SOTIF là gì? (ISO 21448)

Giới thiệu

Với sự tiến bộ nhanh chóng của hệ thống lái xe tự động và hệ thống hỗ trợ lái xe tiên tiến (ADAS), việc đảm bảo an toàn cho xe vượt ra ngoài các biện pháp an toàn chức năng truyền thống. Đây là nơi SOTIF (An toàn của chức năng dự định) và ISO 21448 phát huy tác dụng. Không giống như ISO 26262, tập trung vào việc ngăn ngừa lỗi hệ thống, ISO 21448 giải quyết các mối nguy hiểm phát sinh từ các hạn chế về hiệu suất, hiểu sai cảm biến và các tình huống không lường trước được.

Hiểu được sự tuân thủ ISO 21448 là rất quan trọng đối với các nhà sản xuất ô tô, kỹ sư và chuyên gia an toàn muốn giảm thiểu rủi ro liên quan đến chức năng lái xe tự động. Bài viết này khám phá các hướng dẫn, biện pháp thực hành tốt nhất và sự khác biệt chính giữa ISO 21448 và ISO 26262, đồng thời nêu bật các giải pháp phần mềm và công cụ hàng đầu hỗ trợ đạt được sự tuân thủ.

Hãy cùng tìm hiểu sâu hơn về những nguyên tắc cơ bản của SOTIF và ISO 21448 để xem chúng định hình tương lai của an toàn ô tô như thế nào.

SOTIF (ISO 21448) là gì?

ISO 21448 (An toàn của Chức năng Dự định – SOTIF) là tiêu chuẩn an toàn ô tô quốc tế được thiết kế để giải quyết các mối nguy hiểm phát sinh từ các hạn chế của hệ thống thay vì lỗi phần cứng hoặc phần mềm. Không giống như ISO 26262, tập trung vào việc ngăn ngừa trục trặc, ISO 21448 đảm bảo rằng hệ thống hoạt động an toàn trong mọi điều kiện vận hành có thể lường trước được, bao gồm hành vi bất ngờ của người lái xe, hiểu sai cảm biến và các yếu tố môi trường.

Khi hệ thống lái xe tự động và ADAS trở nên tiên tiến hơn, các tiêu chuẩn an toàn truyền thống không còn đủ nữa. Việc tuân thủ ISO 21448 giúp các nhà sản xuất xác định và giảm thiểu các khoảng cách an toàn trong nhận thức, ra quyết định và hành vi hệ thống—các khía cạnh chính để phát triển xe tự hành.

Mục tiêu chính của ISO 21448

Tiêu chuẩn ISO 21448 cung cấp một phương pháp tiếp cận có cấu trúc để đánh giá và giảm thiểu rủi ro do các hạn chế về chức năng, nhiễu loạn bên ngoài và các tình huống sử dụng sai. Các mục tiêu chính bao gồm:

• Đảm bảo chức năng mong muốn – Xác minh rằng ADAS và các hệ thống tự động hoạt động an toàn trong mọi điều kiện dự kiến ​​và không dự kiến.
• Xác định và giảm thiểu khoảng cách an toàn chức năng – Xử lý tình trạng cảm biến không chính xác, lỗi quyết định do AI gây ra và những thay đổi không thể đoán trước của môi trường.
• Tăng cường quy trình xác minh và xác nhận – Thiết lập các phương pháp thử nghiệm mạnh mẽ để nâng cao khả năng đảm bảo an toàn cho các hệ thống tự động.
• Bổ sung ISO 26262 – Trong khi ISO 26262 tập trung vào các lỗi do phần cứng và phần mềm thì ISO 21448 mở rộng các biện pháp an toàn để tính đến hành vi hệ thống không đầy đủ hoặc không chính xác.

Phạm vi và khả năng áp dụng trên toàn bộ hệ thống ô tô

ISO 21448 áp dụng cho bất kỳ hệ thống ô tô nào dựa vào cảm biến, AI và xử lý dữ liệu thời gian thực, bao gồm:

• Hệ thống hỗ trợ người lái tiên tiến (ADAS) – Các tính năng như phanh khẩn cấp tự động, hỗ trợ giữ làn đường và kiểm soát hành trình thích ứng.
• Xe tự hành – Đảm bảo công nghệ tự lái hoạt động an toàn trong các tình huống thực tế.
• Hệ thống cảm biến và nhận thức – Giảm thiểu rủi ro liên quan đến độ không chính xác của camera, LiDAR, radar và cảm biến khi kết hợp.
• Thuật toán ra quyết định dựa trên AI – Xác thực các mô hình máy học được sử dụng trong hệ thống lái xe tự động.

