Umsetzung von Testverbesserungen als Engineering-Dienstleister

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1 Umsetzung von Testverbesserungen als Engineering-Dienstleister Stuttgart, MBtech Group Motor / Triebstrang Karosserie Interieur / Exterieur Elektrik und Elektronik Gesamtfahrzeug- Engineering/- Erprobung Planung, Technologieund Prozessmanagement Die MBtech Group... unterstützt mit 1300 Mitarbeitern in 12 Gesellschaften an 14 Standorten auf 3 Kontinenten ihre Kunden mit technologisch innovativem und professionellem Automotive Engineering erbringt gesamtheitliche Entwicklungs- und Servicedienstleistungen ist Engineering-Dienstleister für OEM s und Lieferanten 2

2 Funktionaltest Rapid Prototyping, SiL SW-Test Leistungsfeld Test Engineering Testplanung Koordination Durchgängigkeit Testlabor Brettaufbau Komponententest Integrationstest Fahrzeugerprobung Dauerlauf u.a. "E-Check" am Fahrzeug End-to-End-Tests Automatisierte Fahrzeugtests "Vehicle-in-the-Loop" 3 Funktionaltest Rapid Prototyping, SiL SW-Test Referenzen und Mitarbeiter (Leistungsfeld Test Engineering) Testplanung Koordination Durchgängigkeit EZS, DBE, RLS, MSG, NAG, HFS, SAM, 10 Personen MSG, NAG, Hybrid, 4 Personen SG-Test BR169, 204, Personen Testlabor Brettaufbau, HiL Komponententest Integrationstest Fahrzeugerprobung Dauerlauf u.a. Technologie Telematik 7 Personen "E-Check" am Fahrzeug End-to-End-Tests 3 Personen Prototypenaufbau 7 Personen Automatisierte Fahrzeugtests "Vehicle-in-the-Loop" 4

3 TPI - Matrix - Kernbereiche Teststrategie Einsatz des Phasenmodells Engagement und Motivation Testfunktionen und Ausbildung Agenda Zeitpunkt der Beteiligung Kostenvoranschlag und Planung Reichweite der Methodik Kommunikation Test-Spezifikationstechniken Berichterstattung Statische Testtechniken Dokumentation der Abweichungen Metriken Testwaremanagement Testprozess-Management Testumgebung Prüfen Testarbeitsplatz Low-Level-Tests 5 TPI - Matrix - Kernbereiche Teststrategie Einsatz des Phasenmodells Engagement und Motivation Testfunktionen und Ausbildung Agenda Zeitpunkt der Beteiligung Kostenvoranschlag und Planung Reichweite der Methodik Kommunikation Test-Spezifikationstechniken Berichterstattung Statische Testtechniken Dokumentation der Abweichungen Metriken Testwaremanagement Testprozess-Management Testumgebung Prüfen Testarbeitsplatz Low-Level-Tests 6

4 Kunde OEM Problemstellung im Automotive- Umfeld hohe Nachfrage nach modernen Sicherheitssystemen in Automobilen Anspruch auf hohe Zuverlässigkeit unter allen Fahrbedingungen Skepsis gegenüber unsichtbaren Elektronikproblemen hohe Komplexität bereits in unteren Fahrzeugsegmenten immer kürzere Entwicklungszyklen umfangreicher Pool an Steuergeräte- Lieferanten Wirtschaftlichkeit Technologie Anteil der Elektrik am GuK-Volumen (Schätzung Durchschnittswerte deutsche Automobilhersteller) sinkende Transparenz der Steuergeräte-Architektur (black box) Sonstiges 15% Elektrik 50% Fahrwerk 10% Motor 15% Triebstrang 5% wachsende Vernetzung und Funktionsverteilung X-by-wire Verfügbarkeit umfangreicher Simulations- und Testsysteme 7 Anforderungsanalyse Systemspezifikation Systementwurf Entwurf Integration Systemtest Wartung und Pflege Systembereitstellung Kosten pro Fehler in der Entwicklung Komponentenentwurf Komponententest Modulentwurf Modultest Implementierung Kosten pro Fehler Entwicklungsphase 8

5 Funktionaltest Rapid Prototyping, SiL SW-Test Test-Zyklus Testplanung Koordination Durchgängigkeit Testlabor Brettaufbau Komponententest Integrationstest Fahrzeugerprobung Dauerlauf u.a. "E-Check" am Fahrzeug End-to-End-Tests Automatisierte Fahrzeugtests "Vehicle-in-the-Loop" 9 Funktionaltest Rapid Prototyping, SiL SW-Test Zentrale Testorganisation Testplanung Koordination Durchgängigkeit Testlabor Brettaufbau Komponententest Integrationstest Fahrzeugerprobung Dauerlauf u.a. "E-Check" am Fahrzeug End-to-End-Tests Automatisierte Fahrzeugtests "Vehicle-in-the-Loop" 10

