功能安全的核心定义与内涵
（一）功能安全的本质
“功能安全”（Function Safety）是指通过设计特定安全功能与防护措施，规避不可接受的功能风险的一系列技术与方法的统称。这里的 “功能” 特指监控受控对象与控制器的安全装置所发挥的作用 —— 通常以计算机作为核心安全装置，当控制器发生故障时，该装置会及时关闭受控对象，并向用户发出危险预警。需要明确的是，安全并非单纯依赖增加电子安全设备实现，而是要通过 “消除” 导致危险的设计缺陷或机械故障的安全机制来保障，这种机制被称为 “本质安全”。两者的核心区别可通过经典案例清晰区分：在铁路道口安全防护中，“本质安全” 的解决方案是直接消除危险源 —— 将道口改造为立交桥，从根本上避免人车与火车相撞的风险；而当客观条件限制无法实施该方案时，通过增设栏杆、警示灯、红外探测等安全设施防范事故，则属于功能安全的应用范畴。（二）功能安全的行业应用范围目前，欧美已建立成套的功能安全相关产品指令与设计标准，其应用覆盖多个高风险领域，包括核电、石油化工、电厂等过程工业，以及工业机械、电梯扶梯、智能电网、家电软件评估、医疗软件评估等行业。本文将聚焦汽车领域，深入解读 ISO 26262 标准的核心内容与实践要求。
02功能安全标准的发展历程
（一）标准化需求的起源
20 世纪 70 年代起，随着现代化设备的普及与工业生产自动化水平的提升，以电气、电子、可编程电子产品为核心的控制系统逐渐渗透到各行业。然而，工业文明带来便利的同时，也因系统设计不合理、设备元器件故障、软件失效等引发了大量安全事故，造成人身伤害与环境污染，促使人们意识到需通过标准与法规规范安全相关系统的研发与应用。与此同时，缺乏公认的安全评价体系导致制造商难以推广新技术，不同行业的安全需求差异也限制了安全设备的产业化规模。在此背景下，行业迫切需要一套统一的标准搭建企业与用户之间的沟通桥梁。（二）从 IEC 61508 到 ISO 26262 的演进2000 年 5 月，国际电工委员会（IEC）正式发布 IEC 61508 标准《电气 /电子/可编程电子安全相关系统的功能安全》，首次定义了安全完整性水平（SIL，Safety Integrity Level），即安全设备实现安全功能的可靠性概率。该标准认为，构成安全系统的部件故障率越低，整个系统的故障率也越低。但 IEC 61508 存在明显局限性：其概率评估方法仅适用于硬件故障（初始故障、损耗故障及随机偶发故障），而软件故障（bug）并非随机发生 —— 一旦设计缺陷存在，满足特定触发条件时故障发生概率即为 100%，无法通过概率量化。针对这一问题，专门面向汽车领域的 ISO 26262 标准应运而生，于 2011 年 11 月正式颁布。与 IEC 61508 不同，ISO 26262 并非 “可靠性标准”，未设定具体的可接受失效概率数值，而是将定量危害分析仅限定于硬件层面，同时基于产品使用场景开展全系统危害分析与风险评估，引入汽车安全完整性等级（ASIL，Automotive Safety Integration Level）作为风险等级评估指标。
03ISO 26262 标准的核心框架与内容
ISO 26262 是专门针对汽车电子电气系统的功能安全标准，其认证对象涵盖车辆搭载的所有电子设备、计算机及相关软件。在第二版标准中，适用车辆范围已扩展至巴士、卡车、两轮车辆等。标准的核心目标是保障车载电子系统的安全性，不仅关注电子系统本身，还涵盖构成系统的各类元件，并明确了全场景下的安全要求
（一）标准体系结构
