WINDROSE ELECTRIC
T&K & Teollistaminen

Mitä automotive grade oikeasti tarkoittaa

Ilmaisua käytetään jatkuvasti, mutta se ei tarkoita yhtä pätevyyttä — se tarkoittaa neljää toisistaan riippumatonta. Niiden sekoittaminen johtaa päätelmiin kuten «tämä piiri on automotive grade, joten se voi tehdä jarrutuspäätöksen». Se ei voi.

Tekninen johdanto
4
Erilliset pätevyydet
−40°C
Automotive-alaraja
1000h
Korkean lämpötilan elinikätesti
10–15yr
Toimitussitoumus
1/36
ASIL-D:hen yltävät yhdistelmät
99%
ASIL-D-vikakattavuus
01

Ei yksi merkki — pino sertifikaatteja

Kun piiriä kutsutaan «automotive gradeksi», väite saattaa kattaa vain yhden alla olevista neljästä kohdasta.

Yksi

Lämpötila-alue

Ikkuna kylmän ja kuuman välillä, jossa se yhä toimii oikein.

AEC-Q100 Grade 0/1/2/3
Kaksi

Luotettavuus

Tuhansia tunteja ikäytystä, lämpötilasyklejä, tärinää ja kosteusrasitusta.

AEC-Q100 / Q101 / Q200
Kolme

Tuotanto & toimitus

Nollavirhekulttuuri, eräjäljitettävyys, muutosilmoitus, kymmenen vuoden saatavuus.

IATF 16949 / PPAP
Neljä

Toiminnallinen turvallisuus

Pystyykö järjestelmä hallitsemaan seuraukset, kun komponentti vikaantuu.

ISO 26262 ASIL

Useimmin sekoitetaan toinen ja neljäs.

AEC-Q100 vastaa kysymykseen «vikaantuuko se?». ISO 26262 vastaa kysymykseen «mitä tapahtuu, kun se vikaantuu?». Nämä ovat täysin erillisiä pätevyyksiä. Piiri voi läpäistä AEC-Q100:n kokonaan eikä silti omata mitään ASIL-kykyä.

02

Yksi — Lämpötila

Neljästä konkreettisin. Luokat eroavat vain siinä, kuinka paljon kuumuutta komponentti kestää — sillä sen sijoituspaikka ajoneuvossa ratkaisee, mitä sen on kestettävä.

−40°C 0°C 85°C 105°C 125°C 150°C ← kylmempi kuumempi → Commercial 0 to 70°C Industrial −40 to 85°C AEC-Q100 AUTOMOTIVE Grade 3 −40 to 85°C Grade 2 −40 to 105°C Grade 1 −40 to 125°C Grade 0 −40 to 150°C
Vertaa Grade 3:a ja Industrialia. Lämpötila-alue on identtinen — molemmat −40…+85 °C — eivätkä ne silti ole samanarvoisia. Ero ei ole lämpötilassa vaan toisessa kohdassa: kuinka rajusti testataan ja kuinka matala vikataajuuden on oltava. «Teollinen vastaa automotive Grade 3:a» on yleinen ja kallis väärinkäsitys.

Eri sijoituspaikat ajoneuvossa aiheuttavat hyvin erilaisen lämpökuorman:

−40 °C

Pohjoismainen talvi

85 °C

Ohjaamon sisällä

125 °C

Moottoritilassa

150 °C

Voimalinjan vieressä

Todellinen tapaus. Erään toimittajan suunnitteludokumentissa komponentti oli merkitty «ei automotive grade, mutta määritelty −30…+85 °C». Se näyttää juuri ja juuri riittävältä — kunnes muistaa, että ajoneuvo toimitetaan Pohjoismaihin, joissa ajoneuvotason vaatimus on −40…+85 °C.

Nuo kymmenen astetta eivät ole marginaali. Ne ratkaisevat, käynnistyykö rekka Norjan talvessa. Eikä komponentti yllä edes Grade 3:een, alimpaan automotive-tasoon — jonka alaraja on täsmälleen −40 °C.

03

Kaksi — Vikaantuuko se ennenaikaisesti?

