Functional Safety, Second Edition

Functional Safety, Second Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:Smith, David J./ Simpson, Kenneth G. L.
出品人:
页数:280
译者:
出版时间:2004-8
价格:$ 80.95
装帧:
isbn号码:9780750662697
丛书系列:
图书标签:
  • safety
  • functional-safety
  • Functional Safety
  • Safety Engineering
  • IEC 61508
  • Reliability Engineering
  • Hazard Analysis
  • Risk Assessment
  • Industrial Automation
  • Process Safety
  • SIL
  • Safety Lifecycle
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具体描述

Electrical, electronic and programmable electronic systems, such as emergency shut down systems and railway signalling systems, increasingly carry out safety functions to guard workers and the public against injury or death and the environment against pollution. The international standard IEC 61508 has been developed as a generic standard that applies to all these systems irrespective of their application.

IEC 61508 is seen by many professionals as complex. This book overcomes that complexity by introducing the standard in the context of safety in general before moving on to provide practical advice about implementing it and obtaining certification. It also explains how IEC 61508 relates to second tier standards and related guidance, such as IEC 61511, 61513, UKOOA, ISA S84.01 and DIN standards, among others. Throughout the text, the authors illustrate their explanations with examples to which the answers are supplied in the appendix. Four case studies with further exercises set the information in context. Templates and checklists for drawing up your own implementation plan and information on self-certification are also provided.

As Functional Safety, the standard, is applicable to many industries, Functional Safety , the book, in its previous edition has proved to be an invaluable reference for professionals from a variety of industries, such as project/instrumentation/design/control engineers as well as safety professionals in oil and gas, chemical, rail, power generation, nuclear, aircraft, and automotive industries.

The new edition includes a new chapter on IEC 61511, the process sector standard, published since the first edition. The text has been updated throughout in light of the authors' recent experience and two case studies have been added.

Dr. David J Smith , BSc, PhD, CEng, FIEE, HonFSaRS, FIQA, MIGasE, has been directly concerned with reliability, safety and software quality for 30 years. He has written a number of books on the subject as well as numerous papers. His PhD thesis was on the subject of reliability prediction accuracy and common cause failure. He chairs the IGasE panel which develops its guidelines on safety-related systems (now in its third edition). He has also made contributions to IEC 61508.

Kenneth G. L. Simpson , MPhil, FIEE, FInstMC, MIGasE, has been associated with safety-related systems design and also with their assessment for 25 years. He is a member of the IEC 61508 drafting committee and also of the I Gas E panel which writes the gas industry guidance. Following a career in aerospace, Ken has spent 20 years in the control system industry and is a Director of Silvertech International plc, a leading designer of safety and control systems. He has written a number of papers on the topic and gives frequent talks.

* A practical guide to achieving functional safety standards in safety-critical systems

* Makes a complex standard easy to follow and sets it in the context of risk and safety

* Provides support for those undertaking self-assessment, which can save money spent on large consultancy fees

