном примере (например, интенсивности отказов, количество безопасных сбоев и охват вида отказов) используются в качестве примеров. Они могут отличаться для разных архитектур.

2 Следующие примеры декомпозируют некоторую часть микроконтроллера на уровне подчастей. Как уже обсуждалось в A.3.3, необходимый уровень детализации может зависеть от стадии анализа и от используемых механизмов безопасности.

3 В следующих примерах используется количественный подход для вычисления заданного целевого значения «метрики одиночных сбоев» для кратковременных сбоев. Как уже обсуждалось в A.3.3.2, кратковременные сбои могут быть также учтены с использованием качественного обоснования.

В данном примере рассматривается небольшая часть микроконтроллера, точнее только две его части:

a) небольшой процессор, разделенный на пять подчастей: блок регистров, АЛУ, блок загрузки-хранения, управляющая логика и блок отладки. Каждая подчасть разделена еще на несколько подчастей;

b) оперативная память (16 Кб) разделена на три подчасти: массив ячеек, дешифратор адреса, а также логика проверки конца строки и управление резервными строками (избыточностью) оперативной памяти.

Примечания

1 Значения FIT, приведенные в данном примере, не учитывают периферийные устройства или другие характеристики, такие как упаковка, технологическое манипулирование или перенапряжение. Они приведены только в качестве примера возможного способа вычисления интенсивности отказов (FIT). По этой причине, данные значения не сопоставимы со значениями интенсивности отказов (FIT) для всего микроконтроллера в корпусе, как показано, например, в SN 29500.

2 Целью следующего примера является отказ от требования учитывать каждую самую маленькую подчасть микроконтроллера при анализе на уровне системы. При анализе на уровне системы может быть достаточной детализация на уровне компонентов или частей. Целью данного примера является предоставление доказательств того, что для автономно работающего микроконтроллера может быть необходим более глубокий анализ (например, на уровне подчастей) для того, чтобы вычислить с необходимой точностью интенсивности отказов и охват видов отказов частей и подчастей, которые будут использоваться впоследствии системными инженерами. Другими словами, без точного и подробного анализа автономно работающего микроконтроллера бывает очень трудно получить хорошие данные для анализа на уровне системы.

Рассматриваются следующие четыре механизма безопасности:

1. механизм безопасности технических средств (SM1), выполняющий логический мониторинг последовательности программ процессора. Данный механизм безопасности способен обнаружить конкретный охват определенных сбоев в логике управления, которые могут нарушить последовательное выполнение программного обеспечения. Однако, этот механизм безопасности не обнаруживает сбои (например, неверные арифметические операции), приводящие к неправильным данным.

Примечание - В данном примере предполагается, что каждый из обнаруженных постоянных однобитовых сбоев, влияющих на процессор, подает сигнал системе (например, путем активации выходного сигнала микроконтроллера). На уровне системы установлено требование о надлежащем использовании этого сигнала (например, перевести в безопасное состояние и информировать водителя). При подозрительных кратковременных сбоях процессор может попробовать удалить этот сбой путем перезапуска. Если удалить не удалось, то это означает, что сбой является постоянным, и, следовательно, сигнал о нем может быть передан в систему, как описано выше. Если сбой исчезает (то есть это был действительно кратковременный сбой), то работа центрального процессора может быть продолжена;

2. механизм безопасности на основе программного обеспечения от случайных отказов аппаратных средств (SM2), выполняющийся при включении зажигания для проверки отсутствия скрытых сбоев в логическом мониторинге последовательности программ процессора (SM1);

3. исправление одиночных ошибок и обнаружение двойных ошибок кодом с обнаружением ошибок (EDC) в оперативной памяти (SM3).

Примечание - В данном примере предполагается, что о каждом обнаруженном постоянном однобитовом сбое — даже если он корректируется механизмом EDC — поступает сигнал в программное обеспечение (например, с помощью прерываний) и программное обеспечение реагирует соответствующим образом. На уровне системы установлено требование о надлежащем использовании этого события (например, перевести в безопасное состояние и информировать водителя). При подозрительных кратковременных сбоях, исправляемых механизмом EDC, процессор может попробовать удалить эти сбои, повторно записав в память правильное значение. Если сбой устранить не удалось, то это означает, что он является постоянным и, следовательно, сигнал о нем может быть передан в систему, как описано выше. Если сбой исчезает (то есть это был действительно кратковременный сбой), то работа центрального процессора может быть продолжена. Чтобы отличить перемежающиеся и кратковременные сбои, можно применить метод подсчета числа исправлений.

4. механизм безопасности на основе программного обеспечения от случайных отказов аппаратных средств (SM4), выполняющийся при включении зажигания для проверки отсутствия скрытых сбоев в EDC (SM3).

Таблица A.5 разделена на три отдельных расчета для лучшего восприятия.

Таблица A.5 рассматривает виды отказов на уровне подчастей. В таблице A.6 показано, как могут быть определены виды отказов низкого уровня и, следовательно, как может быть вычислено общее распределение отказов в соответствии с подходом, описанным в A.3.9.