Tämä on AEC-Q100:n pääosa: yli neljäkymmentä rasitustestiä, tuhansia tunteja, satoja näytteitä. Tarkoitus on pakottaa muutamassa kuukaudessa esiin viat, jotka muuten ilmenisivät vasta kymmenentenä vuotena.

Ympäristörasitus
  • 1000 h käyttö korkeassa lämpötilassa
  • 1000 h lämpötila-kosteusrasitus
  • 1000 lämpötilasykliä
Kotelon eheys
  • Liitinlujuus ja juotettavuus
  • Kosteusherkkyystaso
  • Fyysiset mitat, poikkileikkaus
Luotettavuus piitasolla
  • Elektromigraatio
  • Hilaoksidin eheys
  • Kuumien varauksenkuljettajien injektio
Sähköinen & seulonta
  • Sähköstaattinen purkaus
  • Latch-up
  • Pehmeiden virheiden taajuus

Mitä saa läpäisystä? Sitoumuksen vikataajuudesta — ilmaistuna tavallisesti PPM:nä (osaa miljoonasta) tai FIT:nä (vikaa miljardissa tunnissa) — sekä jäljitettävät testiraportit.

Kuluttajakomponentit ohittavat suurimman osan tästä tai tekevät vain muutaman testin. «Se toimii» ja «se toimii vielä kymmenen vuoden päästä» ovat eri väitteitä. Puhelin vaihdetaan kahden vuoden jälkeen; rekka ajaa viisitoista.

04

Kolme — Tuotanto ja toimitus

Neljästä useimmin sivuutettu — ja ankarin viisitoista vuotta kestävälle hyötyajoneuvolle.

Kuluttajapiirin elinkaari
Poistuu tuotannosta noin 2–3 vuodessa
Automotive-toimitussitoumus
10–15 vuotta
Automotive-toimittajien on lisäksi noudatettava PCN-menettelyä (prosessimuutosilmoitus) ja EOL-menettelyä (tuotannon lopetusilmoitus): ei hiljaisia muutoksia prosessiin, materiaaliin tai valmistuspaikkaan. Lisäksi IATF 16949, PPAP-hyväksyntä ja eräkohtainen jäljitettävyys.

Suoraan sanottuna: kuluttajakomponentti voi poistua tuotannosta, kun rekkamme on yhä takuussa. Se tarkoittaa, ettei varaosia ole — tai että piirilevy on suunniteltava uudelleen. Ja uudelleensuunnittelu tarkoittaa uutta sertifiointia.

05

Neljä — Toiminnallinen turvallisuus on aivan eri kysymys

Kolme ensimmäistä kysyvät, kuinka hyvä piiri on. Neljäs kysyy, mitä ihmisille tapahtuu, kun se vikaantuu.

AEC-Q100

Vikaantuuko se?

Luotettavuus. Pienentää vikaantumisen todennäköisyyttä. Testaa komponenttia itseään — ikäytys, lämpötila, tärinä, sähköstaattinen purkaus.

ISO 26262 · ASIL

Entä jos vikaantuu?

Toiminnallinen turvallisuus. Hallitsee vikaantumisen seuraukset. Testaa koko järjestelmää — onko toista kanavaa, joka huomaa sen, ja pääseekö järjestelmä turvalliseen tilaan?

ASIL ei ole laatuluokitus. Se lasketaan vaarasta. ISO 26262 pisteyttää kolme ulottuvuutta:

S · Vakavuus
Kuinka pahasti joku loukkaantuu
S0 – S3
×
E · Altistuminen
Kuinka usein tilanne esiintyy
E0 – E4
×
C · Hallittavuus
Pystyykö kuljettaja vielä pelastamaan tilanteen
C0 – C3
ASIL
Tuloksena saatava taso
QM · A · B · C · D
QM
A
B
C
D
Tavanomainen laadunhallinta riittääTiukin

Miksi näin monta yhdistelmää tiivistyy vain viiteen tasoon

S:llä on kolme käyttökelpoista arvoa, E:llä neljä, C:llä kolme. Se tekee 36 yhdistelmää — ei rajatonta määrää. Ja nämä 36 tuottavat vain viisi lopputulosta, koska ISO 26262:n taulukko käyttäytyy kuin yksinkertainen yhteenlasku: pisteytä S, E ja C arvoilla 1, 2, 3 (E aina neljään), laske yhteen ja lue taso.

