Virtuelle simulationsbasierte Systementwicklung im DLR. Rolf Hempel, DLR Simulations- und Softwaretechnik

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1 Virtuelle simulationsbasierte Systementwicklung im DLR Aufgabenspektrum und Bedarf der Zusammenarbeit Rolf Hempel, DLR Simulations- und Softwaretechnik Folie 1

2 Übersicht Anlaß und Aufgabenstellung Trends in der industriellen Produktentwicklung Stand der Technik in der Satellitenentwicklung Was möchten wir im DLR gemeinsam erreichen? Folie 2

3 Anlaß und Aufgabenstellung Satellitenentwicklung als DLR-Zukunftsthema Grundlage: Erfahrungen mit dem DLR-Satelliten Bird Jetzt: Planung neuer Entwicklungsprojekte (OOV-TET, DLR-Kompaktsatellit, AUSBIRD, ) Unterstützung durch Aufbau des Bremer Instituts Dabei erforderlich: Weiterentwicklung des Bird-Satelliten zu qualitätsgesichertem Satellitenbus Variantenbildung der Subsysteme für neue Missionen Zusammenführung der Expertise vieler Institute / Einrichtungen und der Industrie Folie 3

4 Trends in der industriellen Produktentwicklung Virtuelles Produktdesign ersetzt manuelle Prototypenfertigung Das Produkt entsteht im Computer Konsequenter Einsatz z.b. in Automobil- und Flugzeugbau Fortschritte im Schiffbau (Unikatfertigung, ähnlich wie bei Satelliten) Zunehmende Nutzung von Simulation in immer früheren Projektphasen Früher: (statisches) Design in CAD, danach Simulation der Produktfunktionen Jetzt: Early Design mit parametrischer Produktbeschreibung Verifikation des Grobdesigns durch Simulation, erst dann CAD Folie 4

5 Ziel: Simulationsbasierte Produktentwicklung Simulationsbasierte System-Entwicklungsumgebung für den ganzen Produktlebenszyklus Herzstück: Master-Modell aller Produktaspekte (multi-modal) Ausgangspunkt: Grobe bzw. generische Simulationsmodule der Komponenten (Hardware und Software) Schrittweise Verfeinerung der Komponentenmodule Vorteile: Interaktion zwischen fachspezifischen Modellen wird berücksichtigt Frühzeitiges Durchspielen von Missionsszenarien Ko-Design von Hardware und Software Folie 5

6 Wichtige Grundlage: SiLEST BMBF-Verbundprojekt (01/ /2007) Test eingebetteter Software mit Software-in-the-Loop-Verfahren DLR-Beiträge: Projektleitung, Konzept/Entwicklung des zentralen Simulationssystems, Anwendungsbeispiel Bird-Lageregelung Weitere Anwendung: Motorsteuerung, Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr (IAV), Berlin Projekt erfolgreich beendet Einführung in die Produktion bei der IAV Nutzung zum simulationsbasierten Software-Systemtest bei OOV-TET Folie 6

7 SiLEST, Ergebnisse und Potenzial Test der realen On-Board-Software mit simulierten HW-Komponenten Design von Testfällen und deren automatische Ausführung Safety- und Dependability-Analyse Durchspielen von Fehlerszenarien, Alterung von Komponenten Verifikation der Zeit- / Deadline-Konformität Simulation als verteiltes System, unabhängig von Modellierungssprache (SysML / Matlab SimuLink, Dymola / Modelica) Test von Missionsszenarios mit Satellitenmodell Folie 7

8 Erfahrungen aus dem Schiffbau BMBF-Verbundprojekt SESIS (05/ /2008) Entwicklung einer verteilten Entwurfsumgebung für den Schiffbau Ausgangspunkt: E4-System der Flensburger Schiffbaugesellschaft Design in seven days, Basis für Angebotserstellung Gekoppelte Simulation zwischen Werft und Zulieferern DLR-Beitrag: Design und Entwicklungsleitung der zentralen Basissoftware (RCE) Einsatz von RCE in weiteren CAE-Projekten Nutzung von RCE geplant im DLR-Projekt Virtueller Satellit RCE RCE RCE Folie 8

9 Stand der Technik in der Satellitenentwicklung Unikatentwicklung vorherrschend Im frühen Design: Statische Werkzeuge, nicht simulationsbasiert Multi-modale Kopplung nicht vollständig berücksichtigt Frühes Systemdesign durch Entwurfsexperten in einer Concurrent Design Facility (CDF) Gemeinsame Sitzungen in einem Raum (bzw. Videokonferenz) Jeder Experte nutzt sein Spezial-Entwurfswerkzeug Austausch von Systemparametern über Excel-Sheets Simulation spielt untergeordnete Rolle Danach CAD-Entwurf, Detailentwicklung der Subsysteme, Simulation Test von HW und SW, z.b. in Hardware-in-the-Loop -Einrichtungen Frameworks für den Gesamtentwurf des Space-Systems (EuroSIM) Folie 9

10 Was möchten wir im DLR gemeinsam erreichen? Ziel: Nutzung fortschrittlicher Technologie im Entwurfsprozeß Dieses Jahr: Start des Projekts Virtueller Satellit Primäre Projektziele: Begleitung von OOV-TET, Nutzung der SiLEST-Technologie zum Test der On-Board-Software ( Software-in-the-Loop ) Aufbau einer simulationsbasierten Entwurfsumgebung für zukünftige Missionen Dazu benötigt: Einbeziehung der Satelliten-Entwickler, insbesondere der Simulations-Experten Wir bei SC sind keine Anwendungsexperten, dazu brauchen wir Sie! Folie 10

11 Was möchten wir im DLR gemeinsam erreichen? Derzeit im Aufbau: Concurrent Design Facility beim DLR Bremen Zunächst: Übernahme der Techniken (und Software) der ESTEC für eigene Entwurfsprojekte Längerfristig: Weiterentwicklung der CDF-Software zu einer simulationsbasierten Softwareumgebung Integration der Ergebnisse des Projekts Virtueller Satellit Kooperation mit der ESTEC: Bereits vereinbart im Projekt Virtueller Satellit (siehe Vortrag von Joachim Fuchs) Sehr erwünscht hinsichtlich CDF Ihre Anregungen sind sehr willkommen! Folie 11

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