Vorlesung Automotive Software Engineering Aktuelles und Organisatorisches

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1 INFORMATIK CONSULTING SYSTEMS AG Vorlesung Automotive Engineering Aktuelles und Organisatorisches Technische Universität Darmstadt Fachbereich 18 Elektrotechnik und Informationstechnik Fachgebiet Echtzeitsysteme Fachbereich 20 Informatik Wintersemester 2012/2013 Prof. Dr. rer. nat. Bernhard Hohlfeld

2 Vorlesung Automotive Engineering Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik Fachgebiet Echtzeitsysteme Wintersemester 2012/ Blöcke à 4 Vorlesungsstunden, entspricht 18 Zeitstunden, Exkursion Termine Donnerstag, 13:30 15:00, 15:15-16: November, 29. November, 6. Dezember, 13. Dezember, 17. Januar, 24. Januar Ersatztermin Raum 31. Januar S101/A02 Exkursion 7. Dezember 2012, 09:30-11:00 Werksbesichtigung Mercedes LKW-Werk Wörth Prüfung Dozent Betreuer 7. Februar 2013, 13:30-21:00, Raum S101/A02 8. Februar 2013, 10:00-14:00, Raum S306/348 (bei Bedarf) Weitere Informationen: Datei 09 ASE WS 2012/13 DA Prüfung Prof. Dr. rer. nat. Bernhard Hohlfeld, bernhard.hohlfeld@daad-alumni.de Dipl.-Ing. Lars Patzina, lars.patzina@es.tu-darmstadt.de 2

3 Exkursion Mercedes-Benz Werk Wörth LKW-Fertigung Internet Termin Freitag, 7. Dezember 2012, 09:30-11:00 Anreise Treffpunkt Bitte selbst organisieren Kundencenter, siehe 10 ASE WS 2012/13 Daimler_Anfahrtsskizze_Woerth und nächste Folie Kosten - Teilnehmer (max.) 20 Anmeldung per an bernhard.hohlfeld@daad-alumni.de: Name, Vorname, -adresse Anmeldungen werden in der Reihenfolge des Eingangs berücksichtigt Bisher 3 Anmeldungen Teilnehmerliste 3

4 Exkursion Mercedes-Benz Werk Wörth LKW-Fertigung Treffpunkt Kundencenter 4

5 Vorlesung Automotive Engineering Kurzbeschreibung Heutige Fahrzeuge haben teilweise mehr als 50 Steuergeräte, die weit über Zeilen Code enthalten. Über bis zu vier verschiedene Kommunikationsbusse gehen hunderte von Nachrichten und tausende von Signalen. Über zwei Drittel aller Innovationen im Automobil sind schon heute softwarebasiert, ein Anstieg der entwicklungskosten an den gesamten Entwicklungskosten von derzeit ca. 4% auf über 10% wird prognostiziert. Ein Automobil bündelt so auf 5x2m viele Fragestellungen der Informatik, insbesondere der Entwicklung komplexer und zuverlässiger systeme. Die Vorlesung führt in die Grundlagen und Besonderheiten des Engineerings für elektronische Systeme im Automobil ein: Verteilte und komplexe Systementwicklung zwischen OEM und Zulieferern Hoher Zeit- und Kostendruck mit vielen Änderungs- und Konfigurationsanforderungen Zunahme der Funktionalität Zunahme der Varianten Domänenübergreifende Funktionen Sehr hohe Anforderungen an Zuverlässigkeit, Sicherheit (Safety und Security) sowie Echtzeitverhalten Extreme Umweltbedingungen (mechanische Beanspruchung, Verbauraum, Temperatur, etc.) Unterschiedliche Entwicklungs- und Lebenszyklen zwischen Produkt (Fahrzeug) und Komponenten (, Steuergeräte, Datenträger,...) Beispiele dazu in Teil 1 Motivation und Überblick 5

6 Vorlesung Automotive Engineering Motivation und Überblick SW-Entwicklung E/E-Entwicklung Beispiele aus der Praxis Das Automobil Normen und Standards Die Automobilherstellung Die Automobilbranche 6

7 Vorlesung Automotive Engineering Inhalt und Zeitplanung 1. Motivation und Überblick 22. November 2. Die Automobilbranche 29. November 3. Die Automobilherstellung 29. November 4. Das Automobil Teil November Das Automobil Teil 2 6. Dezember 5. E/E-Entwicklung Teil 1 6. Dezember E/E-Entwicklung Teil Dezember 6. SW-Entwicklung Teil Dezember SW-Entwicklung Teil 2 SW-Entwicklung Teil Dezember 17. Januar 7. Normen und Standards 24. Januar 8. Beispiele aus der Praxis 24. Januar 7