S1 · Lievä vamma
C1
C2
C3
E1
QM
QM
QM
E2
QM
QM
QM
E3
QM
QM
A
E4
QM
A
B
S2 · Vakava vamma
C1
C2
C3
E1
QM
QM
QM
E2
QM
QM
A
E3
QM
A
B
E4
A
B
C
S3 · Hengenvaarallinen / kuolemaan johtava
C1
C2
C3
E1
QM
QM
A
E2
QM
A
B
E3
A
B
C
E4
B
C
D
18 ruutua QM 8 ruutua ASIL-A 6 ruutua ASIL-B 3 ruutua ASIL-C 1 ruutu ASIL-D

36 yhdistelmästä täsmälleen yksi yltää ASIL-D:hen: S3 × E4 × C3. Vakavin vahinko, yleisimmässä ajotilanteessa, ilman että kuljettaja voi pelastaa tilannetta. Kaikkien kolmen ulottuvuuden on oltava yhtä aikaa maksimissa. Puolet taulukosta — 18 ruutua — ei vaadi lainkaan toiminnallisen turvallisuuden prosessia.

Ja tasoja on vain viisi, koska ASIL ei kuvaa riskiä tarkasti — se ratkaisee, kuinka paljon työtä on tehtävä. Jokainen taso tuo mukanaan täyden joukon kehitysvaatimuksia: kattavuustavoitteet, todennusmenetelmät, prosessin riippumattomuus, lockstep-laitteisto. Kolmellakymmenelläkuudella tasolla standardi olisi käyttökelvoton. Se on tarkoituksella karkea mittatikku.

Mikä erottaa ASIL-B:n ASIL-D:stä:

TunnuslukuASIL-BASIL-D
Yksittäisvian mittari≥ 90 %≥ 99 %
Piilevän vian mittari≥ 60 %≥ 90 %
Satunnainen laitteistovikataajuus< 10⁻⁷ / tunti< 10⁻⁸ / tuntiKymmenen kertaa tiukempi
LaitteistoarkkitehtuuriYksi ydin vahtikoiran kanssa yleensä riittääLockstep-ytimet yleensä vaaditaan
Prosessin riippumattomuusLievempiRiippumaton katselmus, auditointi ja arviointi

Mikä on lockstep-ydin? Kaksi suoritinydintä suorittaa samaa koodia tahdissa, kun laitteisto vertaa niiden tuloksia reaaliajassa. Jokainen poikkeama laukaisee välittömästi vian. Se on tehokkain tapa havaita satunnaisia laitteistovikoja — siksi korkeat ASIL-tasot tulevat harvoin toimeen ilman sitä.

ASIL-D:hen yltäminen ilman lockstepiä tarkoittaa kompensointia laajoilla ohjelmiston itsetesteillä ja redundantilla laskennalla: kallista ja vaikea perustella tekniselle tutkimuslaitokselle.

06

Jokainen yhdistelmä — ja mitä siihen osuu

Alla olevat esimerkit ovat havainnollistavia, eivät normatiivisia. ASIL on tietyn vaaran ominaisuus, ei komponenttityypin — sama toiminto voi osua eri ruutuun toisen valmistajan vaara-analyysissä.

ASIL-D — yksi yhdistelmä

S × E × CSummaTyypilliset toiminnot
S3 × E4 × C310Sähköisen ohjaustehostimen vikaantuminen · ESC / EBS -järjestelmän tahaton jarrutus · turvatyynyn tahaton laukeaminen · tahaton täyskaasukiihdytys (momentin valvonta) · AEB:n tahaton jarrutus · steer-by-wire ja brake-by-wireKuolemaan johtava vahinko yleisimmässä ajotilanteessa, ilman että kuljettaja voi pelastaa tilannetta.

ASIL-C — kolme yhdistelmää

S × E × CSummaTyypilliset toiminnot
S2 × E4 × C39Ohjaustehostuksen äkillinen muutos normaalissa ajossa (heikentynyt, ei menetetty)
S3 × E3 × C39Suurjänniteakku ei kytkeydy irti törmäyksen jälkeen · HV-eristyksen menetys
S3 × E4 × C29Jarruvoiman osittainen menetys normaalissa ajossa (muut piirit yhä käytettävissä)

ASIL-C on käytännössä harvinainen — useimmat tiimit suunnittelevat suoraan D:hen tai käyttävät ASIL-dekompositiota.