6 Funktionaltest Rapid Prototyping, SiL SW-Test Ziel: Kombinierte Strategie für alle Test- und Prüfungsstufen Testorganisation Koordination Durchgängigkeit Testlabor Brettaufbau Komponententest Integrationstest Fahrzeugerprobung Dauerlauf u.a. "E-Check" am Fahrzeug End-to-End-Tests Automatisierte Fahrzeugtests "Vehicle-in-the-Loop" 11 TPI - Matrix - Kernbereiche Teststrategie Einsatz des Phasenmodells Engagement und Motivation Testfunktionen und Ausbildung Agenda Zeitpunkt der Beteiligung Kostenvoranschlag und Planung Reichweite der Methodik Kommunikation Test-Spezifikationstechniken Berichterstattung Statische Testtechniken Dokumentation der Abweichungen Metriken Testwaremanagement Testprozess-Management Testumgebung Prüfen Testarbeitsplatz Low-Level-Tests 12

7 kurzfristig Einsparpotential e Entwicklung Aufwendungen Anschaffungskost en Engineering fest Kosten- / Nutzenanalyse im Automotive Testing langfristig geringeres GuK- Volumen nach Produktionsstart Imagegewinn der Marke durch höhere Produktqualität und Kundenzufriedenheit Betrieb Netto-Einsparung laufend Aufwendungen sind transparent und kalkulierbar GuK-Einsparpotentiale sind durch exemplarische Untersuchungen abschätzbar 13 Vorgehensweise bei der Wirtschaftlichkeitsanalyse von Integrationsprüfständen Top-Down-Strategie Identifizierung des relevanten Anteils des GuK-Gesamtvolumens geschätzte GuK- Einsparungen Aufwendungen wirtschaftlicher Nutzen Bottom-Up-Strategie Vergleich von Kundenbeanstandungen mit aktuellen Testergebnissen diskontierter, kumulierter Geldfluss Aufwendungen / Einsparungen Jahr bzgl. SOP Investition Betriebskosten Einsparungen kum. disk. Geldfluss 14

8 TPI - Matrix - Kernbereiche Teststrategie Einsatz des Phasenmodells Engagement und Motivation Testfunktionen und Ausbildung Agenda Zeitpunkt der Beteiligung Kostenvoranschlag und Planung Reichweite der Methodik Kommunikation Test-Spezifikationstechniken Berichterstattung Statische Testtechniken Dokumentation der Abweichungen Metriken Testwaremanagement Testprozess-Management Testumgebung Prüfen Testarbeitsplatz Low-Level-Tests 15 Durchgängiger Testprozess Basierend auf TEmb (Sogeti) Testing Embedded Systems Abgestimmt mit HIS (Hersteller Initiative SW) 16

9 Testplan- Kategorisierung 17 Beispiel einer Testspezifikation (Automatisiertes Schaltgetriebe EPS3K für Mercedes-Benz ACTROS) 18

10 1. Test-Management 2. Grundlagen Komponententestplan: Inhaltsstruktur 3. Tests 3.1 Übersicht 3.2 Tests beim Zulieferer SW-Test (SWT) Basis-Tests Funktionstests 3.3 Entwicklerkomponententest Basis-Tests Funktionstests 3.4 Kommunikationstests SG-Verhaltenstest Systemtests 3.5 HIL-Systemintegrationstest Systemtests E-Checks 3.6 Fahrzeug-Inbetriebnahmetest und Erprobung Systemtests E-Checks 4. Statistische Auswertung 5. Besonderheiten 19 TPI - Matrix - Kernbereiche Teststrategie Einsatz des Phasenmodells Engagement und Motivation Testfunktionen und Ausbildung Agenda Zeitpunkt der Beteiligung Kostenvoranschlag und Planung Reichweite der Methodik Kommunikation Test-Spezifikationstechniken Berichterstattung Statische Testtechniken Dokumentation der Abweichungen Metriken Testwaremanagement Testprozess-Management Testumgebung Prüfen Testarbeitsplatz Low-Level-Tests 20

