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E-Book

Automatisiertes Testen Eingebetteter Systeme in der Automobilindustrie.

AutorEric Sax
VerlagCarl Hanser Fachbuchverlag
Erscheinungsjahr2008
Seitenanzahl238 Seiten
ISBN9783446419018
FormatPDF
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis39,99 EUR

Jedes Auto ist mit vielen Sensoren und Aktoren ausgestattet. Das Zusammenspiel dieser Elemente wird durch so genannte Steuergeräte gewährleistet. In der Automobilindustrie ist das konsequente Testen von Steuergeräten unverzichtbar geworden, da die Fahrzeugelektronik immer komplexer wird. 

Das vorliegende Buch behandelt neben den technischen Aspekten vor allem Probleme und Lösungen der Testprozessmethodik, um die Hersteller, Zulieferer und Dienstleister im Entwicklungsverbund zu unterstützen. Im Ergebnis erhält der Leser einen Referenzprozess für das Testen und Befunden von Seriensteuergeräten.

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Leseprobe
2 Der Testprozess (S. 13-14)

Jochen Hagel

2.1 Prozesse – Bremse oder Motor beim Testen?

Prozesse werden in der aktuellen Diskussion neben der Etablierung von herstellerübergreifenden Standards und Modulstrategien als eines der Schlüsselthemen einer erfolgreichen Elektronikentwicklung betrachtet [VDI07]. Dabei besteht inzwischen ein allgemeiner Konsens über die Notwendigkeit des Einsatzes von Prozessen. Als wichtige Prozessnormen wurden ISO/IEC 15 504-5 (SPICE) [ISO 15 504-5] und IEC TR 61 508 [IEC 61 508] identifiziert, die inzwischen auch für die Anforderungen der Automobilindustrie angepasst wurden, bzw. noch werden. So existieren und entstehen automobilspezifische Versionen der Normen wie automotive SPICE™ [ASI07a, ASI07b] und ISO 26 262 [ISO 26 262] (s. Abschnitt 3.5.3).

Auch wenn die Eckpunkte der Prozessanforderungen somit identifiziert und beschlossen sind, zeigt sich in der Praxis, dass in vielen Projekten – insbesondere beim Testen – noch keine geeignete, normgerechte Umsetzung vorliegt. Deshalb ist das Testen aktuell auch in vielen SPICE Assessments ein kritischer Teilprozess. Die Norm allein kann hier nicht von sich aus die notwendigen Antworten liefern. In der Praxis werden Prozesse oft eher als Behinderung der Testaktivitäten empfunden. Dies gilt insbesondere, wenn sie nur eingeführt werden, um Prozessnormen oder Kundenanforderungen zu erfüllen und nicht zur Erleichterung und Verbesserung der Testaufgaben führen. Deshalb ist bei der – zweifellos sinnvollen – Nutzung von Prozessen im Testen besonders wichtig, praxisnahe Lösungen einzuführen, die sich am Arbeitsalltag der Organisationen orientieren. Sinnvolle Prozesse müssen auf die konkrete Testsituation angepasst sein. Sie definieren nicht nur Anforderungen, sondern liefern Lösungskonzepte und führen zu konkreten Arbeitsanweisungen. Wenn Prozesse die beschriebenen Anforderungen erfüllen, können sie ein Motor des Testens werden, indem sie eine Fokussierung auf die wesentlichen Aufgaben unterstützen und die Ergebnisse der Testaktivitäten transparent machen. So tragen gut gewählte Testprozesse entscheidend zur Qualitätstransparenz und letztlich zur Kundenzufriedenheit bei. Im Folgenden wird beschrieben, wie Prozesse in aktuellen und zukünftigen Fahrzeug entwicklungen erfolgreich eingesetzt werden können. Im ersten Teil werden kurz wichtige Grundbegriffe erläutert und Ziele und Mehrwert einer Prozesseinführung diskutiert. Anschließend wird beschrieben, wie und wodurch bei verschiedenen Testaspekten geeignete Prozesse entscheidend zum Projekterfolg beitragen. Dabei wird hauptsächlich zwischen internen Prozessen innerhalb eines Testbereiches und übergreifenden globalen Testprozessen unterschieden.