《函数式安全(第二版):构建可靠、可维护的软件系统》 本书深入探讨了如何利用函数式编程的强大能力,来设计和实现高度可靠、易于理解和维护的软件系统。在当今日益复杂的软件环境中,传统命令式编程范式在处理并发、错误和状态管理时常常面临严峻的挑战,导致bug频发、代码难以调试且维护成本高昂。本书将引领您走出这些困境,掌握一种更优雅、更健壮的编程之道。 核心理念与方法论 本书的核心在于阐述函数式编程的几个关键原则,并展示如何将这些原则系统性地应用于软件开发的各个阶段,从而显著提升软件的安全性(Safety)和可靠性(Reliability)。我们将深入剖析以下核心概念: 纯函数 (Pure Functions): 揭示纯函数的本质——无副作用,给定相同输入,总是产生相同输出。理解纯函数如何消除由共享可变状态引发的潜在错误,并简化测试和推理。我们将通过大量实例,展示如何识别和改造现有代码,使其向纯函数靠拢。 不可变性 (Immutability): 深入探讨不可变数据结构的重要性,以及它们如何防止意外的状态变更,从而在并发环境中避免竞态条件和死锁。本书将介绍常见的不可变数据结构,并演示在实际应用中如何有效地利用它们。 高阶函数 (Higher-Order Functions): 学习如何将函数作为参数传递,以及如何通过组合和抽象来构建更具表达力和可重用性的代码。我们将展示高阶函数在数据转换、事件处理和声明式编程中的强大作用。 声明式编程 (Declarative Programming): 区分声明式与命令式编程的差异,并演示如何用声明式的方式来描述“做什么”而非“怎么做”。这将带来更简洁、更易于理解和维护的代码,尤其是在处理复杂逻辑和状态转换时。 类型系统 (Type Systems): 强调强大类型系统的作用,它能在编译时捕获大量潜在错误,而非等到运行时才能发现。我们将探讨代数数据类型(Algebraic Data Types)、模式匹配(Pattern Matching)以及如何利用类型来编码业务逻辑和约束,从而提供更强的安全保障。 错误处理 (Error Handling): 介绍函数式编程中处理错误的不同策略,例如使用 `Option`/`Maybe` 类型来表示可能不存在的值,以及使用 `Either`/`Result` 类型来区分成功和失败。这些模式能让错误处理变得更加明确、系统化,并强制开发者处理所有可能出现的异常情况。 并发与并行 (Concurrency and Parallelism): 阐述函数式编程如何天生适合处理并发和并行场景。通过避免共享可变状态,函数式代码在多线程环境中可以更安全地运行,大大降低了开发并发程序的复杂性和风险。 应用领域与实践指导 本书并非停留在理论层面,而是通过大量实际案例和代码示例,展示如何将这些函数式编程的概念应用到各种软件开发场景中: Web 后端开发: 如何使用函数式方法构建健壮、可扩展的 API 服务,处理 HTTP 请求和响应,以及管理数据库交互。 前端开发: 如何利用函数式原理来管理复杂的 UI 状态,实现高效的数据流,以及构建响应式应用。 数据处理与转换: 如何使用函数式技术进行高效、可靠的数据清洗、转换和分析。 分布式系统: 如何利用不可变性和纯函数来设计更易于推理和调试的分布式组件。 测试与验证: 如何通过函数式编程的特性,让单元测试和集成测试变得更加简单和全面。 本书的目标读者 本书适合所有希望提升软件质量、减少 bug、编写更易于维护代码的软件工程师、架构师和技术领导者。无论您是刚接触函数式编程的新手,还是有一定函数式编程经验的开发者,本书都能为您提供深入的见解和实用的指导。我们假设读者对基本的编程概念有所了解,但无需具备特定的函数式编程语言经验,因为本书将从基础概念入手,并辅以跨语言的示例。 学习本书将获得的益处 显著减少 bug: 通过函数式编程的约束和范式,许多常见的 bug 将在设计阶段或编译时被消除。 提高代码的可读性和可维护性: 纯函数和不可变性使得代码更容易理解,而声明式风格减少了心智负担。 简化并发编程: 函数式方法为处理多线程和分布式系统提供了更安全、更可控的途径。 增强软件的可靠性: 严谨的类型系统和明确的错误处理机制,共同构建了更具弹性的软件。 提升开发效率: 更少的时间花费在调试 bug,更多的时间用于创新和功能开发。 学习一种更优雅、更强大的编程思维模式: 掌握函数式编程,将为您打开一扇通往更深层次软件设计的大门。 《函数式安全(第二版)》 是一本关于如何构建真正可靠、易于管理软件的实践指南。它不仅是一本技术书籍,更是一种关于如何思考和构建软件的哲学。通过学习本书,您将为您的开发工具箱增添一种强大的新能力,为您的项目带来质的飞跃。

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读后感

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用户评价

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这本书的封面设计简约而专业,深色背景上跳跃的白色和橙色字体,立刻就给人一种严肃、权威的感觉。我本来是抱着学习最新的功能安全标准和实践经验的目的来翻阅它的,毕竟这个领域的技术更新迭代很快,老旧的资料很容易让人走弯路。我期望能在这本书里找到关于ISO 26262在新版本中对软件安全生命周期(SW-SL)要求的具体解读,尤其是关于硬件架构指标(如SPFM和LFM)的计算方法和实际案例分析。然而,当我深入阅读后发现,这本书似乎更侧重于早期的安全概念建立和基础理论的阐述,对于当前业界广泛讨论的、例如基于模型的设计(Model-Based Design, MBD)在功能安全流程中的集成应用,以及在异构系统(如包含AI/ML组件)中如何进行ASIL分解和验证覆盖率的量化评估,这些前沿或迫切需要解答的问题,书中着墨不多,或者说讨论得不够深入和实用。它更像是一本教科书式的入门读物,而非一本能立刻指导工程师解决复杂工程难题的“实战手册”。这让我感到一丝困惑,毕竟在实际项目中,我们需要的往往是那些能直接在设计评审和测试计划中引用的、具体的操作指南,而不是仅仅停留在概念层面。