Пример - Таблица A.6 показывает, что интенсивность отказов от постоянного сбоя в триггере X1 и его схеме объединения по входу равна 0,01 FIT. Суммируя каждый из этих видов отказов низкого уровня, можно вычислить интенсивность отказов от постоянного сбоя в логике АЛУ в целом (0,07 FIT). С помощью той же процедуры, путем суммирования каждой интенсивности отказов, связанной с подчастью, можно вычислить интенсивность отказов (FIT) от постоянных сбоев в АЛУ.

Примечание - «Поднимаясь» по абстрактному дереву отказов (т.е. от видов отказов на низком уровне к видам отказов на более высоком уровне), интенсивности различных видов отказов подчастей могут быть объединены, чтобы вычислить интенсивность видов отказов более высокого уровня, особенно если эти виды отказов более высокого уровня определяются в более общем виде.

Пример - Если вид отказов более высокого уровня (например, на уровне части) определяется как «неправильная команда, выполняемая процессором», то интенсивность этого вида отказов может быть комбинацией интенсивностей многих видов отказов на уровне подчастей, таких как постоянный сбой в блоке конвейерной обработки, постоянный сбой в блоке регистров и т.д. Таким образом, если имеются интенсивности отказов низкого уровня, то интенсивность отказов более высокого уровня может быть вычислена снизу вверх (предполагается, что сбои независимы).

Примечание — Столбцы таблиц A.5 и A.6 могут быть соотнесены с блок-схемой классификации сбоев и классами сбоев, вносящих вклад в расчеты, описанные в 7.1.7:

• интенсивность отказов (FIT) равна \lambda ;
• количество безопасных сбоев равно Fsafe;
• охват вида отказов в случае нарушения цели безопасности равен KFMC,RF;
• интенсивность отказов от остаточного или одиночного сбоя равна \lambda_{SPF} или \lambda_{RF} в зависимости от того, является отказ одиночным или остаточным. В примере одиночные сбои не рассматриваются, так что эта интенсивность отказов всегда равна \lambda_{RF} ;
• охват вида отказов в случае скрытых отказов равна KFMC,MPF, и
• интенсивность отказов скрытого множественного сбоя равна \lambda_{MPF} .

Таблица A.5

Пример количественного анализа (на уровне подчастей)

Таблица A.6

Пример количественного анализа (для низкоуровневых отказов)

A.3.6 Пример анализа зависимых отказов

Общие требования и рекомендации, связанные с идентификацией, оценкой и учетом зависимых отказов, соответственно, определены в ИСО 26262-9.

Анализ зависимых отказов структурирован на следующие этапы:

1. определить части, на которые могут повлиять зависимые отказы.

Примечания

1 Структуры частей, о которых в концепции обеспечения безопасности микроконтроллера утверждается, что они независимы друг от друга, могут быть чувствительны к зависимому отказу.

2 Это определение может быть поддержано дедуктивным анализом безопасности. События считаются независимыми, если анализ двойных и множественных отказов дает полезную информацию о частях уязвимых для зависимых отказов;

2. определить источники возможных зависимых отказов.

Рассматриваются источники, перечисленные в данном приложении, а также другие предсказуемые физические и логические источники зависимых отказов (общеиспользуемые логические части и сигналы), в том числе результаты, связанные с сосуществованием функций с различными УПБА;

3. определить механизм связи между частями, позволяющий возникновение зависимых отказов;

4. качественно описать и оценить меры по предотвращению зависимых отказов;

5. качественно описать и оценить меры, используемые в процессе проектирования, по ограничению влияния, вызванного оставшимися зависимыми отказами, на каждую структуру частей, которые определены в перечислении 1).

Примечание - Как указано в примечании к 7.4.2 ИСО 26262-9, анализ зависимых отказов выполняется качественно, потому что не существует никакого общего и достаточно надежного метода для количественного анализа таких отказов.

Как указано в примечании 1 к 7.4.4 ИСО 26262-9, оценка зависимых отказов может быть выполнена применением соответствующих таблиц контрольных проверок, например с помощью таблиц контрольных проверок, полученных из практического опыта. Таблицы контрольных проверок обеспечивают аналитикам характерные примеры первопричин и факторов связи зависимых отказов, такие как: тот же самый проект, тот же процесс, такой же компонент, тот же интерфейс и уровень близости.

В таблице A.7 перечислены области (см. 7.4.4 ИСО 26262-9), для которых выполняется оценка зависимых отказов. В данной таблице также даны краткие примеры источников и механизмов связи, которые могли бы привести к зависимым отказам, с примерами мер их предотвращения или обнаружения.

Примечание - Перечисленные меры являются лишь некоторыми из возможных вариантов. Возможны другие меры по предотвращению или обнаружению зависимых отказов, например, механизмы безопасности на уровне системы.

Таблица A.7

Области оценки зависимых отказов, их возможные источники и связанные с ними меры

В настоящий пункт не включены логические отказы общих ресурсов с возможностями воздействия на поведение нескольких частей или механизмов безопасности в микроконтроллере. Они рассматриваются в процессе стандартного качественного и количественного анализа.

Пример - Типичными примерами, попадающими в эту категорию, являются контроллер прямого доступа к памяти, контроллер прерываний и логика тестирования/отладки.