Im zweiten Teil (Abschnitt 2.4) wird dargestellt, wie eine erfolgreiche Prozesseinführung in Testprojekten erfolgen kann. Dazu werden die Grundkonzepte eines Prozesswerkzeugs zur Etablierung und Verbesserung von Testprozessen skizziert. Zentrale Anforderungen hierbei sind praxisnahe Konzepte, Skalierbarkeit und Modularität. Die verwendete Prozessreferenz für Testprozesse ist abgestimmt mit automotive SPICE™ und vorbereitet für den Einsatz in Kombination mit dem kommenden Standard für funktionale Sicherheit von Elektronik in Fahrzeugen ISO 26 262. Weiterhin werden verschiedene Szenarien diskutiert, um in vorhandenen Strukturen erfolgreich neue oder veränderte Prozesse einzuführen, bzw. vorhandene Prozesse zu verbessern.
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis12
1 Bedeutung des Testens in der Automobilindustrie20
1.1 Motivation20
1.2 Testen im Entwicklungsprozess21
1.2.1 Entwicklung nach dem V-Modell21
1.2.2 Validierung und Verifikation im Lebenszyklus24
1.3 Automatisiertes Testen24
1.3.1 Messen , Prüfen , Erproben , Testen24
1.3.2 White-, Grey-, und Black-Box-Test25
1.3.3 Konkrete Testaktivitäten im Entwicklungsprozess26
1.3.3.1 Model-/SW-Testing27
1.3.3.2 Steuergeräte-Test27
1.3.3.3 Integrations-Test im Labor28
1.3.3.4 Testen im Fahrzeug29
1.3.3.5 Befundung29
1.3.4 Abhängigkeit von der Fahrzeug-Domäne30
2 Der Testprozess32
2.1 Prozesse – Bremse oder Motor beim Testen?32
2.2 Wozu Prozesse ?33
2.3 Prozesse in der Projektpraxis34
2.3.1 Rollen im Testprozess37
2.3.2 Interne Prozesse39
2.3.2.1 Schnittstellen40
2.3.2.2 Arbeitsprodukte40
2.3.3 Übergeordnete Prozesse43
2.3.3.1 Prozessschnittstellen44
2.3.3.2 Freigabekonzept und Metriken44
2.3.3.3 Kommunikationskonzept45
2.3.3.4 Gesamtteststrategie und Testharmonisierung45
2.3.3.5 Einbettung in Querschnittsprozesse46
2.4 Prozesseinführung48
2.4.1 Werkzeuge zur Prozesseinführung49
2.4.1.1 Bestandteile eines Prozesswerkzeugs49
2.4.1.2 Grundlegende Anforderungen an ein Prozesswerkzeug51
2.4.2 Etablierung neuer Testprozesse52
2.4.2.1 Analyse und Bewertung von Testprojekten53
2.4.2.2 Durchführung von Prozessverbesserungen54
2.5 Nächste Schritte56
3 Analyse, Bewertung und Verbesserung von Testprozessen58
3.1 Einleitung58
3.2 ISO/IEC 15 504-2 zur Analyse und Bewertung von Prozessen58
3.3 Die Anwendung der ISO/IEC 15 504-261
3.4 Das Prozessreferenzmodell TP562
3.4.1 Phasen von TP563
3.4.2 Prozesse von TP564
3.4.2.1 Prozesse der Phase Teststrategie (TST)65
3.4.2.2 Prozesse der Phase Testplanung und -monitoring (TPM)66
3.4.2.3 Prozesse der Phase Testspezifikation (TSP)67
3.4.2.4 Prozesse der Phase Testrealisierung (TRE)67
3.4.2.5 Prozesse der Phase Testauswertung (TAW)68
3.4.3 Die Anwendung von TP5 zur Verbesserung von Testprozessen68
3.5 Weitere Modelle zur Analyse und Bewertung von Prozessen69
3.5.1 Bewertung bestehender Modelle70
3.5.2 TPI® automotive71
3.5.2.1 Testprozesse in TPI® automotive73
3.5.2.2 Bewertung74
3.5.3 Automotive SPICE™75
3.5.4 CMMI®76
3.6 Bewertung bestehender Modelle77
4 Test Automatisierung im Labor80
4.1 Generischer Aufbau80
