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嵌入式软件FMEA怎么做

嵌入式软件FMEA怎么做

作者:上海享训
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嵌入式软件做MEA怎么做
 

 

 

引言

      软件失效模式及其后果分析(SFMEA),是一种系统化的工程技术和模式化的思考形式,它以失效模式为基础,以失效影响或后果为中心,根据分析层次和因果关系推理,归纳进行分析,以识别软件开发的薄弱环节,并提出改进措施建议。目前,软件FMEA常用于开发阶段的需求分析,概要设计阶段和详细设计阶段,以及产品定型后的可靠性、安全性分析。

      随着用户对于汽车嵌入式软件的可靠性、安全性要求日益提升,以及软件功能及复杂程度的增加,应用FMEA方法进行软件产品可靠性、安全性分析具有重要意义。本文将以分析软件的FMEA方法和实施过程为基础,对汽车嵌入式软件进行举例及总结

 

软件FMEA和软件开发过程关系

      软件FMEA是一种软件可靠性、安全性设计与分析技术,它是一种诱导式的分析方法

汽车嵌入式软件的生存期模型--V流程模型,说明了实施软件FMEA和开发过程之间的关系。

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      基于模型的设计开发过程,通过MIL (Model in Loop模型在环)仿真、SIL(Software in the Loop,软件在环)仿真能够在V模型的早期阶段对软件组件和系统设计进行对应的测试验证。

 

软件FMEA实施过程

软件FMEA的过程与硬件设计FMEA的过程类似,包括:

  1. 软件系统结构和约定层次定义

  2. 建立功能网络

  3. 建立失效网络

  4. 分析软件的失效模式及原因

  5. 分析软件的失效模式的影响严重度

  6. 改进措施建议

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一、软件系统结构及约定层次定义:软件约定层级分为初始约定层次、约定层次及最低约定层次

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二、建立功能网络:软件功能网络由子系统、组件或函数块等部件组成,并使用逻辑符号或者连接线表示这些部件之间的交互作用和关系。

三、建立故障网络:通过故障网络说明故障模式、原因和影响之间的关系,功能网络中最低层级功能      对应故障描述为失效模式、次低层级功能对应故障故障模式描述为失效原因,次低层上一级功能对应故障定义为失效影响

四、分析软件的失效模式及原因:

      软件失效原因是由于软件缺陷在运行时被触发而产生的。软件FMEA是找出其关键通用调用路径下的关键软件缺陷。

嵌入式软件FMEA怎么做
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五、分析软件失效模式的影响严重度

      软件失效的严重度等级划分为5个等级

      5-未能符合安全和法规要求

      4-基本功能的损失或降级

      3-次要功能的损失或降级

      2-其他功能不良

      1-没有影响

六、改进措施建议

      经过分析得到潜在失效模式和影响,根据每一个失效模式产生的原因和对系统的影响程度,提出相应改进措施,形成完整的FMEA表。

 

变速器控制软件FMEA应用实例分析 

      变速器是汽车动力传动系统的关键总成部件,是影响车辆安全行驶的核心环节之一,其控制软件的可靠性显得尤为得要。该软件使用Matlab、Simulink软件工具编写模型,利用RTW完成模型到C代码自动转换。采用自顶向下的结构化设计方法,分为系统调度、换档规律、协调管理、发动机控制、离合器控制、变速器控制、输入/输出处理、离线测试、CAN通信解析、故障管理、自学习和底层驱动等若干子系统,每一个子系统又分为若干组件。

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      分离离合器控制功能框图:

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      分析分离离合器模块功能项所对应的典型故障模式构成故障网络:

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      分析软件失效模式和原因、严重度,形成SFMEA工作表

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软件FMEA应用结果分析

      软件FMEA分析故障原因可归纳如下:编码有误、数据错误、逻辑错误、计算异常和软硬件接口可靠性问题。综合权衡失效影响的严重程度、失效发生的概率、采取措施的代价等因素,已采取相应的软件可靠性加强措施,并在项目开发中得以实施。

举例:

      1.编码有误

      故障类型: 输入变量数据类型未定义、 存储类型有误、接口变量声明不一致等。
改进措施: 编写 «模型设计规范文档»,二次开发变量类型检查组件, “一键式” 自动检测变量类型

      2.数据错误

      故障类型: 判断超时时间不合理、 二维查表维数错误、变化率限制不合理和高低限值不合理等。
改进措施: 采用实验设计 ( DOE) 方法进行评估,定义对功能、 性能达成有影响的干扰因子、 控制因子和因子水平,进行完全析因 (部分析因) 试验,从中获取合理的标定数据

      3.逻辑错误

      故障类型: 与物理实际不相符、 与驾驶人操作习惯实际不相符、 与执行器动作次序不相符以及未得到验证的控制算法等      改进措施: 利用 P 图设计对功能进行充分过程描述,明确定义输入量、 输出量、 控制因子、 干扰因子和偏差允许范围等要素

      4.计算异常

      故障类型: 除零操作、 数据溢出和运算符号错误。
      改进措施: 对除法计算,进行除零判断和异常处理。对于数据溢出,进行临界值判断。对于运算符号错误,在模型注释中增加物理公式描述,进行编码比对

      5.软硬件接口有误

      故障类型: 未防范已知的硬件故障模式
      改进措施: 软件周期性对驱动电动机、 电磁阀进行状态监控,设计故障安全处理机制,利用模型诊断方式降低传感器输入信号偏差对某些功能或者性能指标达成的影响




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