A.3.7 Пример методов или мер для обнаружения или предотвращения систематических отказов в процессе проектирования микроконтроллера

Общие требования и рекомендации, связанные с архитектурой аппаратных средств и детальным проектированием, определены в 7.4.1 ИСО 26262-5 и 7.4.2 ИСО 26262-5, соответственно. Кроме того требования, связанные с верификацией аппаратных средств, приведены в 7.4.4 ИСО 26262-5.

Микроконтроллер разработан на основе стандартизированного процесса разработки. Примерами обеспечения доказательства того, что для предотвращения систематических отказов во время разработки микроконтроллера принимаются достаточные меры, являются следующие два подхода:

a) использование таблицы контрольных проверок, такой как представлена в таблице A.8, а также

b) предоставление обоснования, с использованием результатов полевых данных для аналогичных изделий, разработанных на основе того же процесса, как и целевое устройство.

Таблица A.8

Пример методов или мер для обеспечения соответствия требованиям ИСО 26262-5 в процессе разработки микроконтроллера

Более того, можно рассмотреть следующие общие руководящие принципы:

c) документальное оформление каждой проектной деятельности, комплектов испытаний и инструментов, используемых для функционального моделирования и результатов этого моделирования;

d) верификация каждой деятельности и ее результатов, например, моделированием, проверкой эквивалентности, временным анализом или проверкой технологических ограничений;

e) применение мер для воспроизводимости и автоматизации процесса реализации проекта (на основе сценария, автоматизации работы и последовательности действий при реализации проекта).

Примечание - Это подразумевает возможность зафиксировать версии инструментальных средств, чтобы в будущем обеспечить воспроизводимость в соответствии с принятыми требованиями.

f) использование (мягких и жестких ядер третьей стороны) проверенных макроблоков с соблюдением каждого ограничения и поведения, определенных поставщиком макроядер, если это практически возможно.

A.3.8 Верификация проекта аппаратных средств микроконтроллера

A.3.8.1 Общие положения

Согласно 7.4.4.1 ИСО 26262-5, проект аппаратных средств верифицируется в соответствии с указаниями раздела 9 ИСО 26262-8 (Оценка нарушения цели безопасности из-за случайных отказов аппаратных средств), на соответствие и полноту относительно требований безопасности к аппаратным средствам.

Внесение неисправностей является лишь одним из возможных способов верификации, возможны и другие подходы.

Пример - Если существуют современные решения, такие как протоколы высокого уровня для элементов коммуникации, то используется либо экспертная оценка, либо проверенные ранее результаты (например, программное обеспечение для шины обмена сообщениями автомобильных систем в соответствии с МЭК 61784).

Выбор и глубина верификации может зависеть от стадии анализа и от используемых механизмов безопасности (внутри микроконтроллера или на уровне системы).

Пример — Следуя причинам, упомянутым в примере 1 п. A.3.3, в случае избыточности аппаратных средств (например, использовать решение на базе двухъядерного процессора, ядра которого работают в режиме жесткого параллелизма), в котором выходы из двух идентичных процессоров сравниваются аппаратными средствами на каждом тактовом цикле), проверку охвата вида отказов не нужно выполнять для каждого внутреннего регистра каждого процессора. Вместо этого может быть необходима более детальная проверка интерфейсов процессора и компаратора.

A.3.8.2 Верификация, использующая моделирование при внесении сбоя

Как уже упоминалось в таблице 3 ИСО 26262-5, моделирование с внесением сбоя во время стадии разработки является допустимым методом для верификации полноты и корректности реализации механизма безопасности относительно требований безопасности аппаратных средств.

В частности для микроконтроллеров, для которых использующее внесение сбоя тестирование нарушения в результате единичного события на уровне аппаратных средств нецелесообразно или даже невозможно для некоторых видов сбоев. Таким образом, для выполнения шага верификации внесение сбоя полезно при использовании расчетных моделей (например, при внесении сбоя на уровне списка соединений логических элементов).

Примечания

1 Метод внесения сбоя может быть использован как в случае постоянных (например, константных сбоев), так и кратковременных (например, нарушения в результате единичного события) сбоев.

2 Таблица D.1 ИСО 26262-5 показывает, что для некоторых элементов при отсутствии других подходящих доказательств необходимо учитывать виды сбоев при постоянном токе (отличные от константных «0» и «1»), чтобы иметь возможность претендовать на высокий уровень их диагностического охвата. Там также отмечено, что не предполагается требовать, чтобы анализ этих видов сбоев был исчерпывающим, так как известно, что реализованные должным образом методы, основанные на моделировании константных сбоев (например, тестирование с N-кратным обнаружением сбоя, см. [3] - [5]), также являются эффективным средством верификации видов сбоев при постоянном токе.

Примеры

1 Подходящим способом, упрощающим верификацию видов сбоев при постоянном токе, может быть предоставление доказательства того, что сбои типа «разрыв» или «короткое замыкание» составляют небольшую часть от всех видов сбоев при постоянном токе, то есть их значительно меньше, чем константных «0» или «1» сбоев.

2 Так как исчерпывающая полнота не требуется, то анализ видов сбоев при постоянном токе может быть применен к подмножеству подчастей микроконтроллера, выбираемых в зависимости от возможного влияния на них видов сбоев при постоянном токе (например, компараторы) или на основе статистики.