4.1.1 Testobjekt81
4.1.1.1 Formen von Testobjekten81
4.1.1.2 Zugangspunkte82
4.1.1.3 Design for Testability83
4.1.2 Testbett84
4.1.2.1 Schnittstelle zum Testobjekt85
4.1.2.2 Schnittstelle zur Systemsteuerung85
4.1.2.3 Automationskern85
4.1.3 Systemsteuerung87
4.1.3.1 Interaktive Steuerung88
4.1.3.2 Signale, Datagramme, Datenströme88
4.1.3.3 Steuerung der Testautomation89
4.1.3.4 Projektverwaltung90
4.1.3.5 Werkzeuge zur Testsystemsteuerung91
4.2 Die Technologien Software- und Model-in-the-Loop92
4.2.1 Model-in-the-Loop93
4.2.2 Software-in-the-Loop93
4.3 Die Technologie Hardware-in-the-Loop94
4.3.1 Kabelsatz96
4.3.2 Elektrische Fehlersimulation96
4.3.3 Komponentensimulation98
4.3.3.1 Elektrische Lastsimulation98
4.3.3.2 Signalkonditionierung98
4.3.3.3 Beispiel98
4.3.4 Ein- und Ausgabeschicht99
4.3.5 Diagnose100
4.3.6 Design-for-Testability100
4.3.6.1 CAN Calibration Protocol (CCP)100
4.3.6.2 Universal Measurement and Calibration Protocol (XCP)101
4.3.6.3 Hardwaremanipulation101
4.3.7 Echtzeitsysteme101
4.3.7.1 Echtzeitkriterium102
4.3.7.2 Latenzzeit102
4.3.7.3 Überlegungen zur Wahl der Periodendauer102
5 Testen im Fahrzeug104
5.1 Bedeutung und Ziel des Fahrzeugtests104
5.2 Testinhalte105
5.3 Testablauf105
5.4 Automatisierungsgrad106
5.4.1 Ziel106
5.4.2 Automatisierung und Interaktion107
5.5 Herausforderungen des Fahrzeugtests gegenüber dem Labortest108
5.6 Tools110
5.6.1 Messmittel110
5.6.2 Testmittel110
6 Einsatz von Simulationsmodellen beim Test elektronischer Steuergeräte114
6.1 Hinführung114
6.2 Modell und Simulation114
6.2.1 Begriffe114
6.2.2 Festlegung der Modellgüte115
6.3 HiL-Simulationsmodelle – Anforderungsanalyse116
6.3.1 Einfluss der Integrationsstufe116
6.3.2 Adäquate Nachbildung relevanter Regelstrecken117
6.3.2.1 Abhängigkeit der erforderlichen Modellgenauigkeitvon der Integrationsstufe118
6.3.2.2 Domänenspezifische Bedeutung119
6.3.3 Abbildung von Sensoren und Aktoren119
6.3.4 Nachbildung umgebender mechatronischer Fahrzeugsubsysteme – Restbussimulation120
6.3.5 Schnittstellen für interaktives und automatisiertes Testen122
6.3.6 Echtzeitfähigkeit123
6.3.7 Änderungsfreundlichkeit125
6.4 Realisierung126
6.4.1 Modellstruktur126
6.4.2 Trennung von Struktur und Parametern128
6.4.3 Realisierung von Regelstreckenmodellen129
6.4.3.1 Vorbemerkung129
6.4.3.2 Motoren129
6.4.3.3 Getriebe132
6.4.3.4 Fahrdynamiksysteme134
6.4.3.5 Diskussion von Implementierungsansätzen136
6.4.3.6 Make or Buy137
6.4.4 Sensor- und Aktormodelle138
6.4.5 Modelle mechatronischer Fahrzeugsubsysteme139
6.4.6 Schnittstellen zur Signalmanipulation139
6.4.7 Integrationsverfahren140
6.5 Periphere Prozesse141
6.5.1 Modellparametrierung142
6.5.2 Versionsmanagement142
7 Test-Operations144
7.1 Testen in der Serienentwicklung144
7.1.1 Phasen der Entwicklung144
7.1.1.1 A-Muster145
7.1.1.2 B-Muster145
7.1.1.3 C-Muster145
7.1.1.4 D-Muster145
7.1.2 Test-Automatisierungsgrade146
7.1.2.1 Manuelle Tests146
7.1.2.2 Semi-automatisierte Tests146
7.1.2.3 Vollautomatisierte Tests146
7.1.3 Die Rolle des Lastenhefts in der Praxis147
