驗(yàn)證的基本形式

驗(yàn)證是ISO26262中關(guān)于成果認(rèn)可最重要的環(huán)節(jié)。

ISO26262對(duì)驗(yàn)證（Verification）的定義是檢查對(duì)象是否滿(mǎn)足特定的要求，驗(yàn)證的形式包括了驗(yàn)證評(píng)審（verification review）、走查（walk-through），檢查（inspection）、驗(yàn)證測(cè)試（verification testing）、模擬仿真（simulation）、原型機(jī)驗(yàn)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(yàn)證本身的系統(tǒng)性和正式程度從小到大排序，驗(yàn)證的各個(gè)形式可以排為檢查、走查、模擬仿真、原型機(jī)驗(yàn)證、分析、驗(yàn)證評(píng)審。

驗(yàn)證在功能安全活動(dòng)不同階段的對(duì)象也有差異，比如在產(chǎn)品概念提出階段，驗(yàn)證的對(duì)象主要為：依據(jù)危害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估導(dǎo)出的安全目標(biāo)以及根據(jù)安全目標(biāo)定義的功能安全概念，如場(chǎng)景危害識(shí)別是否適用、相關(guān)性定義是否正確、是否與其他相關(guān)項(xiàng)定義的危害和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估一致、危害事件是否覆蓋實(shí)際應(yīng)用等。如，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段，驗(yàn)證主要是針對(duì)硬件設(shè)計(jì)的架構(gòu)，驗(yàn)證其需求規(guī)范、架構(gòu)設(shè)計(jì)、模型或代碼是否符合安全要求。

驗(yàn)證的基本程序

驗(yàn)證以建立驗(yàn)證計(jì)劃作為開(kāi)始，如上述的產(chǎn)品各個(gè)開(kāi)發(fā)階段的驗(yàn)證都是從驗(yàn)證計(jì)劃開(kāi)始的。

驗(yàn)證計(jì)劃要包括

1）所需驗(yàn)證的對(duì)象：組成待驗(yàn)證的成果清單，要考慮成果的復(fù)雜性，進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟鸱郑?/p>

2）針對(duì)每個(gè)待驗(yàn)證的成果，確定相應(yīng)的驗(yàn)證目的，確定驗(yàn)證目的時(shí)要充分借鑒前期的驗(yàn)證經(jīng)驗(yàn)，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(dǎo)驗(yàn)證目的和制定的驗(yàn)證方法的剪裁；

3）對(duì)工作成果采用什么樣的驗(yàn)證方法，評(píng)審/檢查/走查/測(cè)試/仿真/分析，驗(yàn)證方法最終要細(xì)化為“驗(yàn)證規(guī)范”作為驗(yàn)證支持依據(jù)，同時(shí)要保證驗(yàn)證方法是充分的，必要時(shí)要進(jìn)行幾種驗(yàn)證形式的組合；

4）如果采用的是測(cè)試或者模擬作為驗(yàn)證方法，則要明確驗(yàn)證的環(huán)境和驗(yàn)證所需的設(shè)備，要充分考慮驗(yàn)證技術(shù)的成熟度，不能采用最新的未經(jīng)過(guò)經(jīng)驗(yàn)證明有效性的方法和設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)證；

5）分配驗(yàn)證資源；

6）驗(yàn)證過(guò)程中出現(xiàn)異常時(shí)，明確應(yīng)該采取或建議采取的閉環(huán)活動(dòng)；

7）對(duì)于哪些已經(jīng)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證后，進(jìn)行了變更的成果，制定回歸策略，即對(duì)驗(yàn)證計(jì)劃的剪裁（是部分重復(fù)驗(yàn)證，還是全部重復(fù)驗(yàn)證）。

