Hinter den Kulissen

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The Future Challenge: Model-Based Systems Engineering

Ein Interview über mehr Kilometer, die virtuell gefahren werden sollten

Model-Based Systems Engineering wird als entscheidend für die Entwicklung komplexer Software angesehen. Die Entwicklung im Automobilbereich möchte davon ebenfalls profitieren.

Dr. Daniel Ulmer ist Geschäftsführer der Steinbeis Interagierende Systeme GmbH, die sich seit der Firmengründung 2012 auf Tests von Fahrassistenzsystemen und die Entwicklung von eingebetteten Systemen (Embedded Systems) spezialisiert hat.


Im Interview mit der Daimler AG argumentiert Dr. Ulmer warum eine frühzeitige Simulation so wichtig ist und was man sich von MBSE zukünftig zu erhoffen hat.

Frage:
Herr Ulmer, beginnen wollen wir direkt mit den Schwierigkeiten. Wo sehen Sie die großen Herausforderungen und wo sehen Sie Handlungsbedarf in der immer komplexer werdenden Automobilentwicklung?

Dr. Ulmer:

Ein großer Anteil der zukünftigen Funktionen von Fahrzeugen wird durch Software umgesetzt. In den bestehenden Architekturen der Fahrzeuge ist die für eine neue Funktion nötige Software meist über viele Steuergeräte verteilt. Dieser Trend hat unter anderem mit der Entwicklung der Advanced Driving Assistance Systems begonnen und verstärkt sich derzeit mit der Entwicklung hin zum Autonomen Fahren.

Das heißt für den für eine Funktionalität im Fahrzeug verantwortlichen Ingenieur, daß er nicht nur die Software auf einem Steuergerät von einem Zulieferer zur richtigen Zeit verfügbar haben muss, sondern von mehreren Steuergeräten zeitgleich. Die Funktion basiert auf einer Interaktion der Steuergeräte.

Seit der Gründung der Firma Steinbeis Interagierende Systeme beschäftigen wir uns mit den Herausforderungen, die durch die Interaktion von Software über Domänen hinweg entstehen und konzentrieren uns in unserer Entwicklung und Forschung darauf sie bestmöglich methodisch und werkzeuggestützt zu meistern.

Die größten Herausforderungen sehen wir im systematischen Test der Software aus der Fahrzeug-Perspektive, in der Unterstützung der robusten Auslegung und in der Fahrzeugintegration z.B. durch Simulation.

Welchen Lösungsansatz halten Sie für zielführend, um die digitale Transformation zu bewältigen und effizient Automobile entwickeln zu können?

Dr. Ulmer:

Wir halten es für essentiell, frühzeitig eine Simulation aus Systemsicht aufzubauen und hierfür automatisiert Testfälle zu erzeugen. Dies kann durch eine Spezifikation, die möglichst viele Elemente der bereits jetzt beherrschten formalen Ansätze enthält, effizient umgesetzt werden.

Hierdurch kann frühzeitig begonnen werden, die vielen für eine Freigabe geforderten Kilometer in eine virtuelle Welt zu verlagern.

Idealerweise sollte eine Rückkoppelung von Informationen aus Fahrversuchen in die Simulation erfolgen, so dass diese für den nächsten Entwicklungszyklus eine höhere Güte erreichen kann. In unseren Projekten unterstützen wir sowohl OEMs als auch Zulieferer bei der Entwicklung eines „digitalen Zwillings“ ihres Steuergerätes oder ihrer Funktion.

Jetzt einmal direkt auf MBSE bezogen: Welche Chancen sehen Sie durch MBSE im Entwicklungsprozess?

Dr. Ulmer:

Viele Elemente wie zum Beispiel Zustandsautomaten, die bereits jetzt in den Spezifikationen zu finden sind, werden dadurch systematisch eingefordert und könnten etwa einen Beitrag zur automatisierten Testfallgenerierung leisten.

Durchgängig eingesetzt könnte so beispielsweise aus einer Simulation heraus ein Softwarestand eines Steuergerätes frühzeitig auf dessen funktionale Reife, aber auch auf dessen Integrationsfähigkeit in den Steuergeräteverbund im Fahrzeug untersucht werden.

Wie kann also MBSE in der Entwicklung unterstützen und aufkommende Probleme lösen?

Dr. Ulmer:

Auf der Entwurfsseite erhoffe ich mir von MBSE eine höhere Qualität der Spezifikation, auf deren Basis frühzeitig Teststrategien entwickelt werden können.

Möglichst viele Kilometer sollten virtuell gefahren werden. Hierzu ist es notwendig, frühzeitig und mit hohem Automatisierungsgrad die benötigten Testfälle und Testplattformen zu entwickeln. Zudem werden bei virtuellen Tests keine Menschen gefährdet, die Umwelt entlastet und sie haben das Potential, die Integrations- und Entwicklungszeiten zu verkürzen. Damit bekommt MBSE einen immer höheren Stellenwert im Product Lifecycle.

Abschließend noch Ihre Einschätzung zu unserem Ziel eines Funktionalen Prototyps. Was erwarten Sie sich davon in Bezug auf die komplexen Systeme im Bereich Autonomes Fahren?

Dr. Ulmer:

Eine meiner Erwartungen ist ein System-Modell, das über den gesamten Lifecycle wächst, so dass die Erkenntnisse aus der Implementierung, beispielsweise Laufzeiten oder Reaktionszeiten, das Systemmodell kontinuierlich verbessern und als Grundlage für die nächste Generation dienen können.

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