Khi ngành công nghiệp ô tô chuyển sang mức độ tự động hóa cao hơn, việc tuân thủ các hướng dẫn ISO 21448 đang trở nên quan trọng đối với các nhà sản xuất, OEM và kỹ sư an toàn. Việc triển khai các giải pháp, công cụ và phần mềm ISO 21448 đảm bảo cách tiếp cận chủ động đối với an toàn ô tô, giảm nguy cơ xảy ra các mối nguy hiểm không lường trước.

ISO 26262 so với ISO 21448: Sự khác biệt chính

ISO 26262 là tiêu chuẩn quốc tế đã được thiết lập về an toàn chức năng trong các hệ thống ô tô, tập trung vào việc xác định và giảm thiểu rủi ro do lỗi phần cứng hoặc phần mềm. Tiêu chuẩn này đảm bảo rằng các hệ thống phản ứng an toàn trong trường hợp trục trặc bằng cách xác định mục tiêu an toàn, thực hiện phân tích mối nguy hiểm và thiết lập vòng đời phát triển mô hình V.

Ngược lại, ISO 21448 (SOTIF) giải quyết các mối nguy hiểm xảy ra ngay cả khi hệ thống hoạt động theo đúng mục đích, nhưng trong điều kiện không mong muốn hoặc không chắc chắn, chẳng hạn như cảm biến hiểu sai, nhận thức không đầy đủ về môi trường hoặc hạn chế trong việc ra quyết định của AI.

ISO 21448 bổ sung cho ISO 26262 như thế nào trong lĩnh vực an toàn ô tô?

Trong khi ISO 26262 đảm bảo tính toàn vẹn của hệ thống trong trường hợp xảy ra lỗi, nó không bao gồm các mối nguy hiểm bắt nguồn từ hành vi hệ thống đúng nhưng không đủ. Điều này đặc biệt liên quan đến các phương tiện hiện đại, nơi AI, cảm biến nhận thức và máy học đưa ra các loại thách thức an toàn mới.

ISO 21448 bổ sung cho ISO 26262 bằng cách lấp đầy khoảng trống này, cung cấp các chiến lược giảm thiểu rủi ro bổ sung cho các mối nguy hiểm không dựa trên lỗi. Cùng nhau, chúng tạo thành một khuôn khổ đảm bảo an toàn toàn diện cho sự phát triển của ADAS và hệ thống lái xe tự động.

Bằng cách triển khai cả hai tiêu chuẩn song song, các nhà phát triển ô tô có thể đạt được:

• Tăng cường phạm vi bảo vệ an toàn trong nhiều tình huống hơn
• Cải thiện khả năng xác thực của các chức năng nhận thức và ra quyết định
• Đánh giá rủi ro toàn bộ vòng đời, từ khái niệm đến sản xuất
• Tuân thủ quy định và ngành cho các hệ thống di động trong tương lai

Khi các hệ thống ô tô ngày càng trở nên tự chủ và phức tạp hơn, việc tích hợp tuân thủ ISO 21448 cùng với ISO 26262 trở nên cần thiết để cung cấp các sản phẩm an toàn, đáng tin cậy và có thể bảo vệ về mặt pháp lý.

Các nguyên tắc và yêu cầu tuân thủ chính của ISO 21448

Tiêu chuẩn ISO 21448 (An toàn của Chức năng Dự định – SOTIF) cung cấp một phương pháp tiếp cận có cấu trúc để xác định, đánh giá và giảm thiểu rủi ro an toàn phát sinh từ các hạn chế của hệ thống thay vì lỗi phần cứng hoặc phần mềm. Để đảm bảo tuân thủ, các tổ chức phải tuân thủ các hướng dẫn chính của ISO 21448, tập trung vào:

• Xác định mối nguy và đánh giá rủi ro – Đánh giá các vấn đề an toàn tiềm ẩn do cảm biến không chính xác, lỗi do AI và các yếu tố môi trường không thể đoán trước.
• Kiểm tra và xác thực dựa trên kịch bản – Đảm bảo hệ thống hoạt động an toàn trong cả điều kiện dự kiến ​​và không dự kiến.
• Giám sát hiệu suất hệ thống – Liên tục phân tích hiệu quả của các biện pháp giảm thiểu rủi ro trong suốt vòng đời sản phẩm.
• Những cân nhắc về tương tác giữa người và máy – Giải quyết cách tài xế và hành khách tương tác với ADAS và các hệ thống tự động để ngăn ngừa việc sử dụng sai mục đích.