8 Lernziele Vorlesung Automotive Engineering Engineering im Anwendungskontext Automobil kennenlernen und verstehen Automobilbranche als wichtiger Wirtschaftszweig Automobilherstellung mit technischen und wirtschaftlichen Randbedingungen Automobil als technisches System E/E-Entwicklung zur Realisierung von Funktionen SW-Entwicklung als Teil der E/E-Entwicklung als Mittel zur Realisierung von technischen Funktionen in Embedded Systems bzw. Cyber- Physical Systems (CPS) begreifen Relevante Normen und Standards beispielhaft kennenlernen Das Gelernte an Beispielen aus der Praxis reflektieren und wieder erkennen 8

9 Begriffsklärungen Begriff Beschreibung Beispiel Automobil Beispiel Bahn Embedded System Rechnergesteuertes technisches System; Kommunikation betrifft nicht die Kernfunktionen Automobil nach Stand der Technik; Kommunikation für Telematik (Telefonie, Radio, Navigation) Schienenfahrzeug ohne Leittechnik (Nebenstrecken, Strassenbahnen); nicht mehr Stand der Technik Cyber-Physical System Mehrere rechnergesteuerte technische Systeme, die untereinander und mit ihrer Umwelt kommunizieren; Kommunikation betrifft die Kernfunktionen Mehrere Automobile mit Car-to-X-Kommuni-kation incl. Infrastruktur (Zentralen, Baken, Diensteanbieter,...) Mehrere Schienenfahrzeuge incl. Leittechnik (onboard und offboard) 9

10 Onion ring like structure of CPS (modified) 10

11 Onion ring like structure of CPS (modified) 10

12 Onion ring like structure of CPS (modified) Hardware 10

13 Onion ring like structure of CPS (modified) ECU Hardware 10

14 Onion ring like structure of CPS (modified) ECU Hardware Sensors and Actuators 10

15 Onion ring like structure of CPS (modified) Embedded System ECU Hardware Sensors and Actuators 10

16 Onion ring like structure of CPS (modified) Embedded System ECU Hardware Sensors and Actuators Mechanics 10

17 Onion ring like structure of CPS (modified) Technical System Embedded System ECU Hardware Sensors and Actuators Mechanics 10

18 Onion ring like structure of CPS (modified) Technical System Embedded System ECU Hardware Sensors and Actuators Mechanics Interaction with physical environment 10

19 Onion ring like structure of CPS (modified) Technical System Embedded System ECU Hardware Sensors and Actuators Mechanics Interaction with physical environment 10

20 Onion ring like structure of CPS (modified) Human Machine Interface Technical System Embedded System ECU Hardware Sensors and Actuators Mechanics Interaction with physical environment 10

21 Onion ring like structure of CPS (modified) Interaction with human users Human Machine Interface Technical System Embedded System ECU Hardware Sensors and Actuators Mechanics Interaction with physical environment 10

22 Onion ring like structure of CPS (modified) Interaction with human users Human Machine Interface Communication Interface Technical System Embedded System ECU Hardware Sensors and Actuators Mechanics Interaction with physical environment 10

23 Onion ring like structure of CPS (modified) Interaction with human users Interaction with other CPS, Services,... Human Machine Interface Communication Interface Cyber-Physical System Technical System Embedded System ECU Hardware Sensors and Actuators Mechanics Interaction with physical environment 10

24 Onion ring like structure of CPS (modified and enhanced): Example of a simple CPS 11

25 Onion ring like structure of CPS (modified and enhanced): Example of a simple CPS Wiper Control 11

26 Onion ring like structure of CPS (modified and enhanced): Example of a simple CPS Wiper Control 11

27 Onion ring like structure of CPS (modified and enhanced): Example of a simple CPS Wiper Control Wiper Control Hardware 11

28 Onion ring like structure of CPS (modified and enhanced): Example of a simple CPS Wiper Control Wiper Control Hardware 11

29 Onion ring like structure of CPS (modified and enhanced): Example of a simple CPS ECU Wiper Control Wiper Control Hardware 11