3 «Реализованное должным образом» тестирование с N-кратным обнаружением сбоя означает, что № различных обнаружений одного и того же сбоя гарантированы набором шаблонов (т.е. «насыщенностью» шаблона). Значение № может быть в диапазоне от 5 до 10.

4 В общем случае, механизмы безопасности аппаратных средств могут быть более эффективными при обнаружении каждого вида сбоя при постоянном токе и могут быть легче верифицированы с использованием, например, подхода с N-кратным обнаружением сбоя. С другой стороны, в случае механизма безопасности, основанного на программном обеспечении и работающего со случайными отказами аппаратных средств, может оказаться достаточно трудно с помощью подхода с N-кратным обнаружением сбоя получить высокий уровень уверенности в «насыщенности» шаблона из-за возможного изменения контекста между последующими выполнениями теста во время выполнения программы. В этом случае могут быть применены альтернативные решения (например, см. [7]).

Примечание - Метод внесения сбоя также может быть использован для введения сбоев типа замыкания в конкретные места на основе анализа топологии или для проверки влияния зависимых отказов, таких как внесение сбоев в схемы синхронизации и сброса.

Метод внесения сбоя в модели проекта может быть успешно использован при верификации безопасных сбоев и расчете их количества и охвата этого вида отказов, например, как показано в A.3.3 и A.3.3.2.

Пример - Если сбои вызывают измеримый эффект, то они вносятся и выявляются в точках наблюдения, в которых они хорошо определены. Кроме того, рассматриваемый метод может быть использован при вычислении и верификации значений охвата вида отказов, т.е. выполняется внесение сбоев, которые способны вызвать измеримый эффект, и их выявление, если эти сбои были обнаружены механизмами безопасности в интервале сбоеустойчивости.

Примечание - Доверие вычислению и верификации при внесении сбоя пропорционально качеству и полноте используемого для запуска тестируемой схемы испытательного стенда, количеству внесенных сбоев и уровню детализации представления схемы.

Пример - Описание логических элементов на уровне списка соединений подходит для внесения сбоя при анализе постоянных сбоев, таких как константные сбои. Для максимального увеличения скорости выполнения теста могут быть полезны методы FPGA. Также для константных сбоев приемлемым подходом является анализ на «уровне регистровых передач» при условии, что показана связь с уровнем логических схем.

A.3.9 Настройка и проверка автономного анализа микроконтроллера на уровне системы

Для настройки и верификации автономного анализа микроконтроллера на уровне системы необходимо:

a) подробно преобразовать описанные виды отказов микроконтроллера в описание видов отказов на высоком уровне, необходимое для анализа на уровне системы.

Примечания

1 Это может быть выполнено с помощью (восходящего) процесса «снизу — вверх» (показанного на рисунке A.2), используя метод, описанный в A.3.2, A.3.3 и A.3.5. Возможно идентифицировать подробные описания видов отказов микроконтроллера и объединить их до уровня компонентов.

2 Начальное подробное описание позволяет количественно и точно описать распределение отказов микроконтроллера, так как в противном случае используются качественные предположения для описания распределения.

3 Как описано в A.3.3, необходимая степень детализации может зависеть от стадии анализа и от используемых механизмов безопасности;

Рисунок A.2 — Пример восходящего подхода получения описания видов отказов на уровне системы

b) охват вида отказов, вычисляемый на уровне части или подчасти, может быть улучшен мерами на уровне применения.

Пример - На уровне автономного микроконтроллера охват вида отказов периферийных АЦП считается нулевым, потому что внутри микроконтроллера не реализуются механизмы безопасности для охвата этих сбоев. Тем не менее, на уровне применений АЦП включена в замкнутый контур и ее сбои обнаруживаются проверкой согласованности, реализованной программным обеспечением. В этом случае охват вида отказов этой подчасти может быть увеличен благодаря механизму безопасности на уровне применения;

c) охват вида отказов, вычисляемый на уровне подчасти, может быть рассчитан при некоторых конкретных предположениях («предположения применения»).

Примечание - В этом случае предположения проверяются на уровне применений, и если они оказываются не действующими, то могут быть сделаны другие предположения и охват вида отказов пересчитывается на основе новых предположений.

Пример - На уровне автономного микроконтроллера постоянный скрытый сбой памяти считается обнаруживаемым, потому что код с обнаружением ошибок (EDC) сообщает процессору о каждом исправлении одиночной ошибки. Предполагалось, что для обработки данного события должна быть реализована управляющая программа. Тем не менее, из соображений производительности эта управляющая программа реализована не была и, следовательно, предположение более не действует. Альтернативная мера заключается в программировании микроконтроллера так, чтобы он отправлял признак (флаг) о коррекции ошибки непосредственно во внешний мир. Охват скрытого сбоя памяти может быть пересчитан.

A.3.10 Пример документации по безопасности для микроконтроллера, как общеиспользуемого элемента безопасности (ОЭБ)

В пункте 9.2.3.6 указано, что для разработки микроконтроллера, как ОЭБ, системному интегратору предоставляется необходимая информация о результатах работы, которая включает следующие документы: предполагаемые требования, предположения, связанные с внешним по отношению к ОЭБ проектом, и применимые результаты работы.