對(duì)于驗(yàn)證方法的細(xì)化就形成了驗(yàn)證規(guī)范，驗(yàn)證規(guī)范最需要細(xì)化的是測(cè)試用例。

測(cè)試用例應(yīng)具有

1）測(cè)試用例的唯一識(shí)別性，即該測(cè)試應(yīng)用到哪項(xiàng)成果，什么目的驗(yàn)證；

2）測(cè)試用例針對(duì)的是哪個(gè)版本的工作成果；

3）對(duì)驗(yàn)證目標(biāo)采用何種預(yù)處理或配置，比如將MCU應(yīng)用在什么場(chǎng)景下，配置什么功能或系統(tǒng)，如果對(duì)于通用型的要素，其會(huì)在很多場(chǎng)合應(yīng)用，則需將要素置于一種通用的（覆蓋多種應(yīng)用場(chǎng)景的）條件下進(jìn)行驗(yàn)證；

4）環(huán)境條件，就是與測(cè)試過(guò)程或模擬過(guò)程相關(guān)的物理?xiàng)l件，比如溫度。

5）驗(yàn)證過(guò)程中要監(jiān)測(cè)的行為，比如輸出數(shù)據(jù)，可接受的范圍，時(shí)間或容差的特性，測(cè)試時(shí)需要考核前后數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)，就需要對(duì)初始值進(jìn)行明確的定義；有可能存在不同的測(cè)試用例下，會(huì)存在多種預(yù)處理、配置或環(huán)境條件和規(guī)范，這時(shí)候可以采用一種明確能覆蓋多種測(cè)試用例的驗(yàn)證配置進(jìn)行驗(yàn)證。

6）測(cè)試通過(guò)和不通過(guò)的判據(jù)。

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

驗(yàn)證要求第二/三方驗(yàn)證，即不能用工作成果的完成人進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證完成后要對(duì)驗(yàn)證的結(jié)果進(jìn)行評(píng)估。

驗(yàn)證結(jié)果評(píng)估需包括

1）評(píng)估驗(yàn)證的成果是不是唯一的；

2）評(píng)估驗(yàn)證計(jì)劃和驗(yàn)證規(guī)范的完整性和適用性；

3）評(píng)估驗(yàn)證過(guò)程中所用到的環(huán)境配置、驗(yàn)證工具及標(biāo)定數(shù)據(jù)是否符合要求；

4）評(píng)估驗(yàn)證結(jié)果與預(yù)期結(jié)果的一致性；

5）綜合給出驗(yàn)證通過(guò)或不通過(guò)，并對(duì)于不通過(guò)的給出具體的理由以及整改建議；

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

單一層級(jí)的驗(yàn)證，比如只針對(duì)開(kāi)發(fā)的硬件進(jìn)行功能、性能等安全性的評(píng)估，并不能提供硬件滿(mǎn)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(duì)整車(chē)安全的貢獻(xiàn)性、硬件開(kāi)發(fā)的種種假設(shè)證明的有效性等等，這些都無(wú)法單獨(dú)在硬件驗(yàn)證的層面進(jìn)行評(píng)估。

因此，為充分評(píng)估開(kāi)發(fā)硬件的功能安全，往往要通過(guò)將硬件與軟件、其他要素、系統(tǒng)甚至整車(chē)集成起來(lái)，按照“驗(yàn)證原型機(jī)測(cè)試”的標(biāo)準(zhǔn)去考核。ISO26262給出集成測(cè)試的相關(guān)規(guī)定。

集成與驗(yàn)證的相關(guān)規(guī)定

關(guān)于集成測(cè)試，某一開(kāi)發(fā)的硬件要通過(guò)三個(gè)階段集成至整車(chē)系統(tǒng)，完成安全目標(biāo)的確認(rèn)。

集成測(cè)試是以軟硬件集成為起點(diǎn)，而整車(chē)級(jí)的驗(yàn)證對(duì)安全目標(biāo)是否達(dá)成是最具權(quán)威的。

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(yàn)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(yàn)證的策略：