Các bước để đạt được sự tuân thủ ISO 21448

Để đáp ứng các yêu cầu tuân thủ ISO 21448, các tổ chức cần thực hiện các bước thiết yếu sau:

1. Xác định ranh giới chức năng – Thiết lập các phạm vi thiết kế vận hành (ODD) rõ ràng để hiểu hệ thống được kỳ vọng sẽ hoạt động an toàn ở đâu và như thế nào.
2. Tiến hành Phân tích Rủi ro và Nguy cơ (HARA) – Xác định các rủi ro không liên quan đến lỗi như lỗi nhận dạng cảm biến hoặc quyết định AI không chính xác.
3. Phát triển các yêu cầu an toàn – Thực hiện các chiến lược giảm thiểu để giải quyết các rủi ro đã xác định và nâng cao độ tin cậy của hệ thống.
4. Thực hiện Xác minh & Xác thực (V&V) – Sử dụng mô phỏng dựa trên kịch bản, thử nghiệm thực tế và thử nghiệm phát hiện lỗi để đánh giá hiệu suất.
5. Đảm bảo giám sát và cải tiến liên tục – Tận dụng phân tích dữ liệu và phản hồi sau khi triển khai để cải thiện tính an toàn của hệ thống theo thời gian.

Những thách thức chung trong việc triển khai SOTIF

Mặc dù việc tuân thủ ISO 21448 cung cấp một khuôn khổ vững chắc cho an toàn ô tô, các tổ chức thường phải đối mặt với những thách thức chính, chẳng hạn như:

• Đảm bảo tính đầy đủ của các tình huống an toàn – Việc xác định danh sách đầy đủ các tình huống thực tế là rất phức tạp.
• Xác thực hệ thống AI và cảm biến kết hợp – Các hệ thống do AI điều khiển đòi hỏi phải học tập và cải tiến liên tục để xử lý các trường hợp ngoại lệ.
• Tích hợp với ISO 26262 – Quản lý sự chồng chéo giữa an toàn chức năng (ISO 26262) và chức năng mong muốn (ISO 21448).

Bằng cách sử dụng các giải pháp phần mềm, công cụ và phương pháp hay nhất của ISO 21448, các tổ chức có thể hợp lý hóa các nỗ lực tuân thủ và tăng cường tính an toàn của ADAS và các hệ thống tự động.

ISO 21448 Thực hành tốt nhất cho An toàn ô tô

Nhận dạng rủi ro và đánh giá mối nguy hiểm

Một trong những thông lệ tốt nhất của ISO 21448 là tiến hành xác định rủi ro và đánh giá mối nguy hiểm một cách toàn diện để đảm bảo ADAS và các hệ thống tự động hoạt động an toàn trong mọi điều kiện. Điều này bao gồm:

• Xác định các mối nguy hiểm liên quan đến SOTIF – Không giống như ISO 26262 tập trung vào lỗi phần cứng/phần mềm, các mối nguy hiểm của ISO 21448 xuất phát từ hạn chế của cảm biến, AI hiểu sai và các điều kiện môi trường không mong muốn.
• Phân tích rủi ro dựa trên tình huống – Tạo thư viện các tình huống lái xe thực tế và tình huống khẩn cấp trong đó các hạn chế của hệ thống có thể dẫn đến các vấn đề về an toàn.
• Áp dụng Phân tích mối nguy và Đánh giá rủi ro (HARA) – Đánh giá rủi ro dựa trên mức độ nghiêm trọng, mức độ phơi bày và khả năng kiểm soát để ưu tiên các nỗ lực giảm thiểu.
• Phân tích chế độ lỗi và tác động (FMEA) & Phân tích cây lỗi (FTA) – Sử dụng các kỹ thuật phân tích an toàn có cấu trúc để hiểu các chuỗi lỗi tiềm ẩn.

