車規(guī)級 | ISO26262關(guān)于驗證的要求

        驗證是ISO26262中關(guān)于成果認可最重要的環(huán)節(jié)。

        ISO26262對驗證（Verification）的定義是檢查對象是否滿足特定的要求，驗證的形式包括了驗證評審（verification review）、走查（walk-through），檢查（inspection）、驗證測試（verification testing）、模擬仿真（simulation）、原型機驗證（prototyping）和分析（analysis包括安全分析、控制流程分析、數(shù)據(jù)流分析等等）。

        從驗證本身的系統(tǒng)性和正式程度從小到大排序，驗證的各個形式可以排為檢查、走查、模擬仿真、原型機驗證、分析、驗證評審。

        驗證在功能安全活動不同階段的對象也有差異，比如在產(chǎn)品概念提出階段，驗證的對象主要為：依據(jù)危害風險評估導出的安全目標以及根據(jù)安全目標定義的功能安全概念，如場景危害識別是否適用、相關(guān)性定義是否正確、是否與其他相關(guān)項定義的危害和風險評估一致、危害事件是否覆蓋實際應用等。如，在產(chǎn)品開發(fā)階段，驗證主要是針對硬件設計的架構(gòu)，驗證其需求規(guī)范、架構(gòu)設計、模型或代碼是否符合安全要求。

        驗證以建立驗證計劃作為開始，如上述的產(chǎn)品各個開發(fā)階段的驗證都是從驗證計劃開始的。

        1）所需驗證的對象：組成待驗證的成果清單，要考慮成果的復雜性，進行適當?shù)牟鸱郑?/span>

        2）針對每個待驗證的成果，確定相應的驗證目的，確定驗證目的時要充分借鑒前期的驗證經(jīng)驗，如維修的歷史數(shù)據(jù)、已經(jīng)使用的經(jīng)歷等，這可以指導驗證目的和制定的驗證方法的剪裁；

        3）對工作成果采用什么樣的驗證方法，評審/檢查/走查/測試/仿真/分析，驗證方法最終要細化為“驗證規(guī)范"作為驗證支持依據(jù)，同時要保證驗證方法是充分的，必要時要進行幾種驗證形式的組合；

        4）如果采用的是測試或者模擬作為驗證方法，則要明確驗證的環(huán)境和驗證所需的設備，要充分考慮驗證技術(shù)的成熟度，不能采用的未經(jīng)過經(jīng)驗證明有效性的方法和設備進行驗證；

        5）分配驗證資源；

        6）驗證過程中出現(xiàn)異常時，明確應該采取或建議采取的閉環(huán)活動；

        7）對于哪些已經(jīng)經(jīng)過驗證后，進行了變更的成果，制定回歸策略，即對驗證計劃的剪裁（是部分重復驗證，還是全部重復驗證）。

        對于驗證方法的細化就形成了驗證規(guī)范，驗證規(guī)范最需要細化的是測試用例。

        1）測試用例的識別性，即該測試應用到哪項成果，什么目的驗證；

        2）測試用例針對的是哪個版本的工作成果；

        3）對驗證目標采用何種預處理或配置，比如將MCU應用在什么場景下，配置什么功能或系統(tǒng)，如果對于通用型的要素，其會在很多場合應用，則需將要素置于一種通用的（覆蓋多種應用場景的）條件下進行驗證；

        4）環(huán)境條件，就是與測試過程或模擬過程相關(guān)的物理條件，比如溫度。

        5）驗證過程中要監(jiān)測的行為，比如輸出數(shù)據(jù)，可接受的范圍，時間或容差的特性，測試時需要考核前后數(shù)據(jù)的變化趨勢，就需要對初始值進行明確的定義；有可能存在不同的測試用例下，會存在多種預處理、配置或環(huán)境條件和規(guī)范，這時候可以采用一種明確能覆蓋多種測試用例的驗證配置進行驗證。

