2018-数字世界的功能安全性：从芯片设计到整个系统设计的智能解决方案_15页-1mb

数字世界的功能安全性总结

核心内容

随着数字化和自动化技术的迅速发展，电子、电气或可编程电子系统（E/E/PES）在安全应用领域中的使用日益广泛。系统复杂性与连通性不断提升，对功能安全性提出了更高要求。功能安全已成为各行各业的重要议题，尤其在协作机器人、医疗器械、核工业、过程工业、铁路信号系统和工业IT安全等关键领域中，其重要性愈加凸显。

功能安全不仅关乎系统本身的可靠性和安全性，还涉及人员、财产和环境的保护。为满足这些要求，跨学科专业知识和系统性方法变得不可或缺。同时，标准化、认证、测试以及第三方审核在功能安全的实现过程中发挥着至关重要的作用。

主要观点

• 功能安全的重要性：功能安全是确保系统安全运行的关键，特别是在高风险领域如核工业、铁路和医疗设备中。
• 技术发展带来的挑战：随着技术复杂性增加，功能安全评估面临新的挑战，如新故障模式的识别、验证方法的完善、文档的全面性等。
• 标准化与合规：现行标准为功能安全提供了基础，但需要根据具体应用场景进行扩展和细化，以满足更高安全要求。
• 系统性方法：功能安全要求采用系统性方法，从设计、开发、制造、安装、测试、运行到退役，每个阶段都需考虑安全因素。
• 管理责任：功能安全不仅是技术问题，也是管理责任。制造商和用户都需在不同阶段承担相应责任，确保系统符合安全要求。
• 工业IT安全：随着自动化和连通性的发展，工业IT安全成为功能安全的重要组成部分，涉及网络安全、系统完整性等新挑战。

关键信息

1. 现代化半导体与功能安全

• 现代半导体（如PCs、FPGAs、ASICs）在功能安全系统中扮演重要角色。
• 需要采用锁步架构、内存完整性测量等嵌入式安全功能。
• 面临的挑战包括创新周期短、集成密度高、故障模式复杂等。

2. 医疗器械行业

• 医疗器械是全球监管最严格的产品之一，功能安全是确保其安全性的关键。
• 需要符合IEC60601-1和IEC62304等标准，确保系统在故障情况下仍能保障患者安全。
• 功能安全方法有助于缩短上市时间、避免合规问题和减少产品召回。

3. 核工业中的起重设备

• 核工业对起重设备的功能安全要求极高，需符合KTA3902等标准。
• 安全功能需具备冗余系统和不同测量原理，确保在系统故障时仍能可靠运行。
• 安全完整性等级（SIL）和性能等级（PL）是评估安全功能的重要指标。

4. 过程工业中的安全仪表系统（SIS）

• SIS用于预防和控制工业过程中的危险情况，如气体泄漏、超压等。
• 需要符合EN61508、EN61511等标准，确保系统的可靠性和安全性。
• 通过系统性方法和独立团队评估，确保符合所有法律和安全要求。

5. 铁路信号系统

• 铁路信号系统正向更复杂的微电子系统演进，功能安全成为关键。
• EN5012X系列标准提供了一种基于风险的方法，以提高系统的安全性。
• 需要特别关注系统性故障，而非随机硬件故障，以确保信号系统的可靠运行。

6. 工业IT安全

• 随着自动化和联网设备的增加，工业IT安全成为功能安全的重要组成部分。
• IEC62443标准为工业自动化和控制系统（IACS）提供了全面的安全框架。
• 系统需要具备网络安全、IT安全和系统完整性，以防止未经授权的访问和系统故障。

7. 功能安全的管理责任

• 功能安全不仅是技术问题，也是管理责任。
• 需要建立功能安全管理体系（FSM），明确各方角色、任务和责任。
• 第三方审核和测试是确保系统安全性和合规性的关键手段。

结论

数字化和自动化技术的发展为功能安全带来了新的机遇和挑战。功能安全的实现需要跨学科专业知识、系统性方法以及第三方审核和测试的支持。制造商和用户都应承担相应的管理责任，以确保系统的安全性、可靠性及合规性。TÜV南德意志集团在功能安全领域拥有丰富的经验和技术支持，能够为不同行业提供一站式解决方案，包括测试、认证、培训等服务。