ASIL-B — kuusi yhdistelmää

S × E × CSummaTyypilliset toiminnot
S1 × E4 × C38Taka- ja äärivalojen vikaantuminen — jatkuva altistuminen, eikä kuljettaja näe omia takavalojaan
S2 × E3 × C38Ajovalojen täydellinen vikaantuminen — ei valaistusta pimeällä
S2 × E4 × C28Jarruvalojen vikaantuminen — takana tuleva ajoneuvo ei tiedä, että jarrutat
S3 × E2 × C38Suurjännite-eristyksen valvonnan puuttuminen — sähköiskun vaara, jota ihminen ei voi havaita
S3 × E3 × C28Vakionopeussäätimen tai ACC:n aiheuttama tahaton kiihdytys
S3 × E4 × C18Voimansiirron menetys normaalissa ajossa — ajoneuvo pystyy yhä rullaamaan pientareelle

Tyypillisesti ASIL-B myös: nopeuden näyttö mittaristossa, rengaspaineen valvonta sekä tutka- ja kamerajärjestelmien havainnointikerros.

ASIL-A — kahdeksan yhdistelmää

S × E × CSummaTyypilliset toiminnot
S1 × E3 × C37Peruutuskamera sammuu — matalan nopeuden törmäys peruutettaessa
S1 × E4 × C27Sisävalaistus jää päälle ja heikentää yönäköä
S2 × E2 × C37Pyyhkimien täydellinen vikaantuminen sateessa — näkyvyyden menetys eteenpäin
S2 × E3 × C27Yhden ajovalon vikaantuminen
S2 × E4 × C17Nopeusmittarin lukemavirhe — kuljettaja pystyy yhä arvioimaan nopeuden liikenteestä ja vaihteesta
S3 × E1 × C37Lämpökarkaamisvaroituksen menetys harvinaisessa käyttötilanteessa
S3 × E2 × C27Perävaunun jarrutuksen yhteensovituksen poikkeama tietyissä olosuhteissa
S3 × E3 × C17Voimansiirron menetys kohtalaisella altistumisella — ajoneuvo voi ajaa sivuun

QM — kahdeksantoista yhdistelmää

VakavuusYhdistelmätTyypilliset toiminnot
S1 · yhdeksän ruutuaE1C1 · E1C2 · E1C3
E2C1 · E2C2 · E2C3
E3C1 · E3C2 · E4C1
Kuormatilan valaistus, istuinlämmitys, lukuvalot, ikkunan jumiutumissuoja, kattoverho, puhallin, peililämmitys, mittariston kirkkaus.Infotainment-yksikkö, navigointi, Bluetooth, langaton lataus ja tunnelmavalaistus ovat kaikki tällä kaistalla.
S2 · kuusi ruutuaE1C1 · E1C2 · E1C3
E2C1 · E2C2 · E3C1
Istuimen säädön karkaaminen harvinaisissa olosuhteissa, perävaunun valojen poikkeamat, pyyhkimien hitaan nopeuden vikaantuminen (nopea yhä käytettävissä), mäkilähtöavustimen poikkeama, rengaspainevaroituksen puuttuminen
S3 · kolme ruutuaE1C1 · E1C2 · E2C1Kuolemaan johtavan vakavuuden vaarat harvinaisissa olosuhteissa, jotka kuljettaja hallitsee täysin; voimansiirron poikkeamat matalalla altistumisella, jotka jarrutus pystyy hallitsemaan

Kolme säännönmukaisuutta, jotka kannattaa sisäistää.

Hallittavuus on vahvin vipu. Nopeusmittarin virhe kohdassa S2 × E4 × C1 on ASIL-A; jarruvalojen vikaantuminen kohdassa S2 × E4 × C2 on ASIL-B. Sama vakavuus, sama altistuminen — koko ero on siinä, voiko kuljettaja huomata sen ja kompensoida.