ISO 26262 共包含 12 个核心部分，覆盖从术语定义到具体实施的全流程：Part 1：术语定义（明确标准中使用的核心词汇）；Part 2：功能安全管理（规定安全相关系统开发的组织与人员要求）；Part 3：概念阶段（含项目定义、安全生命周期初始化、灾害分析与风险评估）；Part 4：产品开发（系统层面）；Part 5：产品开发（硬件层面）；Part 6：产品开发（软件层面）；Part 7：生产、运行、服务和报废（规定全生命周期后续阶段的安全要求）；Part 8：支持过程（含供应商管理、安全需求管理、配置管理、工具认证等）；Part 9：基于 ASIL 和安全的分析（提供 ASIL 认定与技术分析方法指导）；Part 10：ISO 26262 导则（补充说明特定项目的实施案例与解读）；Part 11：半导体应用指南（针对半导体技术的专项安全要求）；Part 12：摩托车适配要求（含摩托车领域的安全文化、危害分析等专项内容）。（二）核心实施逻辑标准的实施遵循 “概念阶段→开发阶段→全生命周期保障” 的逻辑：概念阶段通过危害分析与风险评估确定安全需求；开发阶段将安全需求分解至系统、硬件、软件层面，分别开展设计与验证；后续通过生产管控、运行服务及报废流程的规范，确保全生命周期的安全性。
04ASIL 等级的评估体系与应用
（一）ASIL 等级的定义
ASIL（汽车安全完整性等级）是 ISO 26262 中用于衡量危害风险等级的核心指标，分为 A、B、C、D 四个等级，其中 A 为最低等级，D 为最高等级。ASIL 等级直接决定系统的安全要求严苛程度：等级越高，所需的硬件诊断覆盖率越高、开发流程越严格，对应的开发成本与周期也会显著增加。此外，标准中还定义了 QM（质量管理）等级，指仅需按照质量管理体系开发，无需额外进行安全相关专项设计。（二）ASIL 等级的评估因子ASIL 等级的确定基于三个核心因子的综合评估，具体如下：严重度（Severity，S）：衡量风险发生后对驾驶员、乘员及行人的伤害程度，分为 4 级：S0：无伤害；S1：轻微或有限伤害；S2：严重或危及生命的伤害（可生还）；S3：危及生命的伤害（有死亡可能）或致命伤害。暴露率（Exposure，E）：描述人员处于风险场景的概率，基于道路环境、天气、车辆使用频率等因素判定，分为 5 级：E0：几乎不可能暴露于危险中；E1：暴露可能性极低；E2：暴露可能性低；E3：有一半暴露可能；E4：暴露可能性极高。可控性（Controllability，C）：体现涉险人员规避事故或伤害的可能性，分为 4 级：C0：完全可控；C1：简单可控；C2：一般可控；C3：几乎不可控。（三）ASIL 等级的确定方法通过上述三个因子的组合评估，可确定具体的 ASIL 等级，核心组合逻辑如下（完整对照表可参考标准原文）：S1（轻微伤害） 任意 E 等级 任意 C 等级：多判定为 QM；S2（严重伤害） E4（高暴露） C3（几乎不可控）：判定为 ASIL C；S3（致命伤害） E4（高暴露） C3（几乎不可控）：判定为 ASIL D（最高等级）。确定 ASIL 等级后，需为每个危害设定至少一个安全目标，作为功能与技术安全需求的核心依据。
05产品开发阶段的安全需求继承流程
安全需求的继承是 ISO 26262 实施的核心环节，遵循 “目标→需求→设计→实现” 的分层传递逻辑，具体流程如下：
（一）安全目标设定
作为系统安全设计的第一步，安全目标是为防止特定驾驶状态下的危险事件而设定的功能需求。通过危害分析与风险评估，为每个已判定 ASIL 等级的风险设定对应的安全目标，明确系统需实现的核心安全诉求。（二）功能安全需求设定（功能安全概念）为满足安全目标，在功能安全概念阶段需明确实现目标所需的功能安全需求，并将其分配至初步设计架构或外部风险缓解措施中。功能安全需求是独立于项目安全行为规范的安全措施，直接服务于安全目标的达成。（三）技术安全需求设定（技术安全概念）将项目级的功能安全需求细化为系统层面的技术安全需求，明确系统需具备的技术性防护措施。技术安全概念需说明需求的实现路径，确保从单级功能安全需求到系统级技术需求的有效落地。（四）系统设计系统及子系统需严格贯彻技术安全需求，同时兼顾非安全需求（QM 等级要求）。设计过程中需重点考虑三个核心要素：安全需求的可验证性、功能安全的技术实现能力、系统集成阶段的测试可行性。此外，需明确硬件 - 软件接口（HSI），确保软硬件交互与技术安全概念一致，并验证系统规范对技术安全概念的符合性与完整性。（五）硬件安全需求与开发基于分配的技术安全需求，提炼硬件安全需求，核心聚焦控制器内部硬件故障的防护机制。硬件开发需重点完成两项工作：一是定量评估硬件架构指标（衡量硬件对偶然故障的鲁棒性）；二是评估随机失效率（基于概率论验证安全机制的有效性）。（六）软件安全需求规范软件安全需求针对因故障导致的技术安全需求偏离，细化至可实施、可验证的级别。设计过程中需综合考虑系统配置、软硬件接口、硬件安全需求、时间限制等因素，并验证需求与技术安全概念、系统规范的兼容性与一致性。