        6）測試通過和不通過的判據(jù)。

測試用例可以根據(jù)測試設備和測試環(huán)境、邏輯和時序關(guān)系、所利用的資源進行分組，比如對于可以分為回歸測試用例或者完整的測試用例。

        驗證要求第二/三方驗證，即不能用工作成果的完成人進行驗證。驗證完成后要對驗證的結(jié)果進行評估。

        2）評估驗證計劃和驗證規(guī)范的完整性和適用性；

        3）評估驗證過程中所用到的環(huán)境配置、驗證工具及標定數(shù)據(jù)是否符合要求；

        4）評估驗證結(jié)果與預期結(jié)果的一致性；

        5）綜合給出驗證通過或不通過，并對于不通過的給出具體的理由以及整改建議；

        6）如果存在驗證過程未按照驗證計劃或規(guī)范執(zhí)行，需要給出理由。

        單一層級的驗證，比如只針對開發(fā)的硬件進行功能、性能等安全性的評估，并不能提供硬件滿足安全要求的充分證據(jù)，比如：硬件與其他接口兼容性、硬件與其他已有硬件的匹配性、硬件對整車安全的貢獻性、硬件開發(fā)的種種假設證明的有效性等等，這些都無法單獨在硬件驗證的層面進行評估。

        因此，為充分評估開發(fā)硬件的功能安全，往往要通過將硬件與軟件、其他要素、系統(tǒng)甚至整車集成起來，按照“驗證原型機測試"的標準去考核。ISO26262給出集成測試的相關(guān)規(guī)定。

關(guān)于集成測試，某一開發(fā)的硬件要通過三個階段集成至整車系統(tǒng)，完成安全目標的確認。

        但是從集成的難度和所需要的資源的考慮，集集成階段越高，集成驗證的難度越高，占用資源越多，因此盡可能選擇低階段的集成策略。

        如何選擇集成驗證的策略：

        1）明確需要驗證測試的目標，比如要驗證安全機制對傳感器的診斷，EDC對數(shù)據(jù)錯誤的診斷和控制等；

        2）定義這些承載這些測試目標的相關(guān)項和測試的要求（預期的行為，集成的等級），比如驗證開發(fā)的硬件與接口的兼容性，就必須考慮硬件與系統(tǒng)的集成；

        3）確定了測試的目標和承載這些目標的相關(guān)項和測試要求，要進行梳理，確保每一條測試的目標都能夠進行至少一次地驗證，比如某項測試目標無法在軟硬件集成階段進行驗證，則需要到系統(tǒng)集成階段進行驗證；

        4）要考慮硬件開發(fā)概念階段是否采用了假設，如SEooC的開發(fā)，是基于應用假設為前提的，對這種假設需要在系統(tǒng)，甚至是整車的層面進行集成驗證；

        5）如果系統(tǒng)集成時，存在多個可能的集成變體，即所謂的多配置，那么我們就要充分評估，在未來整車量產(chǎn)時，可能采用哪些系統(tǒng)配置，盡可能地包絡這些系統(tǒng)配置（或形成系統(tǒng)的集合）完成系統(tǒng)級的驗證。

        確定目標和相應的集成策略后，根據(jù)需要選擇相對應的方法，ISO26262 part4 第7.4.2-7.4.4給出了三個集成階段的測試方法，總體上包括：

        1）功能和非功能的測試：對集成硬件的功能和性能對照規(guī)格書要求的測試；

        2）內(nèi)外接口測試：包括模擬，數(shù)字輸入輸出測試、邊界測試和等價類測試，評估接口功能兼容性、時序容錯性。

        1）故障注入測試：采用特殊方法向運行中的測試對象注入故障，如騷擾、錯誤數(shù)據(jù)、延遲時序等；

        2）背靠背測試：在具有仿真模型和結(jié)果的情況下，采用實際試驗對仿真模型和結(jié)果的差異進行評估和分析。

        1）錯誤猜測法測試：類似故障注入法，基于專家知識和經(jīng)驗數(shù)據(jù)預測被測對象可能錯在的錯誤，然后設計評估方法去檢查這些錯誤；

        2）來自現(xiàn)場經(jīng)驗的測試：直接從使用現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)，如試車時的運行數(shù)據(jù)；

3）長期測試：類似來自現(xiàn)場經(jīng)驗的測試，只是將普通用戶作為測試者，收集實際使用條件下的數(shù)據(jù)。

        1）資源使用測試：對集成系統(tǒng)所能容納的負載，代碼，功率等能力進行測試；

        2）壓力測試：測試對象在高負載和惡劣環(huán)境下是否能夠長期穩(wěn)定運行的能力進行測試。