Vakavuus yksinään ei ratkaise mitään. S3 esiintyy QM:ssä (kolme ruutua), A:ssa (kolme), B:ssä (kolme), C:ssä (kaksi) ja D:ssä (yksi) — se ulottuu kaikille tasoille. Kuolemaan johtava ei tarkoita korkeaa ASIL-tasoa.

Vain täysi ääriarvo yltää D:hen. S3 × E4 × C3 on ainoa ruutu. Siksi ajoneuvossa on niin vähän ASIL-D-kohteita: ohjaus, jarrut, turvatyyny, momentin valvonta — eikä juuri muuta.

Hätäjarrutukseen sovellettuna epäsymmetria on koko argumentti.

Tahaton jarrutus — jarruttaminen silloin kun ei pitäisi — osuu kohtaan S3 × E4 × C3. Se on ASIL-D, tuo ainoa ruutu.

Jarrutuksen puuttuminen — jarruttamatta jättäminen silloin kun pitäisi — osuu kohtaan S3 × E3–E4 × C1, eli ASIL-A tai B. Lähtötaso on rekka ilman AEB:tä: kuljettajan on aina oletettu jarruttavan itse.

Jokainen AEB-järjestelmän ASIL-D-vaatimus on olemassa estämään jarrutus, jota ei pitäisi tapahtua — ei takaamaan jarrutusta, jonka pitäisi tapahtua.

07

Neljä ulottuvuutta ovat ortogonaalisia

Mikä tahansa yhdistelmä on mahdollinen. Yhden neljästä tunteminen ei kerro mitään muista.

PiiriLämpötilaLuotettavuusToiminnallinen turvallisuusSoveltuuko AEB:n jarrutuspäätökseen?
Kuluttaja-SoC0 to 70 °CEi AEC-Q100:aaEi ASIL-tasoaEi
Teollinen SoC−40 to 85 °CEi AEC-Q100:aaEi ASIL-tasoaEiVain lämpötila; ei mitään muuta
Automotive-kelpuutettu SoC−40 to 105 °CGrade 2Voi silti puuttua kokonaanVain havainnointiEi turvallisuuspäätöstä
Turva-MCU, ASIL-B−40 to 125 °CGrade 1ASIL-B, ei lockstepiäVaatii lisäperustelut
Turva-MCU, ASIL-D−40 to 125 °CGrade 1ASIL-D, lockstep-ytimetKyllä

Kolmas rivi on ansa. «Käytämme automotive-kelpuutettua versiota» kuulostaa rauhoittavalta, mutta tuo lause vastaa vain lämpötilaan ja luotettavuuteen. Toiminnallisesta turvallisuudesta se ei kerro yhtään mitään.

08

Mitä kysyä, kun kuulet «automotive grade»

Lämpötilasta

Mikä AEC-Q100-luokka? Pyydä itse sertifikaatti, jossa näkyy tarkka tuotenumero ja luokka.

Luotettavuudesta

Onko AEC-Q100-sertifikaattia? «Suunniteltu automotive-standardien mukaan» ja «kelpuutettu niiden mukaan» ovat eri väitteitä.

Toiminnallisesta turvallisuudesta

Mikä ASIL? Lockstep vai ei? Vaadi tuotetason sertifikaatti — prosessisertifikaatti ei kelpaa.

Toimituksesta

Kuinka moneksi vuodeksi toimitus on sitouduttu? Onko taustalla PCN- ja EOL-kuri?

Kolme yleistä väitettä ja mitä ne todella tarkoittavat:

  • «Meidän ratkaisumme on automotive grade.» Kattaa yleensä vain lämpötilan. Se ei kerro mitään siitä, läpäistiinkö AEC-Q100, eikä yhtään mitään ASIL-tasosta.
  • «Meillä on ASIL-D-sertifiointi.» Kysy, onko se tuotetasolla vai prosessi- / johtamisjärjestelmätasolla. Jälkimmäinen todistaa, että yrityksellä on kehitysprosessi — ei sitä, että tämä tuote on turvallinen.
  • «Tästä piiristä on automotive-versio.» Version olemassaolo ei ole sama asia kuin se, että ostamme juuri sen. Vaadi tarkka tuotenumero, älä koskaan tuoteperheen nimeä.