Das zentrale Werkzeug für kürzere Entwicklungs- und Releasezyklen von software-basierten Kundenfunktionen in der Automobilindustrie

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1 Virtualisierung Das zentrale Werkzeug für kürzere Entwicklungs- und Releasezyklen von software-basierten Kundenfunktionen in der Automobilindustrie 3. Automobil Symposium Wildau Strenge, Alexander (CQPP), Wildau,

2 Agenda Gliederung Connected Car: Neue E/E-Architektur für Software-Updates und -Upgrades Virtualisierung als zentrales Werkzeug für kürzere Release- bzw. Entwicklungszyklen Systems Engineering / Funktionsorientierte Entwicklung als Grundlage Modellbasiertes Systems Engineering Virtuelle E/E-Integration und -Absicherung Digital Twin Virtualisierung als Wegbereiter zu einem zyklischen Entwicklungsvorgehen 2

3 Agenda Gliederung Connected Car: Neue E/E-Architektur für Software-Updates und -Upgrades Virtualisierung als zentrales Werkzeug für kürzere Release- bzw. Entwicklungszyklen Systems Engineering / Funktionsorientierte Entwicklung als Grundlage Modellbasiertes Systems Engineering Virtuelle E/E-Integration und -Absicherung Digital Twin Virtualisierung als Wegbereiter zu einem zyklischen Entwicklungsvorgehen 3

4 Connected Car: Neue Kundenbedürfnisse Veränderung der Kundenbedürfnisse: Annäherung an Mobile Devices Connected Car: Megatrend durch Digitalisierung User Experience vorrangig mittels neuer softwarebasierter Funktionen (z.b. Car2X, Automatisiertes Fahren, Mobile-Online-Dienste) Kürzere Releasezyklen mit Hilfe von Software-Updates und -Upgrades Digitales Ökosystem / Car-for-Life-Ansatz (analog Apple / iphone) 4

5 Neue E/E-Architektur für Software-Updates und -Upgrades Eigenschaften der neuen E/E-Architektur und neue Rolle des OEM Eigenschaften neue E/E-Architektur (AUTOSAR Adaptive) Service-orientierte Architektur (SOA) mit drei Layern: Backend, Hochintegrationsrechner und Smart Sensoren/Aktuatoren Statt bauteilorientierte Einzelsysteme (AUTOSAR Classic), eine Hochintegration verteilter software-basierter Funktionen auf Hochintegrationsrechnern (AUTOSAR Adaptive) Online-Remote-Updates & -Upgrades: End-to-End-Verbindung (zwischen Fahrzeug und Backend): Ermöglichung einer neuer Dimensionen von Kundenfunktionen mittels rechenintensiver Anwendungen im Backend Service-orientierte Kommunikation: Anwendungen zu jedem beliebigen Zeitpunkt bzw. zur Laufzeit in das Gesamtsystem integrierbar OEM muss die E/E-Integration und -Absicherung von SW-/HW- und SW-/SW-Verbünden beherrschen! 5

6 Agenda Gliederung Connected Car: Neue E/E-Architektur für Software-Updates und -Upgrades Virtualisierung als zentrales Werkzeug für kürzere Release- bzw. Entwicklungszyklen Systems Engineering / Funktionsorientierte Entwicklung als Grundlage Modellbasiertes Systems Engineering Virtuelle E/E-Integration und -Absicherung Digital Twin Virtualisierung als Wegbereiter zu einem zyklischen Entwicklungsvorgehen 6

7 Virtualisierung als zentrales Werkzeug Realisierung kürzerer Release- bzw. Entwicklungszyklen für Software-Updates & -Upgrades Systems Engineering / Funktionsorientierte Entwicklung als Grundlage Modellbasiertes Systems Engineering Virtuelle E/E-Integration und -Absicherung 7

8 Virtualisierung als zentrales Werkzeug Realisierung kürzerer Release- bzw. Entwicklungszyklen für Software-Updates & -Upgrades Systems Engineering / Funktionsorientierte Entwicklung als Grundlage Modellbasiertes Systems Engineering Virtuelle E/E-Integration und -Absicherung 8

9 Software-basierte Funktionen im Fokus des Life-Cycle-Managements Systems Engineering als Grundlage Systems Engineering Fokus Produktentwicklung Systems Engineering Fokus Life-Cycle-Management Software-Updates & -Upgrades 9

10 In Funktionen denken, ganzheitlich und kundenorientiert entwickeln Funktionsorientierte Entwicklung als Grundlage Teilfunktion Funktionsarchitektur Eine Funktion erzeugt ein Verhalten des Gesamtprodukts (Fahrzeug, Backend, ) ist technikunabhängig auf logischer Ebene beschrieben wird durch Hardware und/oder Software im Gesamtprodukt abgebildet Funktionsrealisierungsarchitektur Eine Funktionsrealisierung setzt Funktion(en) technisch im Gesamtprodukt um hat definierte Grenzen und Schnittstellen nutzt die im Fahrzeug verorteten Komponenten Eine Komponente kann aus physikalischen (Hardware) und nicht-physikalischen (Software) Funktionsbestandteilen bestehen setzt die Anforderungen aus der Funktionsrealisierungsund Funktionsebene um Bremse Gateway Kombi Tür-SG Getriebe MIB MSG 10