11 Simuliert Umwelt Real Test- Technologien Komponente Simuliert Real Model/Software-in-the-Loop Hardware-in-the-Loop oder Brettaufbau Rapid Prototyping Onboard Test 21 Manuell zu bedienende Testumgebungen sind unzuverlässig Reproduzierbarkeit der Ergebnisse ist nicht gewährleistet HiL Motivation Steuergeräte enthalten Regelungen, die eine Rückkopplung in Realzeit erfordern Komplexitätssteigerung von E/E-Systemen Integration von >40 Steuergeräten Hohe Änderungsraten während der Entwicklung Manuelle Regressionstests sehr zeitaufwendig 22

12 HiL Merkmale Zu testende SG liegen nicht im realen Fahrzeug vor, sondern sind an Simulator angeschlossen Optionaler Einsatz von Realaktorik/-sensorik SG-Verbünde sind real miteinander vernetzt Botschaften durch Brücken manipulierbar Verkabelungskomplexität bei grossen Systemen Prozessoreinheiten Echtzeitfähige Ausführung von Modellen und Testprogrammen Autom. Download via automat. Code-Generierung aus Modellen Parallelbetrieb mehrerer Prozessoren Intelligente, dynam. Verteilung der Rechenlasten als anspruchsvolle Aufgabe Signalkonditionierung Aufbereitung von Signalen Anpassung der Signalpegel und Leistungen des Kfz-Bereichs an Rechnerwelt Lastnachbildung Originallasten/Ersatzlasten/Lastsimulation Simulierte Aktorik/Sensorik (Nichtlinearitäten!) Änderung des Lastverhaltens durch extensive Modellbildung 23 HiL Vorteile Charakterisierung Hardware-in-the-Loop Test realer SG(-Verbünde) in virtuellem Fahrzeug Simulation von Aktorik/Sensorik in Echtzeit (typ. 1 ms Zyklus) Testprogrammierung Vorteile Gezielte, reproduzierbare Herbeiführung von Grenzsituationen Vollautomatisierung bei Testdurchführung und Auswertung Regressionstest bei hoher Änderungsrate Automatisiertes Durchschreiten von Parameterräumen Einsatz von Robotern Hohe Realitätsnähe (Fahrzeug) trotz Labortechnologie Einschränkungen, Kosten u. später Zeitpunkt von Fahrzeugtests Sinnvolle Ergänzung zu Fahrzeugtests Mit HIL-Simulation lassen sich bis zu 90% aller im Fahrversuch auftretenden Auffälligkeiten nachbilden Reproduzierbarkeit von Tests Automatisch erfasste, exakte und zeitlich hoch aufgelöste Randbedingungen 24

13 KTS-Referenzen Aktuell realisiert für: Regenlicht-Sensor (RLS) Türsteuergerät (TSG) Heckdeckel-Fernschließung (HFS) Automatgetriebe (NAG) Ottomotoren (ME xx) Airbag (Armada, Arcade, DCCAM) Dachbedieneinheit (DBE) In der Entstehungsphase: Dieselmotoren Elektronisches Zündschloss (EZS) Leistungsumfang Individuelle Konfiguration Entwicklung Inbetriebnahme Test-Engineering Modell-Erstellung Testfall-Erstellung Auswertung Fehler-Kommunikation Wartung und Pflege 25 26

14 TPI - Matrix - Kernbereiche Teststrategie Einsatz des Phasenmodells Engagement und Motivation Testfunktionen und Ausbildung Agenda Zeitpunkt der Beteiligung Kostenvoranschlag und Planung Reichweite der Methodik Kommunikation Test-Spezifikationstechniken Berichterstattung Statische Testtechniken Dokumentation der Abweichungen Metriken Testwaremanagement Testprozess-Management Testumgebung Prüfen Testarbeitsplatz Low-Level-Tests 27 Anforderungen an Bedientool Testablauf Interaktiv Visualisierung Messen Stimulieren Automatisiert Z.B. Python/Basic Interpreter Editor Ablaufsteuerung Steuerung und Konfiguration Testmanagement Projekte Testprogramme Ergebnisse Testeditor Grafische Eingabe Bibliotheken Testdurchführung 28

15 (konventionell) Konventionelle Testprogramm wird auf dem Bedienrechner ausgeführt Ausführungskommandos werden von Bedienrechner an Target- Rechner gesendet Messgrößen werden von Target-Rechner an Bedienrechner gesendet Vorteil: Komplexe Verarbeitungsschritte auf Bedienrechner möglich Nachteil: Undefinierte Verzögerung zwischen Ausführungsschritten des Testprogramms und Verarbeitung der Messgrößen durch Betriebssystem des Bedienrechners 29 : Integrierte Entwicklungsumgebung Bediensoftware COSIMA 30