Исходя из этого, документация по безопасности для микроконтроллера, как ОЭБ, может включать в себя следующие документы или подмножества из них, как указано в соглашении об интерфейсе разработки (DIA):

• обоснование безопасности, связанное с микроконтроллером, см. 6.5.3 ИСО 26262-2;
• план обеспечения безопасности для микроконтроллера, см. 6.5.1 ИСО 26262-2 и 5.5 ИСО 26262-5;
• другие планы, как показано в ИСО 26262-8, в соответствующих случаях, такие как план управления конфигурацией, план управления изменениями, план анализа влияния и запроса на изменение, план верификации, план управления документацией и план квалификации программных инструментальных средств;
• доказательства, связанные с выполнением применимых шагов плана обеспечения безопасности, как показано в ISO 26262-2;
• спецификации аппаратных средств, как показано в ИСО 26262-5, например, спецификация требований к безопасности аппаратных средств, спецификация программно-аппаратного интерфейса (HSI) и спецификация проекта аппаратных средств;
• отчеты, связанные с выполнением применимых шагов плана верификации и других планов, как указано в ИСО 26262-5 и ИСО 26262-8, например, отчет по верификации требований безопасности аппаратных средств, отчет по верификации проекта аппаратных средств и отчет по верификации и интеграции аппаратных средств;
• отчеты, связанные с анализом безопасности, как указано в ИСО 26262-5, ИСО 26262-8 и ИСО 26262-9, такие как отчет по анализу безопасности аппаратных средств, экспертный отчет об эффективности архитектуры микроконтроллера по обеспечению требований к случайным отказам аппаратных средств, экспертный отчет по оценке нарушения цели безопасности из-за случайных отказов аппаратных средств и результаты анализа зависимых отказов.

Примечание - В DIA указано, какие документы предоставляются и какой уровень детализации предоставляется клиенту микроконтроллера.

Кроме того, стоит собрать следующую информацию:

• описание жизненного цикла в соответствии с настоящим стандартом, подготовленное специально для микроконтроллера; список соответствующих результатов работы (описание тех результатов работы по жизненному циклу, соответствующему настоящему стандарту, которые применимы для микроконтроллера);
• описание безопасной архитектуры микроконтроллера с абстрактным описанием функциональных возможностей микроконтроллера и описанием механизмов безопасности;
• описание «предположений применения» (Assumptions of Use) микроконтроллера для его целевого использования, в том числе предположение о безопасном состоянии микроконтроллера, предположения об интервале сбоеустойчивости и интервале выявления множественных сбоев, предположения о контексте микроконтроллера, включая внешние интерфейсы;
• описание конфигурации микроконтроллера и связанные аппаратные и/или программные процедуры по управлению отказом после его обнаружения;
• описание результатов анализа безопасности на уровне микроконтроллера, которые полезны для системных интеграторов, такие как описание моделей сбоев, моделей отказов и интенсивностей отказов, учитываемых при анализе, метрики архитектуры аппаратных средств (метрики одиночного сбоя и скрытого сбоя), вероятностная метрика для случайных отказов аппаратных средств (PMHF), оценка каждой причины нарушения цели безопасности (см. 9.4.3 ИСО 26262-5), описание источников зависимых отказов, описание предполагаемых или принятых мер для предотвращения или обнаружения зависимых отказов, описание «предположений применения», на которых основан анализ безопасности (например, программные механизмы безопасности, устраняющие случайные отказы аппаратных средств и т.д.);
• описание процесса оценки функциональной безопасности; список мер подтверждения и описание уровня независимости; краткое описание процесса предотвращения систематических отказов в микроконтроллере.

Примечание - Данная документация может быть объединена в один документ под названием «Руководство по безопасности» или «Указания по применению безопасности» микроконтроллера, как общеиспользуемого элемента безопасности.

Приложение B (справочное)

ФОРМИРОВАНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ ДЕРЕВА НЕИСПРАВНОСТЕЙ

B.1 Общие положения

FTA и FMEA — два наиболее распространенных метода анализа сбоев и отказов устройства и элементов. FMEA является индуктивным («снизу — вверх», см. рисунок B.1) подходом, рассматривающим отказы отдельных частей системы и влияние этих отказов на всю систему. FTA является дедуктивным («сверху — вниз», см. рисунок B.2) подходом, начинающим анализ с нежелательного поведения системы и определяющим возможные причины такого поведения.

Рисунок B.1 — Иллюстрация метода FMEA («снизу — вверх»)

Рисунок B.2 — Иллюстрация метода FTA («сверху — вниз»)

Эти подходы дополняют друг друга, как указано в примечании таблицы 2 подпункта 7.4.3.1 ИСО 26262-5: «Уровень детализации анализа соизмерим с уровнем детализации проекта. Оба метода, в некоторых случаях, могут осуществляться на различных уровнях детализации». Овалы «Cx» на рисунках B.1 и B.2 представляют собой компоненты либо технических средств, либо программного обеспечения. Обычно для анализа опасностей вплоть до уровня компонентов используется FTA. Затем с помощью FMEA снизу вверх анализируются отказы компонентов, чтобы установить их виды и определить механизмы безопасности, для устранения неисправностей на нижнем уровне дерева неисправностей. Желательно избегать дублирования работы, которое возникает на пересечении между FTA моделированием и FMEA. Для серийно выпускаемых частей системы результаты FMEA в модели дерева отказов предпочтительно рассматривать как интенсивности отказов базовых событий.