7.1.4 Kategorisierung in der Teststrategie147
7.1.5 Testspezifikation149
7.1.6 Testfallimplementierung151
7.1.6.1 Testwerkzeug151
7.1.6.2 Effizienzsteigerung durch Wiederverwendung von Testprogrammen153
7.1.7 Testergebnisse154
7.1.8 Fehlerverfolgung156
7.2 Testen in der Serienbetreuung157
8 Automatisiertes Testen im Nutzfahrzeugbereich160
8.1 Hinführung160
8.2 Anforderungen an Nutzfahrzeuge aus Kundensicht160
8.2.1 Wirtschaftlichkeit160
8.2.2 Zuverlässigkeit161
8.2.3 Sicherheit162
8.2.4 Funktionalität162
8.3 Besonderheiten der Nutzfahrzeugindustrie163
8.3.1 Gesetzgebung163
8.3.2 Produktzyklen163
8.3.3 Fahrzeugvarianten164
8.3.4 Globalisierung165
8.4 Besonderheiten der Nutzfahrzeugelektronik166
8.4.1 Gesamtfahrzeug166
8.4.2 Antriebstrang167
8.4.2.1 Motor167
8.4.2.2 Getriebe168
8.4.2.3 Bremssystem168
8.4.3 Telematik169
8.4.4 Fahrerassistenzsysteme169
8.4.5 Omnibusse170
8.4.6 Transporter171
8.5 Testen von Nutzfahrzeugelektronik171
8.5.1 Testautomatisierung172
8.5.2 Testprozesse174
8.5.3 Betreibermodelle175
8.5.4 Wirtschaftlichkeit176
8.6 Ausblick176
9 Lebensdauertests und Befunden während der Produktion178
9.1 Einleitung178
9.2 Lebensdaueranforderungen an das Produkt179
9.2.1 Hinführung179
9.2.2 Normen nach ISO und DIN EN179
9.2.2.1 Thermisch/klimatische Belastungen (ISO 16 750-4)180
9.2.2.2 Mechanische Belastungen nach ISO 16 750-3181
9.2.2.3 Chemische Belastungen nach ISO 16 750-5181
9.2.2.4 Elektrische Belastungen nach ISO 16 750-2182
9.3 Schadteilanalyse185
9.3.1 Ziel der Schadteilanalyse185
9.3.2 Grundvoraussetzungen186
9.3.3 Vorgehensweise186
9.3.4 Hilfsmittel187
9.3.5 Teileprüfungen in realitätsnahem Umfeld.187
9.3.6 Maßnahmen und Bericht188
9.3.7 Zusammenfassung188
10 Testen als globale Aufgabe190
10.1 Einleitung190
10.2 Herausforderungen des Testens als globale Aufgabe194
10.3 Virtuelle Test-Center195
10.3.1 Das Konzept Virtueller Test-Center (ViT)195
10.3.2 Zu beachtende Prozess-Aspekte199
10.3.3 Zu beachtende technologische Aspekte200
10.3.4 Mehrwert durch Virtuelle Test-Center202
11 Ausblick204
11.1 Eine kleine Geschichte der Automobilelektronik204
11.2 Paradigmenwechsel und Schwerpunkte in der Automobilelektronik205
11.2.1 Funktionsvielfalt und Zuverlässigkeit205
11.2.2 CO2-Reduktion, Kraftstoffkosten und nachhaltige Mobilität206
11.3 Schwerpunkt Neue Technologien207
11.3.1 Elektronikplattformen als Hochleistungsrechnerverbund207
11.3.2 Innovative Sensorik207
11.3.3 Elektrifizierte Aktuatorik208
11.3.4 Infotainment als stärkste Wachstumsdomäne208
11.3.5 Auswirkungen auf das Testen209
11.4 Schwerpunkt Standardisierung210
11.5 Schwerpunkt Kunden, Märkte und Fahrzeugsegmente211
11.6 Schwerpunkt Globale Wertschöpfung212
11.7 Schwerpunkt Nachhaltige Mobilität213
11.8 Fazit für das automatisierte Testen eingebetteter Systeme214
Anhang216
Definitionen218
Abbildungsverzeichnis223
Abkürzungen225
Literaturverzeichnis226
Vertiefende Veröffentlichungen der Autoren229
Relevante Standards und Normen231
Die Autoren232
Index236

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