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Komplexe Systeme erfordern neue Methoden – Teil 1: Das neue Testverfahren MAPS weist den Weg aus der Kostenfalle

Lese­zeit: 5 Minu­ten

Sta­tis­tisch gese­hen war das Jahr 2016 zwar das unfall­reichs­te Jahr seit 1990, doch die Zahl der Ver­kehrs­to­ten war so nied­rig wie seit über 60 Jah­ren nicht mehr (Quel­le). Wäh­rend Rad­fah­rer weni­ger glück­lich sind, pro­fi­tie­ren Auto­fah­rer von Air­bags, Gurt und ande­ren Sicher­heits-Fea­tures, mit denen Autos zuneh­mend bes­ser aus­ge­stat­tet sind.

Je mehr Kom­po­nen­ten es im Auto gibt, des­to mehr Wech­sel­wir­kun­gen und Inter­ak­tio­nen der ver­schie­de­nen Fahr­zeug­kom­po­nen­ten müs­sen in der Ent­wick­lung und vor allem im Test berück­sich­tigt wer­den. Tat­säch­lich beob­ach­ten wir der­zeit einen expo­nen­ti­el­len Anstieg der erfor­der­li­chen Test­fäl­le. Übli­cher­wei­se steigt der Auf­wand für die Erstel­lung und Pfle­ge der Test­fäl­le line­ar mit deren Anzahl – und somit eben­falls expo­nen­ti­ell. Die Fir­ma Con­ti­nen­tal woll­te sich damit jedoch nicht abfin­den und hat zusam­men mit IPG, der Tech­ni­schen Hoch­schu­le Ingol­stadt und sepp.med ein Ver­fah­ren ent­wi­ckelt, um die­se Pro­ble­ma­tik zu beherrschen.

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as neue, rich­tungs­wei­sen­de Ver­fah­ren trägt den klin­gen­den Namen MAPS. MAPS steht für „Model-Based Deve­lo­p­ment of Acti­ve and Pas­si­ve Safe­ty Sys­tems”. Kurz zusam­men gefasst ist MAPS ein Test­frame­work, wel­ches die Vor­tei­le des modell­ba­sier­ten Tes­tens, der Test­au­to­ma­ti­sie­rung und der Test­durch­füh­rung in vir­tu­el­ler Fahr­um­ge­bung kombiniert.

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Abbil­dung 1: Model-Based Deve­lo­p­ment of Acti­ve and Pas­si­ve Safe­ty Sys­tems (MAPS)

Abbil­dung 1 zeigt das Grund­kon­zept von MAPS. Aus­ge­hend von den Anfor­de­run­gen erstell­ten die Ent­wick­ler ein Sys­tem­mo­dell, aus wel­chem der Quell­code gene­riert und anschlie­ßend auf die Hard­ware geflasht wur­de. Par­al­lel dazu erstell­ten die Tes­ter ein unab­hän­gi­ges (!) Test­mo­dell. Mit Hil­fe des Test­fall­ge­ne­ra­tor MBT­sui­te von sepp.med wur­den dann Test­fäl­le gene­riert und durch ein Werk­zeug für vir­tu­el­le Fahr­ver­su­che, dem IPG Car­Ma­ker aus­ge­führt. Car­Ma­ker erlaubt sowohl manö­ver­ba­sier­te Test­durch­füh­rung als auch voll­stän­di­ge Fahr­zeug­si­mu­la­tio­nen in umfas­send model­lier­ten Sze­na­ri­en. Das Sys­tem ist fle­xi­bel auf­ge­setzt, so dass die Test­durch­füh­rung in allen Ent­wick­lungs­stu­fen als Model-in-the-Loo­p‑, Soft­ware-in-the-Loop- oder Hard­ware-in-the-Loop-Test (MIL, SIL oder HIL) erfol­gen kann.

Abbil­dung 2 zeigt die ein­ge­setz­te Werkzeuglandschaft.

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Abbil­dung 2: Die Werkzeuglandschaft

MAPS setzt gleich an zwei Stel­len an, um die dro­hen­de Kos­ten­ex­plo­si­on zu beherrschen.

  1. Die Test­fäl­le müs­sen nicht mehr hän­disch erstellt und gepflegt wer­den. Statt­des­sen befas­sen sich die Tes­ter mit dem weit­aus über­sicht­li­che­ren Test­mo­dell. Die ein­zel­nen Test­fäl­le wer­den auto­ma­ti­siert aus dem Modell her­aus gene­riert, wobei dem Test­fall­ge­ne­ra­tor spe­zi­fi­sche Test­aus­wahl­kri­te­ri­en mit­ge­ge­ben wer­den. Dadurch konn­te der Auf­wand für die Erstel­lung und Pfle­ge der Test­fäl­le deut­lich redu­ziert wer­den und ist vor allem nicht mehr line­ar an die Anzahl der Test­fäl­le gekoppelt.
  2. Dank der Simu­la­ti­on wer­den Feh­ler auf­ge­deckt, die sonst erst sehr viel spä­ter wäh­rend der Fahr­zeug­er­pro­bung iden­ti­fi­ziert wer­den. Was dies für das Pro­jekt­bud­get bedeu­tet, wis­sen wir alle…

Neben­bei hat MAPS auch einen posi­ti­ven Effekt auf die Qua­li­tät der Tests. Durch die Test­fall­ge­ne­rie­rung kann ziel­ge­nau die nöti­ge Anzahl an Test­fäl­len auto­ma­tisch erzeugt wer­den, die erfor­der­lich ist, um die sicher­heits­re­le­van­ten Funk­tio­nen mit einem vor­ge­ge­be­nen Abde­ckungs­grad (Test Coverage) zu prüfen.

MAPS wur­de im Rah­men eines ZIM-För­der­pro­jek­tes ent­wi­ckelt und in die­sem Zusam­men­hang an einem Air­bag-Con­trol­ler von Con­ti­nen­tal auf die Pro­be gestellt. Basie­rend auf Exper­ten­be­fra­gun­gen ermit­tel­te die TH Ingol­stadt eine durch­schnitt­li­che Ver­bes­se­rung der Qua­li­tät und der Auf­wän­de um 8 Pro­zent im Ver­gleich zum „kon­ven­tio­nel­len“ Ansatz, wie er bis­her bei Con­ti­nen­tal ver­folgt wurde.

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