Phương pháp xác minh và xác nhận

Để đạt được sự tuân thủ ISO 21448, các nhà sản xuất phải triển khai các quy trình xác minh và xác nhận (V&V) nghiêm ngặt vượt ra ngoài thử nghiệm cấp thành phần truyền thống. Các hướng dẫn chính của ISO 21448 cho V&V bao gồm:

• Kiểm tra dựa trên mô phỏng – Sử dụng môi trường ảo để thử nghiệm ADAS và các hệ thống tự động trong hàng triệu tình huống trước khi triển khai thực tế.
• Kiểm thử phần cứng trong vòng lặp (HIL) và phần mềm trong vòng lặp (SIL) – Đảm bảo phần mềm quan trọng đối với an toàn hoạt động chính xác trong điều kiện mô phỏng thực tế.
• Kiểm tra thực tế và xác thực trường hợp ngoại lệ – Tiến hành thử nghiệm trên đường để đánh giá hiệu suất của cảm biến, khả năng ra quyết định của AI và tương tác của người lái xe.
• Xác thực theo dữ liệu – Sử dụng AI và máy học để phân tích các tập dữ liệu lớn từ đội xe để liên tục cải tiến các mô hình an toàn.

Chiến lược thực hiện để tuân thủ SOTIF

Đối với các tổ chức muốn đáp ứng các yêu cầu tuân thủ ISO 21448, việc áp dụng phương pháp triển khai có cấu trúc là điều cần thiết. Các thông lệ tốt nhất bao gồm:

1. Tích hợp SOTIF vào giai đoạn đầu của vòng đời phát triển – Việc lồng ghép các thông lệ tốt nhất của ISO 21448 từ khái niệm đến xác thực đảm bảo quản lý rủi ro chủ động.
2. Tận dụng phần mềm và công cụ ISO 21448 – Sử dụng các công cụ quản lý yêu cầu chuyên biệt, thử nghiệm tình huống và phân tích mối nguy giúp tăng cường hiệu quả tuân thủ.
3. Kết hợp ISO 21448 với ISO 26262 – Phương pháp tiếp cận kép đảm bảo giải quyết toàn diện cả lỗi phần cứng và hạn chế của hệ thống.
4. Thiết lập giám sát liên tục và phân tích sau triển khai – Việc triển khai các bản cập nhật qua mạng, phân tích dữ liệu đội xe và giám sát dựa trên AI giúp cải thiện tính an toàn sau khi triển khai.
5. Đào tạo các nhóm về Nguyên tắc và Thực hành tốt nhất của SOTIF – Đảm bảo rằng các kỹ sư, nhóm an toàn và nhà phát triển AI hiểu các nguyên tắc ISO 21448 là rất quan trọng để tuân thủ lâu dài.

Bằng cách triển khai các biện pháp thực hành tốt nhất của ISO 21448, các công ty ô tô có thể nâng cao tính an toàn của hệ thống, giảm rủi ro liên quan đến SOTIF và cải thiện độ tin cậy của ADAS và chức năng lái xe tự động.

Giải pháp ISO 21448: Công cụ & Phần mềm để tuân thủ

Để đạt được sự tuân thủ ISO 21448, các tổ chức cần các giải pháp phần mềm chuyên dụng hỗ trợ đánh giá mối nguy, xác minh và xác nhận (V&V), khả năng truy xuất nguồn gốc và thử nghiệm dựa trên tình huống.

Yêu cầu về Visure ALM Platform để tuân thủ ISO 21448

Nền tảng ALM Yêu cầu Visure là giải pháp quản lý yêu cầu và truy xuất nguồn gốc mạnh mẽ cho phép các công ty ô tô tuân thủ hiệu quả ISO 21448 (SOTIF) và ISO 26262. Các tính năng chính bao gồm:

1. Yêu cầu đầu cuối Khả năng truy xuất

• Thiết lập khả năng truy xuất đầy đủ giữa các yêu cầu SOTIF, mục tiêu an toàn, đánh giá rủi ro và các trường hợp thử nghiệm.
• Đảm bảo khả năng truy xuất hai chiều trên toàn bộ phần cứng, phần mềm và quy trình xác thực an toàn.