30 Onion ring like structure of CPS (modified and enhanced): Example of a simple CPS ECU Wiper Control Wiper Control Hardware Rain Sensor and Wiper Drive 11

31 Onion ring like structure of CPS (modified and enhanced): Example of a simple CPS ECU Wiper Control Wiper Control Hardware Rain Sensor and Wiper Drive 11

32 Onion ring like structure of CPS (modified and enhanced): Example of a simple CPS ECU Wiper Control Wiper Control Hardware Rain Sensor and Wiper Drive 11

33 Onion ring like structure of CPS (modified and enhanced): Example of a simple CPS Embedded System ECU Wiper Control Wiper Control Hardware Rain Sensor and Wiper Drive 11

34 Onion ring like structure of CPS (modified and enhanced): Example of a simple CPS Embedded System ECU Wiper Control Wiper Control Hardware Rain Sensor and Wiper Drive Wiper Arm and Wiper Blade 11

35 Onion ring like structure of CPS (modified and enhanced): Example of a simple CPS Embedded System ECU Wiper Control Wiper Control Hardware Rain Sensor and Wiper Drive Wiper Arm and Wiper Blade 11

36 Onion ring like structure of CPS (modified and enhanced): Example of a simple CPS Embedded System ECU Wiper Control Wiper Control Hardware Rain Sensor and Wiper Drive Wiper Arm and Wiper Blade 11

37 Onion ring like structure of CPS (modified and enhanced): Example of a simple CPS Technical System Embedded System ECU Wiper Control Wiper Control Hardware Rain Sensor and Wiper Drive Wiper Arm and Wiper Blade 11

38 Onion ring like structure of CPS (modified and enhanced): Example of a simple CPS Technical System Embedded System ECU Wiper Control Wiper Control Hardware Rain Sensor and Wiper Drive Wiper Arm and Wiper Blade Interaction with physical environment 11

39 Onion ring like structure of CPS (modified and enhanced): Example of a simple CPS Technical System Embedded System ECU Wiper Control Wiper Control Hardware Rain Sensor and Wiper Drive Wiper Arm and Wiper Blade Interaction with physical environment 11

40 Onion ring like structure of CPS (modified and enhanced): Example of a simple CPS Wiper Switch Technical System Embedded System ECU Wiper Control Wiper Control Hardware Rain Sensor and Wiper Drive Wiper Arm and Wiper Blade Interaction with physical environment 11

41 Onion ring like structure of CPS (modified and enhanced): Example of a simple CPS Interaction with human users Wiper Switch Technical System Embedded System ECU Wiper Control Wiper Control Hardware Rain Sensor and Wiper Drive Wiper Arm and Wiper Blade Interaction with physical environment 11

42 Onion ring like structure of CPS (modified and enhanced): Example of a simple CPS Interaction with human users Wiper Switch Technical System Embedded System ECU Wiper Control Wiper Control Hardware Rain Sensor and Wiper Drive Wiper Arm and Wiper Blade Interaction with physical environment 11

43 Onion ring like structure of CPS (modified and enhanced): Example of a simple CPS Interaction with human users Wiper Switch Message Wiper On Technical System Embedded System ECU Wiper Control Wiper Control Hardware Rain Sensor and Wiper Drive Wiper Arm and Wiper Blade Interaction with physical environment 11

44 Onion ring like structure of CPS (modified and enhanced): Example of a simple CPS Interaction with human users Other Cars, Weather Service via Car2X Wiper Switch Message Wiper On Cyber-Physical System Technical System Embedded System ECU Wiper Control Wiper Control Hardware Rain Sensor and Wiper Drive Wiper Arm and Wiper Blade Interaction with physical environment 11

45 Weitere Informationen zu Cyber-Physical Systems agendacps Studie der acatech DEUTSCHE > agendacps Integrierte Forschungsagenda Cyber-Physical Systems AKADEMIE DER TECHNIKWISSENSCHAFTEN Seiten pdf Eva Geisberger/Manfred Broy (Hrsg.) PROJEKTLEITUNG acatech STUDIE März 2012 Prof. Dr. Dr. h. c. Manfred Broy, Technische Universität München studien.htm empfehlungen/acatech/detail/artikel/ acatech-studie-agendacps-integrierteforschungsagenda-cyber-physicalsystems.html 12

