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| 标准编号 | GB/T 41295.3-2022 (GB/T41295.3-2022) | | 中文名称 | 功能安全应用指南 第3部分：测试验证 | | 英文名称 | Application guide of functional safety - Part 3: Testing and verification | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | N10 | | 国际标准分类 | 25.040 | | 字数估计 | 14,178 | | 发布日期 | 2022-03-09 | | 实施日期 | 2022-10-01 | | 起草单位 | 机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、国家管网集团西南管道有限责任公司、国能智深控制技术有限公司、浙江中控技术股份有限公司 | | 归口单位 | 全国工业过程测量和控制标准化技术委员会(SAC/TC 124) | | 提出机构 | 中国机械工业联合会 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会 | GB/T 41295.3-2022
功能安全应用指南 第3部分：测试验证
Application guide of functional safety - Part 3: Testing and verification
1 范围
本文件确立了功能安全系统的测试验证,包括执行安全相关功能的硬件、软件、集成和系统级的
测试。
本文件适用于功能安全系统研发阶段、制造阶段、系统集成阶段、试运行阶段或现场确认阶段。测
试活动包括功能安全系统研发团队内部测试和外部测试。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于
本文件。
3 术语和定义
GB/T 20438.4-2017界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
功能安全系统
执行安全相关功能的系统,具有功能安全相关的特性,满足特定的安全完整性等级(SIL)。
注:这里的系统是一个广义的概念,包含不同的层次,如安全部件、安全设备或安全控制系统等。在实际的工业过程中,功能安全系统可能是一个变送器、继电器、安全可编程序控制器或安全仪表系统。
3.2
功能安全系统研发团队
执行功能安全系统设计研发的责任主体。
注:包括功能安全系统硬件开发人员、软件开发人员、验证测试人员、功能安全管理人员等。
3.3
故障插入测试
人为地在功能安全系统中产生一种故障模式,验证系统在故障状态下的响应情况是否符合安全要
求的一种测试方法。
4 缩略语
下列缩略语适用于本文件。
EMC:电磁兼容性
FMEA:失效模式与影响分析
FMEDA:失效模式、影响与诊断分析
HDL:硬件描述语言
5 总则
5.1 需考虑在功能安全系统研发安全生命周期的适当阶段开展测试,以证明所确立的安全功能和安全
完整性得以实现,基于安全生命周期典型阶段的测试如图1所示。
5.2 一般功能安全系统实现安全研发过程所开展的测试内容如图1所示,对于更加复杂的系统,或在
更严格的安全研发管理下,可能有更多的测试项。
5.3 对测试的总体考虑如表1所示。
5.4 测试过程的文档需包括:
a) 在测试前宜编制测试规范,详细规定测试内容、方法、采用的设备、步骤和预期结果等;
b) 在测试过程中宜形成测试记录;
c) 在测试完成后宜编制测试报告;
d) 所有测试相关的文档宜按照功能安全管理体系的规定进行编制、维护和存档。
5.5 所有测试设备宜有相应的设备管理制度,宜在执行测试之前进行功能完好性检查,宜经过定期的
校准。
5.6 宜采用自动化测试工具,将手动操作的步骤降到最低。
5.7 测试之前,需清楚的定义出功能安全系统通过测试时应达到的状态和性能指标,宜考虑如下情况:
a) 硬件的损坏;
b) 嵌入式程序和应用程序出现非预期的修改或意外的改变;
c) 应用数据的存储和交换过程出现非预期的修改;
d) 模拟输入/输出接口精度出现不允许的偏差;
e) 通信过程的响应时间超过允许的限值;
f) 组件/系统内的扫描周期和响应时间超过允许的限值;
g) 时钟错误;
h) 不能正常初始化或复位;
i) 组件/系统不能在不同运行模式之间进行转换,如“初始化”“正常运行”“故障”等。
5.8 如在相关的产品标准里面已经定义了适当的性能判据,宜采用该性能判据。
6 硬件测试
6.1 硬件测试可由功能安全系统硬件研发小组成员开展,执行测试的人员宜不同于该部分硬件的研发
人员。
6.2 考虑基于硬件详细设计来规划硬件测试用例。
6.3 如果使用数字专用集成电路,需要考虑开展以下测试:
a) 模块级的功能测试,如:使用(V)HDL测试平台;
b) 顶层功能测试;
c) 嵌入式环境的功能测试;
d) 通过对门级网表的仿真进行测试,包括时序、参考模型等。
7 软件测试
7.1 软件测试可由功能安全系统软件研发小组成员开展,执行测试的人员需考虑不同于该部分软件的
研发人员。
7.2 基于软件架构和软件详细设计来规划软件测试用例。
7.3 开展软件静态测试,包括:
a) 对采用的编码规则进行符合性检查,确保代码符合所有的编码规则,对于出现不符合的情况,
有相应的论证以说明不符合不会导致潜在的安全隐患,所有的不符合情况及其论证宜文档化;
b) 对软件的结构化和模块化特性进行度量,包括圈复杂度等;
c) 宜采用专业化工具开展软件静态测试。
7.4 开展软件动态测试,宜考虑以下内容:
a) 至少从模块(函数)和模块(函数)集成两个层面开展软件动态测试;
b) 软件动态测试的测试用例生成方法和覆盖率程度满足表2;对于某些模块如果达不到100%覆
盖率有合理性论证,例......
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