Примечание — Как указано в 7.4.2.1 ИСО 26262-9, вклад зависимых отказов оценивается качественно, потому что не существует никакого общего и достаточно надежного метода для количественной оценки таких отказов. Таким образом, количественный метод, представленный в настоящем приложении, относится только к определяемым количественно зависимым отказам, таким, как показанный на рисунке B.9 вклад по общей причине от постоянного сбоя SM1 в сечениях дерева отказов как для кратковременного сбоя, так и постоянного сбоя регистра R0.

B.2 Объединение FTA и FMEA

Системы состоят из многих частей и подчастей. FTA и FMEA могут быть объединены для выполнения анализа безопасности с необходимым балансом подходов сверху вниз и снизу вверх. На рисунке B.3 показан возможный способ объединения FTA и FMEA. На данном рисунке базовые события получены из FMEA для различных отказов (обозначенных FMEA A — E в данном примере), который выполняется на более низком уровне абстракции (например, на уровне подчасти, части или компонента). В этом примере FMEA B не влияет на базовые события 1 и 2, а FMEA D влияет на оба.

Рисунок B.3 — Объединение FTA и FMEA

B.3 Пример дерева неисправностей

B.3.1 Общие положения

Для микроконтроллера, описанного в примере приложения A, может быть построено дерево неисправностей. Данный пример не является примером интеграции FMEA и FTA, но демонстрирует построение дерева неисправностей.

Дерево неисправностей построено для каждой строки таблицы A.5, преобразуя ее в ветвь дерева. Полное дерево неисправностей представлено на рисунках B.6 - B.21. Пример дерева неисправностей используется для иллюстрации двух методов оценки, является ли остаточный риск нарушений цели безопасности достаточно низким. Вероятность нарушения цели безопасности оценивается для каждой ветви дерева неисправностей. Поэтому вероятность нарушения цели безопасности на верхнем уровне не рассчитывается.

Дерево неисправностей не используется для определения диагностического охвата или метрик одиночного и скрытого сбоев. Если диагностический охват определяется, например с помощью FMEA, то его результаты могут быть использованы в дереве неисправностей, поэтому может быть рассчитана вероятность отказа системы в течение ее срока службы.

На рисунке B.4 представлены в общем виде примеры FTA для одиночного, остаточного и двойного сбоев.

C и D являются независимыми двойными сбоями, т.е.:

• нет отказа по общей причине у C и D
• нет каскадных отказов между C и D

Рисунок B.4 — Примеры FTA для одиночного, остаточного и двойного сбоев

B.3.2 Пример создания ветви дерева неисправностей

В качестве примера подробно описано создание одной ветви — ветви дерева неисправностей для регистра R0. На рисунке B.9 показано, что первые две строки таблицы A.5 объединены оператором ИЛИ. Это предполагает, что постоянные и кратковременные отказы регистра R0 являются независимыми видами отказов. Поскольку интенсивности кратковременных отказов и диагностический охват известны, то кратковременные сбои включены в дерево неисправностей таким же образом, как постоянные сбои. Если интенсивности отказов и диагностический охват не известны, то кратковременные сбои могут быть обработаны отдельно, как описано в примечании 2 к 8.4.7 ИСО 26262-5.

Примечание - В рассматриваемом примере показан способ объединения постоянных и кратковременных сбоев. Согласно примечанию 2 к 8.4.7 ИСО 26262-5 если показано, что кратковременные сбои актуальны, то они включаются в анализ. Так как для данного примера кратковременные сбои актуальны и оцениваются количественно, то они включены в дерево неисправностей аналогичным образом, как и постоянные сбои.

Сначала рассматривается построение ветви для кратковременных сбоев, которая состоит из события, представляющего кратковременные сбои с интенсивностью отказов, равной 0,032005 FIT (3,2005 x 10-11/ч работы), соединенного со входом оператора И. Второй вход этого оператора И связан с выходом оператора ИЛИ, на входе которого два события: связанное с охватом отказов данного вида с фиксированной вероятностью 60% (1 — охват вида отказов, связанных с нарушением цели безопасности), и связанное с вероятностью отказа механизма безопасности SM1 от скрытых сбоев. Символ r под блоком события представляет значение интенсивности отказов в час, а символ Q представляет значение вероятности отказа данного блока или ветви в течение ожидаемого срока службы системы.

Примечание — Событие с фиксированной вероятностью доминирует над событием, описываемым ветвью, представляющей диагностический охват и скрытые отказы механизма безопасности SM1. На практике значением диагностического охвата вместе с интенсивностью скрытых отказов механизма безопасности SM1 (выход оператора 19 на рисунке B.9) можно пренебречь, упрощая дерево. Тем не менее, метрика скрытых сбоев оценивается и проверяется на соответствие.