46 Unterlagen Unterlagen werden nach den Vorlesungen in TUCaN eingestellt: (Beispiel aus WS 2010/2011) Dateiname enthält Name des Vorlesungsteils Beispiel: Vorlesungsteil: Dateiname: 1. Motivation und Überblick 01 ASE WS Motivation und Überblick Neue Versionen werden mit v1, v2, usw. gekennzeichnet Alle Internet-Adressen werden bei Erstellung der Unterlagen und vor den Vorlesungen geprüft. Bitte informieren Sie mich wenn Sie eine nicht mehr gültige Internet-Adresse finden. 13

47 Erreichbarkeit Terminvereinbarungen per oder an den Vorlesungsterminen Bitte in TUCaN als Teilnehmer der Vorlesung eintragen 39 Teilnehmer (Stand ) Bei Bedarf Information der Teilnehmer der Vorlesung per über Verschiebung von Vorlesungsterminen Prüfung Exkursion.. 14

48 Bernhard Hohlfeld: Ausbildung und Beruf Studium der Mathematik in Karlsruhe und Grenoble 1988 Promotion in Informatik an der TU Kaiserslautern 2011 Ernennung zum Honorarprofesor an der TU Dresden, Fakultät Informatik Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Forschungszentrum Ulm der Daimler AG (ehemals Telefunken Forschungsinstitut Ulm). Arbeitsgebiete: Engineering, Programmverifikation, Programmiersprachen, IT-Sicherheit sowie Künstliche Intelligenz und Expertensysteme Abteilungsleiter in der Forschung der Daimler AG in den Bereichen Telematik und technologie; Aufgabengebiete: Mobilkommunikation für Fertigung und Verkehrstelematik, Multimedia-Kommunikation, Telematikdienste, -Architekturen, Reengineering, Wiederverwendung Mitarbeiter der ICS AG; Arbeitsgebiete: -Engineering eingebetter Systeme, insbesondere Automotive Engineering, Funktionale Sicherheit, Vorgehensmodelle, 15

49 Bernhard Hohlfeld: Engagement im Fachgebiet (Auswahl) Ca. 10 abgeschlossene Promotionen von Mitarbeitern, u.a. Dr. Gabriel Schwefer (Prof. Ilka Phillipow, TU Ilmenau) Prof. Dr. Jens Weiland (Prof. Ulrich Eisenecker, Universität Leipzig) Dr. Walter Franz (Prof. Paul Kühn, Universität Stuttgart) Dr. Reinhold Eberhardt (Prof. Ralf Steinmetz, TU Darmstadt) Dr. Ralf Hinz (Prof. Alexander Schill, TU Dresden) Dr. Albert Held (Prof. Alexander Schill, TU Dresden) Lehrbeauftragter an der Fakultät Informatik der TU Dresden (seit SS 2008) und in den Fachbereichen Elektrotechnik und Informationstechnik sowie Informatik der TU Darmstadt (seit WS 2010/11) Mitglied der Berufungskommission für die Professur Eingebettete Systeme / Echtzeitsysteme an der Fakultät für Informatik der Universität Ulm Mitglied im Beirat des Kompetenzfeldes Informationstechnik im Verein Deutscher Ingenieure (VDI) 16

50 Bernhard Hohlfeld: Engagement im Fachgebiet (Auswahl) 1997 bis 2003: Mitglied des Programmauschusses der GI/ITG Fachtagung Kommunikation in Verteilten Systemen und des Leitungsgremiums der gleichnamigen Fachgruppe heute Mitglied im Programmkomitee des Workshops Automotive Engineering im Rahmen der Jahrestagungen der Gesellschaft für Informatik bzw. der Fachtagung SOFTWARE ENGINEERING 2004 und 2008 Organisation und Leitung des Workshops Mitbegründung und Organisation der GI-Fachgruppe Automotive Engineering Mitglied des Leitungsgremiums der GI-Fachgruppe Automotive Engineering 2006 Programmkomitee der Jahrestagung der Gesellschaft für Informatik in Dresden 17

51 Bernhard Hohlfeld: Bezug zur TU Darmstadt Langjährige Zusammenarbeit mit Prof. Ralf Steinmetz, Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik, Fachgebiet Multimedia Kommunikation Promotion Dr. Reinhold Eberhardt (Prof. Ralf Steinmetz) Studien- und Diplomarbeiten Seminarvorträge, Gastvorlesungen bei Prof. Andy Schürr, Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik, Fachgebiet Echtzeitsysteme Januar 2010 Automotive Engineering und AUTOSAR, Vortrag im Rahmen der Vorlesung Echtzeitsysteme Juli 2009 Automotive Engineering - Praxis und Lehre, Darmstädter Automotive Engineering -Kolloquium Prof. Sorin Huss, Fachbereich Informatik, Fachgebiet Integrierte Schaltungen und Systeme Ehemaliger Kollege (Telefunken Forschungsinstitut Ulm) Prof. Christian Hochberger Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik, Fachgebiet Rechnersysteme 18

