Test & Diagnose. Thomas Romanek. PG AutoLab Seminarwochenende Oktober AutoLab

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1 Test & Diagnose Thomas Romanek PG Seminarwochenende Oktober

2 Überblick Einführung Tests zur Qualitätssicherung V-Modell Spezielle Verfahren in Automotive Das Diagnosesystem Überwachung Diagnosesystem Kommunikationsstandards Zusammenfassung & Einordnung in die PG CANoe 6.1 Fragen Thomas Romanek <thomas.romanek [at] udo.edu> 2 Test & Diagnose, PG, Seminarwochenende

3 Einführung! Versagen von sicherheitskritischen Funktionen Schwere Unfälle Hohe Anforderungen an Sicherheit und Zuverlässigkeit Testen Qualitätssicherung Spezifikations- und Implementierungsfehler nachweisen Auch: Frühzeitiges Erkennen von Fehlern Kostenersparnis Diagnose Überwachung sicherheitsrelevanter Systeme Fehlersuche in Werkstätten Thomas Romanek <thomas.romanek [at] udo.edu> 3 Test & Diagnose, PG, Seminarwochenende

4 Tests zur Qualitätssicherung Erinnerung: Qualitätssicherung Kostenersparnis Thomas Romanek <thomas.romanek [at] udo.edu> 4 Test & Diagnose, PG, Seminarwochenende

5 Tests zur Qualitätssicherung Zum frühestmöglichen Zeitpunkt auf allen Systemebenen Keine Fehler gefunden keine Fehler vorhanden Statische Tests z.b. Reviews Dynamische Tests Maßgeblich: V-Modell Thomas Romanek <thomas.romanek [at] udo.edu> 5 Test & Diagnose, PG, Seminarwochenende

6 Tests: Allgemeines V-Modell Quelle: Thomas Romanek <thomas.romanek [at] udo.edu> 6 Test & Diagnose, PG, Seminarwochenende

7 Tests: Spez. Verfahren in Automotive 1/5 Zusätzliche Testschritte um Entwicklungsablauf zu verkürzen Frühzeitig Spezifikationsfehler ausschließen Tests, die erst in einem späteren Stadium möglich wären, vorziehen Model in the loop Rapid Prototyping Software in the loop Hardware in the loop Thomas Romanek <thomas.romanek [at] udo.edu> 7 Test & Diagnose, PG, Seminarwochenende

8 Tests: Spez. Verfahren in Automotive 2/5 Model in the loop Frühzeitiges Erkennen von Spezifikationsfehlern Simulation von - Software-Funktionen - Umgebungskomponenten Verifiziertes Modell schon in der Spezifikationsphase Rapid Prototyping Software in the loop Hardware in the loop Thomas Romanek <thomas.romanek [at] udo.edu> 8 Test & Diagnose, PG, Seminarwochenende

9 Tests: Spez. Verfahren in Automotive 3/5 Model in the loop Rapid Prototyping Simulation mittels Modell Aber: Schnittstelle zum realen Fahrzeug - Umgebung wird nicht simuliert Einsatz dynamischer Prüfmethoden Sonst erst nach Integrationsschritt der Software mit der Hardware Software in the loop Hardware in the loop Thomas Romanek <thomas.romanek [at] udo.edu> 9 Test & Diagnose, PG, Seminarwochenende

10 Tests: Spez. Verfahren in Automotive 4/5 Modell in the loop Rapid Prototyping Software in the loop Realisierte Software-Komponenten in simulierter Umgebung ausführen Keine Abhängigkeit von Zielhardware Frühzeitig dynamische Software-Tests durchführen Hardware in the loop Thomas Romanek <thomas.romanek [at] udo.edu> 10 Test & Diagnose, PG, Seminarwochenende

11 Tests: Spez. Verfahren in Automotive 5/5 Modell in the loop Rapid Prototyping Software in the loop Hardware in the loop Hard- und Software eines Steuergeräts stehen zur Verfügung Testen von Regelungsfunktionen: Steuergerät als Komponente im Regelkreis Nicht nur auf Regelungsfunktionen beschränkt - Viele Prüfschritte ins Labor verlagert - Laborfahrzeuge und Prüfstände Thomas Romanek <thomas.romanek [at] udo.edu> 11 Test & Diagnose, PG, Seminarwochenende

12 Tests: Allgemeines V-Modell Quelle: Thomas Romanek <thomas.romanek [at] udo.edu> 12 Test & Diagnose, PG, Seminarwochenende

13 Test: V-Modell-Testschritte 1/2 Kompontentest Komponente gegen ihre Spezifikation testen Verschiedene statische Tests Dynamische Methoden durch Einsatz von SiL Integrationstest Systemtest Akzeptanztest Thomas Romanek <thomas.romanek [at] udo.edu> 13 Test & Diagnose, PG, Seminarwochenende