Скрытый сбой может привести к неспособности системы обнаружить кратковременный отказ, который включен в диагностический охват и обычно должен быть обнаружен. Необходимо отметить, что следует учитывать порядок следования комбинации скрытых/первичных сбоев. Если скрытый сбой механизма безопасности происходит до первичного сбоя, то первичный сбой не может быть обнаружен, и уменьшение опасных последствий не происходит. Это представлено небольшим блоком L, указывающим, что это событие должно произойти последним в последовательности с другим событием оператора И.

Блок SM1 построен в соответствии с представленным в таблице A.5 механизмом безопасности и реализует логику обнаружения и генерацию аварийных сигналов для постоянных сбоев. Кратковременные сбои не включаются, поскольку они не вызывают скрытые сбои, так как вероятность того, что они происходят одновременно с первичным сбоем очень низка и поэтому не учитывается. Это согласуется с примечанием 2 8.4.7 ИСО 26262-5, в котором кратковременные сбои учитываются только для метрики одиночных сбоев. Логика обнаружения имеет значение интенсивности отказов r = 0,0029 FIT.

Отказы логики обнаружения далее диагностируются механизмом безопасности SM2 с охватом диагностикой 90%, соединенным оператором И с блоком SM1, который вычисляет вероятность скрытых сбоев SM1. Механизм безопасности SM2 выявляет скрытые сбои в SM1 и выполняется при каждом включении ключа зажигания. Согласно 9.4.2.3 ИСО 26262-5 среднюю продолжительность поездки автомобиля можно рассматривать равной до одного часа. Один час представлен записью tau = 1 под блоком события DL LATENT1, вероятность которого умножается на 0,9 (охват диагностикой скрытых сбоев SM2 равен 90%). Доля сбоев генерации аварийных сигналов, не охваченная SM2, представлена стандартным значением интенсивности отказов события ALARM LATENT, умноженным на 0,1 (10% = 100% — охват диагностикой скрытых сбоев SM2).

Ветвь, представляющая постоянные сбои строится аналогичным образом. Подчеркивание блока SM1 треугольной формы указывает на то, что это не просто копия существующего блока SM1 для ветви дерева для кратковременных сбоев, это тот же вид отказов. Это может быть полезно при анализе отказов по общей причине. Например, на рисунке B.9 операторы И блоков TRANS R0 и PERM R0 содержат общую ветвь.

Пример в таблице A.5 содержит безопасные сбои. При рассмотрении безопасных сбоев, уточняется интенсивность отказов для базовых событий. Например, для кратковременных сбоев АЛУ (строка 10 в таблице A.5, 20% безопасных сбоев) значение 0,00038 FIT умножается на 0,8 (100% — 20%), в результате имеем 3,8 x 10-13/ч x 0,8 = 3,04 x 10-13/ч.

B.4 Вероятностный анализ с использованием дерева отказов

Типичными количественными характеристиками отказов компонентов являются интенсивности их отказов. Для сложного дерева отказов с несколькими операторами И и ИЛИ, отдельные интенсивности отказов не могут быть объединены в общую интенсивность отказов системы. Например, система, состоящая из двух блоков, которые соединены оператором И и имеют экспоненциальные распределения, для которых обе интенсивности отказов \lambda_{1} и \lambda_{2} очень малы (оба значения \lambda t очень малы, где t представляет собой время службы системы), будет иметь приблизительную вероятность отказа равную \lambda_{1}t\lambda_{2}t или \lambda_{1}\lambda_{2}t^{2} .

Если значение ASIL системы равно D и целевые интенсивности отказов используются из таблицы 7 ИСО 26262-5, то вероятность целевых отказов в час составляет < 10-8/ч, которая относится к другому временному периоду, чем \lambda_{1}\lambda_{2}t^{2} . Одним из способов справиться с ситуацией является умножение целевой вероятности отказов в час 10-8/ч на время службы системы 10-8/ч t и убедиться, что \lambda_{1}\lambda_{2}t^{2} \leq 10^{- 8}/\text{ч }t или \lambda_{1}\lambda_{2}t \leq 10^{- 8}/\text{ч} . Это требует данных о сроке службы системы, которые могут быть получены из прошлых профилей использования или системных требований. Дерево неисправностей в настоящем приложении было создано, полагая, что произвольно выбранное значение срока службы системы равно 5000 ч.

Для ветви R0 TRANSIENT вероятность не выявления отказа в первую очередь связана с недостаточным охватом диагностикой (Q = 0,6), а не со скрытыми сбоями (Q = 2,175 x 10-9). Это типично для большинства практических систем, у которых значение охвата диагностикой не равно или не близко к 100%. Для тех случаев, когда вероятности скрытых сбоев незначительны, удаление их из анализа FTA значительно упрощает анализ. Тем не менее метрика скрытых сбоев документально оформляется в виде отдельной части обоснования безопасности.

Согласно 9.4.3 ИСО 26262-5 вероятность, связанного с безопасностью сбоя оценивается на уровне части аппаратного средства. Если этот анализ осуществляется с помощью FTA, то FTA структурируется таким образом, чтобы оценка на уровне части аппаратного средства могла быть выполнена.