06功能安全导向的软件级开发要求
ISO 26262 对软件开发提出了一系列专项要求，核心围绕 “可追溯性、严谨设计、分级验证、工具合规、故障隔离” 五大维度展开：（一）需求可追溯性要求全程保证安全需求的可追溯性，通过为各级需求、设计成果、测试用例分配唯一 ID，实现 “上级需求→下级需求→软件组件→函数→测试结果” 的全链路关联。这一机制可有效发现需求遗漏、设计偏差等问题，确保开发过程与安全目标一致。（二）严格的设计方法针对不同 ASIL 等级制定差异化设计规范，其中 ASIL D 等级要求最为严苛：架构设计：需采用分层架构、限制组件大小、优化调度机制、控制组件内聚与耦合度、限制中断使用；错误检测：需实施输入输出数据范围检查、数据有效性校验、外部监控、控制流监视及软件冗余设计；单元设计：函数仅允许一个出入口、限制动态安全对象（如堆栈区域）、强制变量初始化、禁止同名变量与隐式类型转换、限制全局变量与指针使用、禁止无条件跳转与递归调用。标准未强制要求建模设计（如 MATLAB/Simulink），但明确建模质量需符合设计指南要求，且非建模开发的代码质量需与建模开发保持一致。（三）分级验证与确认验证：确认开发过程 “正确执行”，不同 ASIL 等级要求不同：ASIL A：仅需开展静态排查；ASIL D：需结合静态检查、动态仿真、原型测试、控制流 / 数据流分析等多重手段。确认：通过试验验证成果物 “满足需求”，ASIL D 等级需实施基于需求的测试、接口测试、故障注入测试、资源测试及背靠背测试；覆盖率要求：ASIL A 需满足 100% C0 覆盖（指令覆盖率），ASIL D 需满足 100% C1 覆盖（分支覆盖率）及 MC/DC（修正条件 / 判定覆盖）。（四）软件工具认证ISO 26262 对软件开发工具的可靠性提出明确要求，需通过工具影响度（TI）与工具诊断能力（TD）评估工具置信等级（TCL）：TI（工具影响度）：TI1（对设计无直接影响）、TI2（对设计有直接影响）；TD（诊断能力）：TD1（高信赖度）、TD2（中等信赖度）、TD3（低信赖度）；TCL 等级：TCL1（无需认证）、TCL2（需附加认证）、TCL3（需严格认证）。认证方法包括：基于使用历史增强信赖度、评估工具开发流程、验证工具性能、按安全标准（如 ISO 26262、IEC 61508）开发工具等，具体认证方式需结合 ASIL 等级选择。（五）故障隔离与流程改进软件隔离技术：当不同 ASIL 等级的软件组件共用一个 MPU 时，通过分区技术实现组件隔离，避免低等级组件故障影响高等级组件安全，同时降低不必要的开发成本；流程改进：建议企业通过 CMMI Level 2 与 Automotive SPICE Level 3 认证，建立功能安全审查机制（技术层面验证成果）与安全审核机制（过程层面确认实施状态），并根据 ASIL 等级要求配备独立评估团队（高等级需第三方评估）。
07行业应用现状与发展展望
ISO 26262 自 2011 年颁布、2018 年全面推广以来，已成为国际汽车行业的核心安全标准。欧洲、日本企业较早应用该标准，美国则推出 SAE J2980 作为补充标准，宝马、通用、福特等国际车企及博世、德尔福等零部件供应商均已将其纳入产品开发体系。
尽管该标准尚未形成官方强制执行要求，但实施后可显著降低电子器件失效引发的交通事故与召回风险，因此被全球主流车企高度重视。目前，国内汽车电子领域的专用功能安全标准仍处于空白阶段，部分民族品牌虽已启动 ISO 26262 合规工作，但面临技术储备不足、经验欠缺等挑战。
随着汽车智能化、电动化趋势加剧，功能安全的重要性日益凸显，行业对功能安全工程师的需求持续扩大，资深专家年薪已达百万级别。培养专业人才、完善合规体系，成为国内汽车行业突破技术瓶颈、参与国际竞争的关键所在。