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这本书的语言风格总体来说是严谨的,但似乎在面向非安全专家群体的可读性上有所欠缺。当我试图向团队中的新手介绍功能安全的基本概念时,我发现我需要自己进行大量的“翻译”和“简化”工作。例如,书中对某些数学工具和形式化方法的介绍,虽然在理论上无可指摘,但其呈现方式过于抽象,缺少直观的类比或图示来辅助理解。我期待的是那种能够将复杂的概率论和可靠性工程概念,通过生动的工程实例或类比,转化为工程师日常可以理解和应用的工具。例如,当讲解失效率建模(Failure Rate Modeling)时,如果能结合一个实际的部件(如某个常用的传感器或执行器)的生命周期数据进行演示,效果会大不相同。现在的版本,感觉更像是为那些已经对功能安全有深厚背景的学者准备的,而不是为那些正处于职业生涯早期、需要快速上手并有效实施安全策略的工程师准备的。

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我购买这本书的初衷,是希望能找到一份关于系统级安全需求分解和分配的权威指南。在复杂的汽车电子控制单元(ECU)开发中,如何将一个高ASIL等级的需求,合理且有效地传递给不同的软硬件团队,是决定项目成败的关键。我希望书中能提供详尽的矩阵或流程图,清晰地展示从安全目标(Safety Goal)到功能安全需求(FSR),再到技术安全需求(TSR)乃至软件单元规范的逐级细化过程。更进一步,对于跨域协作(例如,动力总成和信息娱乐系统间的安全交互),书中是否有关于接口安全协议(Interface Safety Protocols)的讨论?令人失望的是,这本书更多地聚焦于单个子系统的内部安全机制,比如看门狗(Watchdog)的应用或内存保护(MPU/MMU)的配置,对于横跨多个独立安全域(Safety Domains)的集成和通信安全,着墨甚少。这对于构建集成度越来越高的现代电子架构来说,是一个明显的知识盲区。

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最后,从版本更新的角度来看,我十分关注该“Second Edition”在应对当前新兴技术挑战方面的进展。如今,功能安全已不再局限于传统的汽车或航空领域,工业物联网(IIoT)和医疗设备对安全性的要求也在飙升,它们往往需要处理海量实时数据并依赖复杂的网络通信。我本来期望看到关于网络安全与功能安全融合(Cybersecurity and Functional Safety Co-Existence)的专门章节,探讨如何防止恶意攻击导致的安全状态降级(Safety Goal Violation)。遗憾的是,这本书似乎还停留在传统意义上的“故障安全”(Fail-Safe)范畴,对“恶意行为”和“系统韧性”(Resilience)的讨论相对滞后。对于如何在新一代的基于以太网或5G的分布式控制架构中,维持和验证高等级的ASIL,这本书提供的视角显得有些过时和保守,这让它在面对未来几年的技术发展趋势时,其参考价值大打折扣。

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作为一名长期从事嵌入式系统开发的工程师,我对安全性要求极高的系统有着天然的敬畏感。因此,我非常看重一本关于功能安全的书籍能否提供足够细致的故障注入测试(Fault Injection Testing, FIT)策略和流程。我特别关注了书中关于随机硬件故障(Random Hardware Failures)的分析部分,期待能看到针对特定微控制器(MCU)或SoC架构,如何系统性地设计覆盖率测试,以及如何证明系统具备足够的诊断覆盖率(DC)。遗憾的是,这本书中关于测试和验证的方法论部分,虽然提到了覆盖率的重要性,但具体到如何设计那些能够有效暴露潜在硬件缺陷的测试用例,缺乏生动、可复现的实例。例如,它没有详细阐述如何利用时序攻击或电源波动来触发难以预期的硬件错误,也没有提供一套清晰的流程来量化这些测试对整体ASIL等级提升的实际贡献。这种描述上的模糊性,使得读者在尝试将书中学到的知识应用于真实的、高风险的硬件平台时,会感到‘空中楼阁’般的无力感。

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