2. Quản lý rủi ro và phân tích mối nguy

• Thực hiện Phân tích mối nguy và Đánh giá rủi ro (HARA) để xác định các rủi ro tiềm ẩn liên quan đến SOTIF.
• Triển khai Phân tích chế độ và tác động lỗi (FMEA) và Phân tích cây lỗi (FTA) để đánh giá rủi ro có cấu trúc.
• Liên kết việc xác định mối nguy hiểm với các yêu cầu về an toàn để đảm bảo các chiến lược giảm thiểu phù hợp.

3. Xác minh và xác thực dựa trên kịch bản (V&V)

• Xác định các tình huống lái xe thực tế và các trường hợp ngoại lệ để thử nghiệm ADAS và hệ thống tự động.
• Hỗ trợ thử nghiệm dựa trên mô phỏng, phát triển dựa trên mô hình và quy trình xác thực do AI điều khiển.
• Tích hợp với các công cụ kiểm tra ISO 21448 để xác thực phần cứng trong vòng lặp (HIL) và phần mềm trong vòng lặp (SIL).

4. Tuân thủ ISO 21448 và ISO 26262

• Đảm bảo phù hợp với cả ISO 21448 (SOTIF) và ISO 26262 (an toàn chức năng).
• Tạo báo cáo tuân thủ tự động để đáp ứng các yêu cầu theo quy định của ngành.
• Hỗ trợ kiểm soát phiên bản và theo dõi quá trình kiểm tra để hợp lý hóa quy trình chứng nhận.

5. Quản lý yêu cầu hỗ trợ AI

• Sử dụng sự hỗ trợ của AI để xác thực yêu cầu tự động, phân tích tác động và đánh giá rủi ro.
• Giảm thiểu lỗi của con người bằng cách phát hiện sự không nhất quán và thiếu sót trong các yêu cầu quan trọng về an toàn.

Tại sao nên chọn Visure để tuân thủ ISO 21448?

• Khả năng truy xuất nguồn gốc từ đầu đến cuối trên tất cả các quy trình SOTIF
• Đánh giá rủi ro toàn diện với các công cụ phân tích nguy cơ tích hợp
• Tích hợp liền mạch với hệ sinh thái mô phỏng, thử nghiệm và ALM
• Báo cáo tuân thủ tự động cho ISO 21448 và ISO 26262
• Tự động hóa hỗ trợ bởi AI để hợp lý hóa việc xác thực yêu cầu

Bằng cách tận dụng Nền tảng ALM Yêu cầu Visure, các công ty ô tô có thể quản lý hiệu quả việc tuân thủ SOTIF, cải thiện các chiến lược giảm thiểu rủi ro và đẩy nhanh quá trình phát triển các hệ thống tự động an toàn và đáng tin cậy.

Tương lai của SOTIF và An toàn ô tô

Khi các hệ thống ô tô ngày càng trở nên tự động và thông minh hơn, tầm quan trọng của ISO 21448 (SOTIF) tiếp tục tăng lên. Để đảm bảo an toàn giao thông trong thời đại xe do AI điều khiển, ngành công nghiệp phải phát triển cùng với các công nghệ mới nổi trong khi vẫn tuân thủ các hướng dẫn và tiêu chuẩn ISO 21448.

Vai trò của AI và Học máy trong việc tuân thủ SOTIF

AI và máy học (ML) đang chuyển đổi cách các hệ thống hỗ trợ lái xe tiên tiến (ADAS) và xe tự hành diễn giải và phản ứng với môi trường của chúng. Tuy nhiên, điều này cũng đặt ra những thách thức mới về mặt đảm bảo an toàn và tuân thủ ISO 21448:

• Nhận thức động và ra quyết định – Các mô hình AI phải được thử nghiệm trong nhiều tình huống thực tế và tình huống ngoại lệ để đảm bảo hành vi của chúng phù hợp với các mục tiêu an toàn của SOTIF.
• Hành vi không thể đoán trước và Mô hình hộp đen – Hệ thống ML có thể cho ra kết quả không mong muốn trong môi trường không quen thuộc. Các công cụ và kỹ thuật ISO 21448 đang được điều chỉnh để đánh giá tính an toàn của các hệ thống không xác định.
• Học tập liên tục và giám sát sau khi triển khai – Khi các mô hình AI phát triển theo thời gian, các nhà sản xuất phải triển khai giám sát vòng đời mạnh mẽ và cập nhật qua mạng để đảm bảo tuân thủ SOTIF liên tục.
• Xác thực theo dữ liệu – Việc thu thập dữ liệu quy mô lớn và phân tích dựa trên AI cho phép phát hiện và xác thực rủi ro theo thời gian thực trên hàng triệu dặm đường lái xe, cải thiện đáng kể việc xác minh an toàn theo tiêu chuẩn ISO 21448.

ISO 21448 đang phát triển như thế nào với các công nghệ ô tô mới nổi

Khi sự đổi mới trong ngành ô tô tăng tốc, ISO 21448 cũng đang phát triển để duy trì tính phù hợp và hiệu quả. Một số xu hướng chính định hình tương lai của SOTIF bao gồm:

• Tích hợp với các tiêu chuẩn thế hệ tiếp theo – ISO 21448 ngày càng được tích hợp với ISO 26262 và các khuôn khổ an toàn trong tương lai để cung cấp mô hình bảo vệ an toàn toàn diện bao gồm an toàn chức năng, an toàn dự định và an toàn vận hành.
• Tập trung vào việc lái xe kết nối và hợp tác – Giao tiếp từ xe đến mọi thứ (V2X) và trí thông minh bầy đàn đưa ra các kịch bản an toàn mới. Các hướng dẫn của SOTIF đang được điều chỉnh để tính đến nhận thức chung và quyền tự chủ hợp tác.
• Xác thực SOTIF có thể mở rộng và tự động – Các công cụ SOTIF và giải pháp phần mềm hỗ trợ AI đang được phát triển để tự động hóa việc tạo kịch bản, phân tích phạm vi thử nghiệm và báo cáo tuân thủ.
• Tập trung nhiều hơn vào tương tác giữa người và máy (HMI) – Khi tự động hóa ngày càng tăng, việc đảm bảo người lái xe hiểu và phản ứng phù hợp với hành vi của hệ thống sẽ trở thành trọng tâm chính trong các bản sửa đổi ISO 21448 trong tương lai.

Bằng cách áp dụng AI, mô phỏng và xác thực dựa trên dữ liệu, đồng thời tận dụng các giải pháp phần mềm ISO 21448 như Visure Requirements ALM, ngành công nghiệp ô tô có thể tự tin định hướng tương lai về an toàn và đổi mới.

Kết luận

Khi ngành công nghiệp ô tô tăng tốc hướng tới tính tự chủ hoàn toàn, việc đảm bảo An toàn cho Chức năng Dự định (SOTIF) trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. ISO 21448 cung cấp một khuôn khổ toàn diện để xác định, đánh giá và giảm thiểu rủi ro phát sinh không phải từ lỗi hệ thống mà từ những hạn chế trong nhận thức, diễn giải và tương tác với môi trường.

Hiểu được những khác biệt chính giữa ISO 21448 so với ISO 26262, áp dụng các biện pháp thực hành tốt nhất đã được chứng minh của ISO 21448 và tận dụng các công cụ và phần mềm mạnh mẽ của ISO 21448 là các bước thiết yếu để đạt được sự tuân thủ đầy đủ và phát triển các loại xe an toàn hơn, thông minh hơn.

Các giải pháp như Nền tảng ALM Yêu cầu Visure trao quyền cho các tổ chức với khả năng truy xuất nguồn gốc đầu cuối, tự động hóa do AI điều khiển và khả năng tuân thủ SOTIF mạnh mẽ. Cho dù bạn đang xây dựng hệ thống ADAS hay nền tảng lái xe tự động, Visure giúp hợp lý hóa vòng đời phát triển của bạn đồng thời đảm bảo sự phù hợp với cả hướng dẫn ISO 26262 và ISO 21448.

Bắt đầu dùng thử miễn phí 14 ngày Nền tảng ALM Yêu cầu Visure ngay hôm nay và trải nghiệm giải pháp toàn diện nhất về tuân thủ SOTIF, quản lý yêu cầu và an toàn ô tô.