14 Test: V-Modell-Testschritte 1/2 Kompontentest Integrationstest Voneinander abhängige Komponenten eines Systems im Zusammenspiel miteinander testen... der Software: - Statische Tests gegenüber Implementierungsrichtlinien... des Systems: - Möglichst frühzeitige Durchführung durch Nachbildung fehlender Komponenten (HiL) Systemtest Akzeptanztest Thomas Romanek <thomas.romanek [at] udo.edu> 14 Test & Diagnose, PG, Seminarwochenende

15 Test: V-Modell-Testschritte 2/2 Komponententest Integrationstest Systemtest Möglicherweise Fehler in der Modellbildung Systemtest im Fahrversuch Risiken durch Vernachlässigung in der Modellbildung nicht mehr vorhanden Akzeptanztest Thomas Romanek <thomas.romanek [at] udo.edu> 15 Test & Diagnose, PG, Seminarwochenende

16 Test: V-Modell-Testschritte 2/2 Komponententest Integrationstest Systemtest Akzeptanztest System gegen die Benutzeranforderungen testen In ihrer realen Systemumgebung Aus der Benutzerperspektive Thomas Romanek <thomas.romanek [at] udo.edu> 16 Test & Diagnose, PG, Seminarwochenende

17 Das Diagnosesystem Erinnerung: Überwachung sicherheitsrelevanter Systeme Fehlersuche in Werkstätten Thomas Romanek <thomas.romanek [at] udo.edu> 17 Test & Diagnose, PG, Seminarwochenende

18 Diagnose: Überwachung 1/3 Sicherheitsrelevantes System nicht mehr funktionsfähig Potentielle Gefahr Fehler und mögliche Folgen frühzeitig erkennen und behandeln Thomas Romanek <thomas.romanek [at] udo.edu> 18 Test & Diagnose, PG, Seminarwochenende

19 Diagnose: Überwachung 2/3 Fehlererkennungsverfahren: Prüfung, ob zwischen mindestens zwei Werten, die zwischen diesen Werten bestehenden Zusammenhänge erfüllt sind - Referenzwertüberprüfung - Überprüfung anhand redundanter Werte - Beobachtung von Kommunikationsverbindungen - Beobachtung von physikalischen Eigenschaften - Beobachtung der Programmausführung - Modellbasierte Fehlererkennung Thomas Romanek <thomas.romanek [at] udo.edu> 19 Test & Diagnose, PG, Seminarwochenende

20 Diagnose: Überwachung 3/3 Fehlerbehandlung: Festlegung, wie auf Fehlersymptome reagiert wird - Verwendung redundanter Werte - Abschaltung von Subsystemen oder des Gesamtsystems - Verharren im Fehlerzustand oder Strategiewechsel - Fehlerspeicherung - Fehlerbeseitigung Thomas Romanek <thomas.romanek [at] udo.edu> 20 Test & Diagnose, PG, Seminarwochenende

21 Diagnose: Diagnosefunktionen Diagnosesystem Grundumfang eines Seriensteuergeräts Realisiert die Überwachung Onboard-Diagnosefunktionen - Im Steuergerät selbst ausgeführt - z.b. Ein- und Ausgänge des Steuergeräts überprüfen - Eintrag im Fehlerspeicher Offboard-Diagnosefunktionen - Steuergerät wird an einen Diagnosetester angeschlossen Thomas Romanek <thomas.romanek [at] udo.edu> 21 Test & Diagnose, PG, Seminarwochenende

22 Diagnose: Spezielle Diagnosefunktionen Sollwertgeber- & Sensordiagnosefunktion Messung von Steuergeräteeingangssignalen und steuergeräteinternen Größen Können an Diagnosetester übertragen werden Aktuatordiagnosefunktion Über Diagnosetester gezielt einzelne Aktuatoren des Steuergeräts aktivieren Nur unter festgelegten Bedingungen Thomas Romanek <thomas.romanek [at] udo.edu> 22 Test & Diagnose, PG, Seminarwochenende

23 Diagnose: Fehlerspeichermanager Speicherung von durch Onboard-Diagnosefunktion erkannten Fehlersymptomen Im EEPROM abgelegt Meist als eigenständige Software-Komponente realisiert Speicherung: Fehlercode (engl. Diagnostic Trouble Code, DTC) Zusätzliche Informationen durch gesetzliche Vorgaben Mögliche Löschung der Fehler nach Beseitigung Thomas Romanek <thomas.romanek [at] udo.edu> 23 Test & Diagnose, PG, Seminarwochenende