52 Vorlesung Automotive Engineering Sommersemester Prof. Dr. rer. nat. Bernhard Hohlfeld Technische Universität Dresden Fakultät Informatik Honorarprofessur Automotive Engineering

53 ICS AG - Allgemeine Informationen Gesellschaftsform Aktiengesellschaft Stammkapital 2,4 Mio. EUR Vorstand: Franz-Josef Winkel, Cid Kiefer Hauptsitz Stuttgart Geschäftsstellen Berlin, München, Leipzig, Immenstaad, Ulm, Braunschweig, Ingolstadt und Rüsselsheim Handelsregister Amtsgericht Stuttgart HRB Nr.: UST. Id. Nr.: DE Mitarbeiter, davon 120 produktive Ingenieure 20

54 ICS AG - Kunden Industrie ABB Alcatel SEL Bombardier CASSIDIAN Daimler AG Deuta-Werke Diehl Aerospace Dürr Funkwerk IT Hamburger Hochbahn IBM Infineon Johnson Controls Marconi Philips Robert Bosch Rohde&Schwarz RWE Nortel Networks Siemens Dematic Siemens TS Siemens VDO Thales Temic T-Systems Volkswagen Vossloh IT ZF Friedrichshafen Öffentlicher Bereich, Behörden BWB BKA Universität Ulm Universität Magdeburg FH Weingarten Universität Kassel Stadt München Stadt Frankfurt Innenministerium BW Staatsanwaltschaft Stuttgart 21

55 ICS AG - Kompetenzen System und Engineering für sicherheitskritische eingebettete Systeme in den Domänen Eisenbahnwesen Automobil Luft- und Raumfahrt System und Engineering für Industrieautomatisierung, insbesondere Logistikprozesse 22

56 Vorlesung System und Engineering für sicherheitskritische eingebettete Systeme in den Domänen Eisenbahnwesen Automobil Luft- und Raumfahrt System und Engineering für Industrieautomatisierung, insbesondere Logistikprozesse 23

57 Literatur J. Schäuffele,Th. Zurawka: Automotive SW Engineering, Vieweg+Teubner, 4. Auflage, P. Liggesmeyer, D. Rombach (Hrsg.): SW Engineering eingebetteter Systeme, Elsevier, O. Kindel, M. Friedrich: entwicklung mit AUTOSAR, dpunkt.verlag, AUTOSAR Modules, Specialized Glossary Von Vector Informatik GmbH zur Verfügung gestellt und an die Hörer verteilt. K. Reif: Automobilelektronik. Eine Einführung..., Vieweg+Teubner, 3. Auflage, T. Trautmann: Grundlagen der Fahrzeugmechatronik, Vieweg+Teubner Verlag, M. Rausch: FlexRay - Grundlagen, Funktionsweise, Anwendung, Carl Hanser Verlag BOSCH: Kraftfahrtechnisches Taschenbuch, Vieweg+Teubner, 27. Auflage, Mercedes-Benz Technik Transparent Ausgabe Von Daimler AG zur Verfügung gestellt und an die Hörer verteilt. - wenn verfügbar Specialized Dictionary for Electronic Networks in Automotive and Automation Engineering, German - English - French - Japanese Von Vector Informatik GmbH zur Verfügung gestellt und an die Hörer verteilt. 24

58 Noch Fragen? In Darmstadt waren viele Dichter und Schriftsteller, der bekannteste aber ist wie könnte es anders sein - J.W. Goethe. Besonders in seinen "jungen Jahren" und häufig zu Fuß von Frankfurt aus. 25

59 Noch Fragen? In Darmstadt waren viele Dichter und Schriftsteller, der bekannteste aber ist wie könnte es anders sein - J.W. Goethe. Besonders in seinen "jungen Jahren" und häufig zu Fuß von Frankfurt aus. Allwissend bin ich nicht; doch viel ist mir bewusst. Goethes Faust 1, Vers 1582, Mephistopheles 25

60 Wo wurde dieses Fahrzeug aufgenommen? 26