Absicherung von Automotive Software Funktionen

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1 GI Themenabend "Automotive" Absicherung von Automotive Software Funktionen Jürgen Schüling

2 Überblick Berner & Mattner Gründung: 1979 Mitarbeiter: 400 Umsatz 2011: Standorte: Angebot: Branchen: 36,3 Mio München, Stuttgart, Ingolstadt, Wolfsburg, Berlin, Köln, Wien Produkte und Ingenieursdienstleistungen Automotive, Transportation Industrial Embedded Systems TOP Kunden: DAIMLER VW BMW Bombardier AUDI EADS Siemens Deutsche Bahn Ford MAN 2

3 EINLEITUNG UND MOTIVATION 3

4 E-Antriebe / Hybrid als Reaktion auf CO 2 - Anforderungen 4

5 Telematik als Reaktion auf Mega-Cities Intelligente Navigation Telefon / Internet 5

6 Fahrerassistenz als Reaktion auf die Alterspyramide Lane Change Assist ACC Stop & Go Blind Spot Assist Speed Limit Monitoring 6

7 Geht das alles ohne Elektronik und Software? 7

8 Elektronik im VW-Käfer 8

9 Elektrik/Elektronik im VW Passat 9

10 Automotive Software-Funktionen Funktionen sind hochgradig im Fahrzeug vernetzt und die Realisierung teilweise auf mehrere Steuergeräte verteilt Hohe Integration mit Sensorik und Aktorik Enge Interaktion zwischen Fahrer, Fahrzeug und Umwelt Funktionen sind häufig stark für Kunden erlebbar Markenprofilierung Fahrzeugvarianten und die Kombinatorik der Software Funktionen Herausforderung: Kontrolle der Komplexität unter Einhaltung der Entwicklungszeit und des Budgets im Entwicklungsprozess 10

11 Kosten von Fehlern Je Später ein Fehler entdeckt wird, desto höher sind die dadurch verbunden Kosten der Behebung

12 TESTMETHODEN für die Absicherung von automotive Softwarefunktionen 12

13 Steuergeräte / ECU Entwicklungsmodell ECU Electronic Control Unit 13

14 Absicherung mit Hardware-in-the-loop Prüfständen Die Fahrzeugfunktionen werden während der Entwicklung in einem Komponenten-und Integrationstest geprüft Einsatz von HiL-(Hardware-in-the-Loop) Prüfsystemen Nachbildung der realen Umgebung durch Modelle (Fahrdynamik, Motor, ) Testautomatisierung 14

15 HiL-Testmethodik Die zu testenden Objekte (1..n ECUs) werden an ihrer elektrischen Schnittstelle getestet (=Blackbox Test an der Systemgrenze) Tests häufig in Echtzeit nötig Die funktionale Nachbildung der Umweltreaktion außerhalb der Systemgrenze wird durch ausführbare Modelle realisiert Bei einer geschlossenen Regelschleife wird von einem Close- Loop Betrieb gesprochen. Stellgrößen werden durch den Tester oder einem ausführbaren Testscript verändert 15

16 Eingliederung HiL in den Entwicklungsprozess Integrationstest am HiL Verteilte Funktionen in mehreren Steuergeräten Applikationsmodell der SW-Funktion Komponententest am HiL Einzelfunktionen in einem Steuergerät Modellbasierte Entwicklungsmethoden ermöglichen einen frühen Test der Funktionen Frontloading 16

17 Model in the Loop (MiL) -Testmethodik Simulation und Test einer Software Funktion in der sehr frühen Entwicklungsphase Die zu testenden Softwarefunktion wird als Modell (z.b. Matlab/Simulink, UML, ) in eine PC-Simulations- und Testumgebung eingebunden Tests üblicherweise ohne Echtzeit (vielfach schnellere Ausführung möglich) Umgebungsmodelle stellt plausible Eingangssignale für das zu testende SW-Modell bereit. MiL Software-Modell 17

18 MiL Rapid-Control-Prototyping (RCP) Erprobung einer Software Funktion in der frühen Entwicklungsphase im realen Fahrzeug oder am Prüfstand unter Echtzeitbedingungen Durch automatische Code-generierung wird eine ausführbare Software aus dem Modell für das RCP erstellt. Über geeignete I/O (z.b. CAN) wird das RCP-System an das reale System angebunden Generierte Software ist nicht serienreif. Fokus häufig auf Regelalgorithmik und Steuerungsfunktionalität MiL-RCP MiL Software-Modell 18

19 Software in the Loop (SiL) -Testmethodik Simulation und Test von Software Seriencode in einer Schleife zusammen mit dem Umgebungsmodell Tests ohne Echtzeit auf einen PC Software wird z.b. gegen das Verhalten des Funktionsmodells getestet Abweichungen sind meist eine Folge von Quantisierungseffekten durch Umsetzung von Floating-Point auf Festkomma Darstellung von Variablen SiL Software Seriencode 19

20 SiL auf Zielhardware - Processor in the Loop Simulation und Test von Software Seriencode in einer Schleife zusammen mit dem Umgebungsmodell SiL-Tests in Echtzeit auf der Zielhardware Performance Abweichungen zum Verhalten der ECU durch zusätzliche Einbindung des Umgebungsmodells möglich PiL Software Seriencode 20

21 Frontloading mit modellbasierter Entwicklung Modell-Entwicklung und MiL-Test MATLAB/Simulink, ASCET, UML Integrationstest am HiL Verteilte Funktionen in mehreren Steuergeräten SW-Entwicklung und SiL-Test Code-Generierung /SW-Codierung Komponententest am HiL Einzelfunktionen in einem Steuergerät Implementierung / Integration Software / Hardware 21

22 Ausblick: Virtuelle Integration Modell-Entwicklung und MiL-Test MATLAB/Simulink, ASCET, UML Virtuelle Integration Integrationstest am HiL Verteilte Funktionen in mehreren Steuergeräten SW-Entwicklung und SiL-Test Code-Generierung /SW-Codierung Komponententest am HiL Einzelfunktionen in einem Steuergerät Implementierung / Integration Software / Hardware 22

23 Zusammenfassung Anzahl und Komplexität von Software im Automobil stark gestiegen und steigt weiter stark an Weitere Herausforderung ist die Beherrschung der Variantenvielfalt Frühzeitige Fehlerfindung senkt Kosten und Risiken MiL, SiL und HiL sind etablierte Testmethoden in der Automobilindustrie Trend in Richtung frühere Absicherung der Fahrzeugfunktionen (Frontloading) und virtueller Integration auf dem PC 23

24 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! 24

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