24 Diagnose: Offboard-Kommunikation Für die Kommunikation zwischen Steuergerät und Diagnosetester: Standards Am weitesten verbreitet: Keyword 2000 Protokoll Zunächst mit K-Line und später mit CAN-Bussystemen realisiert Nachfolger: Unified Diagnostic Services (UDS) Zu KWP 2000 nah verwandtes Protokoll Neue Bussysteme wie LIN oder FlexRay sollen leichter integriert werden können Thomas Romanek <thomas.romanek [at] udo.edu> 24 Test & Diagnose, PG, Seminarwochenende

25 Diagnose: KWP2000 Gesamte Kommunikation geht vom Testgerät aus Verwendung von Diagnosesitzungen - Bedingungen zur Öffnung einer Sitzung vom Fahrzeughersteller festgelegt. Üblich: - Fahrzeug in einem bestimmten Zustand - Diagnosetester muss sich beim Steuergerät mit Hilfe eines Schlüsselaustausches (Seed and Key) anmelden - Time-Out-Mechanismus Steuergeräten, die neuprogrammierbar (flashbar) sind, kann über die Nachrichten auch eine neue Programmversion zugesendet werden Kommunikationsmodell der KWP Anwendungsschicht Thomas Romanek <thomas.romanek [at] udo.edu> 25 Test & Diagnose, PG, Seminarwochenende

26 Zusammenfassung Automotive: Besondere Bedeutung von Sicherheit Kosteneffizienz Spezielle Verfahren, die typisch für den Automotive-Bereich sind Was können wir mit den vorgestellten Mitteln und Methoden anfangen? Thomas Romanek <thomas.romanek [at] udo.edu> 26 Test & Diagnose, PG, Seminarwochenende

27 Einordnung in die PG Unser Vorhaben: Grundstein für ein neues Labor zu legen Entspricht dem Vorhaben ein Laborfahrzeug aufzubauen Vorgestellte Mittel zum Testen von Komponenten, der Integration sowie des Gesamtsystems müssen eingesetzt werden Labor wird vermutlich langfristig für Analysen unter realen Lastbedingungen eingesetzt Diagnose wird eine immer größere Rolle spielen Thomas Romanek <thomas.romanek [at] udo.edu> 27 Test & Diagnose, PG, Seminarwochenende

28 Einordnung in die PG: CANoe 6.1 1/3 Werkzeug zur Entwicklung, den Test und der Analyse von Netzwerken und Steuergeräten Quelle: Anfang des Entwicklungsprozesses werden Simulationsmodelle erstellt, die das Verhalten der Steuergeräte nachbilden (MiL) Thomas Romanek <thomas.romanek [at] udo.edu> 28 Test & Diagnose, PG, Seminarwochenende

29 Einordnung in die PG: CANoe 6.1 2/3 Modelle bleiben während der gesamten Steuergeräteentwicklung Grundlage für die Analyse, den Test und die Integration von Bussystemen und Steuergeräten (SiL, HiL) Simulation kompletter Systeme möglich sowie Simulation von Nachrichten (noch) nicht vorhandener Steuergeräte (Restbussimulation) Ermöglicht automatisierte Durchführung von Tests (dyn. Tests) Diagnosekommunikation nach KWP2000 und UDS sowie Einsatz als vollständiger Diagnosetester Unterstützung von Modellentwicklung in MATLAB und Statemate Unterstützung der Bussysteme CAN, LIN, MOST, FlexRay, J1587 sowie weiterer CAN-basierter Protokolle Thomas Romanek <thomas.romanek [at] udo.edu> 29 Test & Diagnose, PG, Seminarwochenende

30 Einordnung in die PG: CANoe 6.1 3/3 Erstellung benutzerdefinierter Oberflächen zur Steuerung der Simulation und Tests oder der Anzeige der Analysedaten Freie Programmierbarkeit durch die integrierte C-ähnliche Programmiersprache CAPL zur Unterstützung von Simulation und Analyse Arbeitet auf zwei PCs verteilt (für kritische echtzeitrelevante Simulationen) Thomas Romanek <thomas.romanek [at] udo.edu> 30 Test & Diagnose, PG, Seminarwochenende

31 Quellen Zimmermann, Werner; Schmidgall, Ralf: Bussysteme in der Fahrzeugtechnik, 2. Auflage, ATZ/MTZ-Fachbuch, Wiesbaden, 2007 Schäufelle, Jörg: Automotive Software Engineering (ATZ-MTZ Fachbuch), 3. Auflage, ATZ/MTZ-Fachbuch, Wiesebaden, Thomas Romanek <thomas.romanek [at] udo.edu> 31 Test & Diagnose, PG, Seminarwochenende

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