11 Virtualisierung als zentrales Werkzeug Realisierung kürzerer Release- bzw. Entwicklungszyklen für Software-Updates & -Upgrades Systems Engineering / Funktionsorientierte Entwicklung als Grundlage Modellbasiertes Systems Engineering Virtuelle E/E-Integration und -Absicherung 11

12 Modellbasiertes Systems Engineering Einordnung im V-Modell Umgebung MBSE Fokus MBSE 12

13 Durchgängige und domänenübergreifende Modellierung Modellbasiertes Systems Engineering Anforderungen Funktionales Verhalten System / Funktionsrealisierung Varianten Durchgängige Modellierung mittels standardisierter Sprache (z.b. SysML/UML) Domänenübergreifende Modellierung mittels standardisierter Sprache (z.b. SysML/UML) 13

14 Informationsgerechte Aufbereitung durch Rollen-spezifische Sichten Modellbasiertes Systems Engineering Gesamtmodell Tester Funktionsentwickler Funktionale Sicherheit Software-Entwickler 14

15 Virtualisierung als zentrales Werkzeug Realisierung kürzerer Release- bzw. Entwicklungszyklen für Software-Updates & -Upgrades Systems Engineering / Funktionsorientierte Entwicklung als Grundlage Modellbasiertes Systems Engineering Virtuelle E/E-Integration und -Absicherung 15

16 Warum virtuelle E/E-Integration und -Absicherung? Virtuelle E/E-Integration und -Absicherung Enabler für neue Funktionen, die nur noch virtuell abgesichert werden können Beherrschung der abzusichernden Variantenanzahl Effizienzerhöhung durch Automatisierung und Skalierbarkeit Frühzeitige Erlebbarkeit ohne HW-Verfügbarkeit 16

17 Virtuelle E/E-Integration: Horizontal und vertikal Virtuelle E/E-Integration und -Absicherung Horizontale Integration Funktionssicht Frühe Absicherung des Zusammenspiels der Teil-Funktionen Frühe Absicherung der Interaktion mit verteilten Nachbarfunktionen Frühe virtuelle Erlebbarkeit von software-basierten Funktionen eines verteilten E/E-Systems SWC SWC ECU ECU ECU Vertikale Integration Steuergeräte-Sicht Konsistenzabsicherung aller Übergabeartefakte an die Steuergeräte- Lieferanten Absicherung der Funktionen mit Teilaspekten des Steuergeräte-Kontexts Start-Up / Shut-Down des Steuergeräts Interaktion mit Diagnose und Fehlerspeicher Bus 17

18 Logistischer Prozess im Detail Virtuelle E/E-Integration und -Absicherung Continuous Integration Continuous Test Cont. Build Cont. Delivery Cont. Deployment Gen. Testfall/Szenario Testdurchführung Testauswertung SW-Komponente E/E-Komponente (Steuergerät) E/E-Systemverbund E/E-Gesamtverbund Integration Absicherung Integration Absicherung Integration Absicherung Integration Absicherung Komponenten-HIL System-HIL Gesamt-HIL Referenz-Fzg. HIL- Prüfplatz HIL SW-/HW-Int. Integration: SW/HW + SW/HW SW-/SW-Int. Virtuelles Fahrzeug Virtuelle Umwelt Virtueller Fahrer Cloud Simulation SIL Integration: SW/SW SIL- Prüfplatz 18

19 Agenda Gliederung Connected Car: Neue E/E-Architektur für Software-Updates und -Upgrades Virtualisierung als zentrales Werkzeug für kürzere Release- bzw. Entwicklungszyklen Systems Engineering / Funktionsorientierte Entwicklung als Grundlage Modellbasiertes Systems Engineering Virtuelle E/E-Integration und -Absicherung Digital Twin Virtualisierung als Wegbereiter zu einem zyklischen Entwicklungsvorgehen 19

20 Vision: Digital Twin Virtualisierung als Wegbereiter zu einem zyklischen Entwicklungsvorgehen 8. Datenübertragung 5. Test / Absicherung Virtuelle E/E-Absicherung Virtuelle E/E-Integration 4. Build / Integration 7. Monitor / Datenaufnahme Software-Entw. / Code Modellbasierte SWE Betrieb Physisches Produkt (Kundenfahrzeug / Erprobungsträger) 6. Release / Deploy Verknüpfung Digital Twin 9. Datenauswertung / Fehleranalyse! 1b. / 10. Software-Update 2. Analyse & Spezifik. Architektur (Funktion, System. Software) Modellbasiertes Sys. Eng. 1a. Software- Upgrade! 20

21 Zusammenfassung Key Messages Update- & Upgradefähigkeit als Reaktion auf neue Kundenbedürfnisse bzw. Kundenfunktionen Technische Grundlage durch neue End-to-End E/E-Architektur (AUTOSAR Adaptive) geschaffen Virtualisierung als zentrales Werkzeug zur Beherrschung von Software-Updates und -Upgrades in kurzen Zyklen Systems Engineering und Funktionsorientierte Entwicklung als Grundlage Modellbasiertes Systems Engineering als Methode für verteilte, domänenübergreifende und durchgängige Entwicklung Virtualisierung der E/E-Integration und -Absicherung als essentieller Enabler und Effizienzhebel Digital Twin als möglicher Ansatz für zyklisches & agiles Vorgehen für Software-Updates und -Upgrades von software-basierten Kundenfunktionen in der Automobilindustrie 21

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