1）明確需要驗(yàn)證測(cè)試的目標(biāo)，比如要驗(yàn)證安全機(jī)制對(duì)傳感器的診斷，EDC對(duì)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的診斷和控制等；

2）定義這些承載這些測(cè)試目標(biāo)的相關(guān)項(xiàng)和測(cè)試的要求（預(yù)期的行為，集成的等級(jí)），比如驗(yàn)證開(kāi)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(cè)試的目標(biāo)和承載這些目標(biāo)的相關(guān)項(xiàng)和測(cè)試要求，要進(jìn)行梳理，確保每一條測(cè)試的目標(biāo)都能夠進(jìn)行至少一次地驗(yàn)證，比如某項(xiàng)測(cè)試目標(biāo)無(wú)法在軟硬件集成階段進(jìn)行驗(yàn)證，則需要到系統(tǒng)集成階段進(jìn)行驗(yàn)證；

4）要考慮硬件開(kāi)發(fā)概念階段是否采用了假設(shè)，如SEooC的開(kāi)發(fā)，是基于應(yīng)用假設(shè)為前提的，對(duì)這種假設(shè)需要在系統(tǒng)，甚至是整車(chē)的層面進(jìn)行集成驗(yàn)證；

5）如果系統(tǒng)集成時(shí)，存在多個(gè)可能的集成變體，即所謂的多配置，那么我們就要充分評(píng)估，在未來(lái)整車(chē)量產(chǎn)時(shí)，可能采用哪些系統(tǒng)配置，盡可能地包絡(luò)這些系統(tǒng)配置（或形成系統(tǒng)的集合）完成系統(tǒng)級(jí)的驗(yàn)證。

確定目標(biāo)和相應(yīng)的集成策略后，根據(jù)需要選擇相對(duì)應(yīng)的方法，ISO26262 part4 第7.4.2-7.4.4給出了三個(gè)集成階段的測(cè)試方法，總體上包括：

A 鑒定式的測(cè)試

1）功能和非功能的測(cè)試：對(duì)集成硬件的功能和性能對(duì)照規(guī)格書(shū)要求的測(cè)試；

2）內(nèi)外接口測(cè)試：包括模擬，數(shù)字輸入輸出測(cè)試、邊界測(cè)試和等價(jià)類(lèi)測(cè)試，評(píng)估接口功能兼容性、時(shí)序容錯(cuò)性。

B 仿真與試驗(yàn)相結(jié)合測(cè)試

1）故障注入測(cè)試：采用特殊方法向運(yùn)行中的測(cè)試對(duì)象注入故障，如騷擾、錯(cuò)誤數(shù)據(jù)、延遲時(shí)序等；

2）背靠背測(cè)試：在具有仿真模型和結(jié)果的情況下，采用實(shí)際試驗(yàn)對(duì)仿真模型和結(jié)果的差異進(jìn)行評(píng)估和分析。

C 基于經(jīng)驗(yàn)性測(cè)試

1）錯(cuò)誤猜測(cè)法測(cè)試：類(lèi)似故障注入法，基于專(zhuān)家知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)被測(cè)對(duì)象可能錯(cuò)在的錯(cuò)誤，然后設(shè)計(jì)評(píng)估方法去檢查這些錯(cuò)誤；

2）來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)的測(cè)試：直接從使用現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)，如試車(chē)時(shí)的運(yùn)行數(shù)據(jù)；

3）長(zhǎng)期測(cè)試：類(lèi)似來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)的測(cè)試，只是將普通用戶(hù)作為測(cè)試者，收集實(shí)際使用條件下的數(shù)據(jù)。

D 魯棒性測(cè)試

1）資源使用測(cè)試：對(duì)集成系統(tǒng)所能容納的最大負(fù)載，代碼，功率等能力進(jìn)行測(cè)試；

2）壓力測(cè)試：測(cè)試對(duì)象在高負(fù)載和惡劣環(huán)境下是否能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的能力進(jìn)行測(cè)試。