16 in Echtzeit Real Time Automation Engine Teile des Testprogramms werden auf dem Target-Rechner ausgeführt ist Bestandteil des Umgebungsmodells Vorteil: Echzeitanforderungen erfüllbar, d.h. definierte Rechenzeit zwischen Verarbeitungsschritten des Testprogramms und für Reaktion auf Messgrößen Nachteil: Nur vordefinierte Operationen durchführbar; zusätzliche Belastung des Target-Rechner COSIMA RTAE ermöglicht Kompromiss aus auf dem Bedienrechner für komplexe Operationen und auf Target- Rechner für zeitkritische Operationen. 31 TPI - Matrix - Kernbereiche Teststrategie Einsatz des Phasenmodells Engagement und Motivation Testfunktionen und Ausbildung Agenda Zeitpunkt der Beteiligung Kostenvoranschlag und Planung Reichweite der Methodik Kommunikation Test-Spezifikationstechniken Berichterstattung Statische Testtechniken Dokumentation der Abweichungen Metriken Testwaremanagement Testprozess-Management Testumgebung Prüfen Testarbeitsplatz Low-Level-Tests 32

17 Größenordnung bis zu 40 Innenraumsteuergeräte (BR221) Kombination von Powertrain-Steuergeräten (MSG + FR + GS + Instrument; Actros) ca. 40 Steuergeräte an 5 Datenbussen (Actros) Testschwerpunkte Test der Kommunikationsschnittstellen Test von Gateway-Funktionen Netzwerkmanagement verteilte Funktionen (z.b. Richtungsblinken) Häufig identifizierte Fehlerarten Buswecker Ruhestrom 33 TPI - Matrix - Kernbereiche Teststrategie Einsatz des Phasenmodells Engagement und Motivation Testfunktionen und Ausbildung Agenda Zeitpunkt der Beteiligung Kostenvoranschlag und Planung Reichweite der Methodik Kommunikation Test-Spezifikationstechniken Berichterstattung Statische Testtechniken Dokumentation der Abweichungen Metriken Testwaremanagement Testprozess-Management Testumgebung Prüfen Testarbeitsplatz Low-Level-Tests 34

18 Test-Prozess-Harmonisierung 35 Komponententestplan Fasst alle Testaktivitäten zusammen Schafft Transparenz Schafft Nachvollziehbarkeit und Eindeutigkeit -> Wiederholbarkeit Schafft Sicherheit und Verlässlichkeit Schafft Vertrauen Toolvergleich MS Word/Excel Pragmatisch Kostengünstig Ad hoc einsetzbar DOORS 1-zu-1 mit DOORS-Lastenheft anwendbar Nur 1 zusätzliches Werkzeug Test-Director Optimales Defect-Tracking Umständlich Hoher manueller Anteil Hohe Redundanzen Defect-Tracking verbesserungsfähig Link zu DOORS verbesserungsfähig Weiteres, kostenintensives Werkzeug 36

19 Ziele, Wege, Chancen Generelle Ziele Vermeidung von spät entdeckten Fehlern Steigerung der Qualität Wege Eindeutige Vergabe von Aufgaben und Rollen beim Testen Zu jeder Anforderung des Lastenhefts mindestens ein Testfall Zentrale Planung von Test-Spezifikation bis Test-Durchführung und Fehlerbeseitigung im Einklang mit Komponenten-Entwicklung d.h. Schaffen von Transparenz: Wer testet wo was? Zusammenführen der Test relevanten Dokumentation in einem Dokument Testplan Chancen Verständnis und zielführende Zusammenarbeit aller Beteiligten Kürzere, qualitätsgesicherte Entwicklungen Messbarer Mehrwert Reduktion der Tests, da Redundanzen reduziert werden Zeitgewinn für Anstieg der Testabdeckung Mehr Grenzwert- und Stresstests 37 TPI - Matrix - Kernbereiche Teststrategie Einsatz des Phasenmodells Engagement und Motivation Testfunktionen und Ausbildung Agenda Zeitpunkt der Beteiligung Kostenvoranschlag und Planung Reichweite der Methodik Kommunikation Test-Spezifikationstechniken Berichterstattung Statische Testtechniken Dokumentation der Abweichungen Metriken Testwaremanagement Testprozess-Management Testumgebung Prüfen Testarbeitsplatz Low-Level-Tests Fragen... 38