В данном примере это показано на рисунке B.6. В 9.4.3.5 и 9.4.3.6 ИСО 26262-5 требования приведены в виде соотношений между интенсивностью отказов класса частей аппаратного средства и их охватом диагностикой. Если оценка осуществляется с помощью FTA, полезно преобразовать требования, представленные в 9.4.3.5 и 9.4.3.6 ИСО 26262-5, в эффективное требование, связанное с интенсивностью остаточных отказов или одиночных отказов части аппаратного средства. Если, например, интенсивность отказов класса 1 выбирается, как целевое значение УПБА, равное D, деленное на 100, а целевое значение УПБА, равное D, выбирается так, чтобы оно было < 10-8 ч-1, то требование 9.4.3.6 ИСО 26262-5 может быть представлено как \lambda_{RF,\text{части аппар}.\text{ср}.} \leq 10^{- 10}\text{ч}^{- 1} , где \lambda_{RF,\text{части аппар}.\text{ср}} является интенсивностью остаточных отказов части аппаратного средства. На рисунке B.6 показано, что вероятность отказа ЦПУ, который может привести к нарушению цели безопасности в течение срока службы 5000 ч, будет равна 1,040631 x 10-6. Это приводит к соответствующему значению вероятности, равному 2,08 x 10-10 в час. Поскольку эта величина больше требуемой интенсивности остаточных отказов, то требования 9.4.3.6 не будут выполнены.

Применение FTA, как описано для оценки выполнения 9.4.3.5 или 9.4.3.6 ИСО 26262-5, является консервативным, поскольку эффективные требования относятся к интенсивности остаточных отказов или одиночных отказов части аппаратного средства. Однако FTA предоставляет вероятность, включая также сценарии с двойными отказами.

Поскольку FTA не рассматривает требования 9.4.3.11 ИСО 26262-5, то необходим дополнительный анализ для получения доказательств, что соответствующие требования, касающиеся сценариев с двойными отказами, выполнены.

При ранжировании классов интенсивностей отказов может быть использован делитель ниже, чем 100, если предоставляется обоснование. В этом случае должна быть обеспечена поддержка корректности ранжирования при совместном рассмотрении одиночных сбоев, остаточных сбоев и сечений более высокого уровня.

B.5 Пример дерева отказов

	Оператор ИЛИ для n событий		Оператор И для n событий		Блок комментария
«L» означает, что событие должно произойти последним, после всех прочих событий оператора И			Блок перехода. Свернутая ветвь дерева, см. рис. B.x		Соединен с блоком перехода, см. рис. B.y
	Отказы по общей причине, ветвь представляет собой общий отказ механизма безопасности SM1		Блок события		Существует примечание, относящееся к блоку

Рисунок B.5 — Краткое описание символов FTA

Рисунок B.6 — Верхний уровень дерева неисправностей

Рисунок B.7 — Ветвь, представляющая CPU, дерева неисправностей верхнего уровня

Рисунок B.8 — Ветвь, представляющая блок регистров CPU, дерева неисправностей верхнего уровня

Рисунок B.9 — Ветвь дерева неисправностей для регистра R0

За исключением значений охвата диагностикой, на рисунке B.9 представлено типичное дерево отказов, которое можно использовать для любого регистра, поэтому конкретные деревья отказа для регистров 1, 2 и 3 не показаны.

Рисунок B.10 — Ветвь, представляющая ЦПУ-АЛУ дерева неисправностей верхнего уровня

Рисунок B.11 — Ветвь дерева неисправностей, представляющая АЛУ

За исключением значений охвата диагностикой и интенсивностей FIT на рисунке B.11 представлено типичное дерево отказов, которое можно использовать для блока умножения, блока деления, устройства конвейерной обработки, секвенсера, устройства управления стэком, устройства формирования адресов, устройств загрузки и хранения, поэтому конкретные ветви дерева отказов для этих устройств не показаны.

Рисунок B.12 — Ветвь дерева неисправностей верхнего уровня, представляющая устройство управления

Рисунок B.13 — Ветвь дерева неисправностей верхнего уровня, представляющая блок загрузки и хранения

Рисунок B.14 — Ветвь дерева неисправностей, представляющая отладчик

Рисунок B.15 — Охват скрытых сбоев механизмом безопасности SM2

Рисунок B.16 — Ветвь дерева неисправностей верхнего уровня, представляющая энергозависимую память

Рисунок B.17 — Ветвь дерева неисправностей, представляющая механизм безопасности SM3. Верхний уровень

Рисунок B.18 — Ветвь дерева неисправностей, представляющая кодировщик механизма EDC

Рисунок B.19 — Ветвь дерева неисправностей, представляющая скрытые сбои битов EDC в ОЗУ

За исключением значений охвата диагностикой на рисунке B.19 представлено типичное дерево неисправностей, которое можно использовать для декодера механизма EDC, поэтому конкретные деревья неисправностей для этой ветви не показаны.

Рисунок B.20 — Ветвь дерева неисправностей, представляющая скрытые сбои в генераторе аварийных сигналов

Рисунок B.21 — Ветвь дерева неисправностей SM3, представляющая отказы, которые непосредственно способствуют опасности на высоком уровне

Приложение ДА (справочное)

СВЕДЕНИЯ О СООТВЕТСТВИИ ССЫЛОЧНЫХ МЕЖДУНАРОДНЫХ СТАНДАРТОВ НАЦИОНАЛЬНЫМ СТАНДАРТАМ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Таблица ДА.1

Библиография