Automatisiertes Testen Eingebetteter Systeme in der Automobilindustrie. (eBook)

Eric Sax (Autor)

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2008 | 1. Auflage
238 Seiten
Carl Hanser Fachbuchverlag
978-3-446-41901-8 (ISBN)

Infos

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.

Autor

Dr. Eric Sax, Hrsg. leitet bei der MBtechnology GmbH das Leistungsfeld Test-Engineering; eine Abteilung, die sich mit den Aufgaben rund um Steuergerätetests vom Modell bis ins Fahrzeug beschäftigt.

Inhalt

Inhaltsverzeichnis 12
1 Bedeutung des Testens in der Automobilindustrie 20
1.1 Motivation 20
1.2 Testen im Entwicklungsprozess 21
1.2.1 Entwicklung nach dem V-Modell 21
1.2.2 Validierung und Verifikation im Lebenszyklus 24
1.3 Automatisiertes Testen 24
1.3.1 Messen , Prüfen , Erproben , Testen 24
1.3.2 White-, Grey-, und Black-Box-Test 25
1.3.3 Konkrete Testaktivitäten im Entwicklungsprozess 26
1.3.3.1 Model-/SW-Testing 27
1.3.3.2 Steuergeräte-Test 27
1.3.3.3 Integrations-Test im Labor 28
1.3.3.4 Testen im Fahrzeug 29
1.3.3.5 Befundung 29
1.3.4 Abhängigkeit von der Fahrzeug-Domäne 30
2 Der Testprozess 32
2.1 Prozesse – Bremse oder Motor beim Testen? 32
2.2 Wozu Prozesse ? 33
2.3 Prozesse in der Projektpraxis 34
2.3.1 Rollen im Testprozess 37
2.3.2 Interne Prozesse 39
2.3.2.1 Schnittstellen 40
2.3.2.2 Arbeitsprodukte 40
2.3.3 Übergeordnete Prozesse 43
2.3.3.1 Prozessschnittstellen 44
2.3.3.2 Freigabekonzept und Metriken 44
2.3.3.3 Kommunikationskonzept 45
2.3.3.4 Gesamtteststrategie und Testharmonisierung 45
2.3.3.5 Einbettung in Querschnittsprozesse 46
2.4 Prozesseinführung 48
2.4.1 Werkzeuge zur Prozesseinführung 49
2.4.1.1 Bestandteile eines Prozesswerkzeugs 49
2.4.1.2 Grundlegende Anforderungen an ein Prozesswerkzeug 51
2.4.2 Etablierung neuer Testprozesse 52
2.4.2.1 Analyse und Bewertung von Testprojekten 53
2.4.2.2 Durchführung von Prozessverbesserungen 54
2.5 Nächste Schritte 56
3 Analyse, Bewertung und Verbesserung von Testprozessen 58
3.1 Einleitung 58
3.2 ISO/IEC 15 504-2 zur Analyse und Bewertung von Prozessen 58
3.3 Die Anwendung der ISO/IEC 15 504-2 61
3.4 Das Prozessreferenzmodell TP5 62
3.4.1 Phasen von TP5 63
3.4.2 Prozesse von TP5 64
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 Testprozessen 68
3.5 Weitere Modelle zur Analyse und Bewertung von Prozessen 69
3.5.1 Bewertung bestehender Modelle 70
3.5.2 TPI® automotive 71
3.5.2.1 Testprozesse in TPI® automotive 73
3.5.2.2 Bewertung 74
3.5.3 Automotive SPICE™ 75
3.5.4 CMMI® 76
3.6 Bewertung bestehender Modelle 77
4 Test Automatisierung im Labor 80
4.1 Generischer Aufbau 80
4.1.1 Testobjekt 81
4.1.1.1 Formen von Testobjekten 81
4.1.1.2 Zugangspunkte 82
4.1.1.3 Design for Testability 83
4.1.2 Testbett 84
4.1.2.1 Schnittstelle zum Testobjekt 85
4.1.2.2 Schnittstelle zur Systemsteuerung 85
4.1.2.3 Automationskern 85
4.1.3 Systemsteuerung 87
4.1.3.1 Interaktive Steuerung 88
4.1.3.2 Signale, Datagramme, Datenströme 88
4.1.3.3 Steuerung der Testautomation 89
4.1.3.4 Projektverwaltung 90
4.1.3.5 Werkzeuge zur Testsystemsteuerung 91
4.2 Die Technologien Software- und Model-in-the-Loop 92
4.2.1 Model-in-the-Loop 93
4.2.2 Software-in-the-Loop 93
4.3 Die Technologie Hardware-in-the-Loop 94
4.3.1 Kabelsatz 96
4.3.2 Elektrische Fehlersimulation 96
4.3.3 Komponentensimulation 98
4.3.3.1 Elektrische Lastsimulation 98
4.3.3.2 Signalkonditionierung 98
4.3.3.3 Beispiel 98
4.3.4 Ein- und Ausgabeschicht 99
4.3.5 Diagnose 100
4.3.6 Design-for-Testability 100
4.3.6.1 CAN Calibration Protocol (CCP) 100
4.3.6.2 Universal Measurement and Calibration Protocol (XCP) 101
4.3.6.3 Hardwaremanipulation 101
4.3.7 Echtzeitsysteme 101
4.3.7.1 Echtzeitkriterium 102
4.3.7.2 Latenzzeit 102
4.3.7.3 Überlegungen zur Wahl der Periodendauer 102
5 Testen im Fahrzeug 104
5.1 Bedeutung und Ziel des Fahrzeugtests 104
5.2 Testinhalte 105
5.3 Testablauf 105
5.4 Automatisierungsgrad 106
5.4.1 Ziel 106
5.4.2 Automatisierung und Interaktion 107
5.5 Herausforderungen des Fahrzeugtests gegenüber dem Labortest 108
5.6 Tools 110
5.6.1 Messmittel 110
5.6.2 Testmittel 110
6 Einsatz von Simulationsmodellen beim Test elektronischer Steuergeräte 114
6.1 Hinführung 114
6.2 Modell und Simulation 114
6.2.1 Begriffe 114
6.2.2 Festlegung der Modellgüte 115
6.3 HiL-Simulationsmodelle – Anforderungsanalyse 116
6.3.1 Einfluss der Integrationsstufe 116
6.3.2 Adäquate Nachbildung relevanter Regelstrecken 117
6.3.2.1 Abhängigkeit der erforderlichen Modellgenauigkeitvon der Integrationsstufe 118
6.3.2.2 Domänenspezifische Bedeutung 119
6.3.3 Abbildung von Sensoren und Aktoren 119
6.3.4 Nachbildung umgebender mechatronischer Fahrzeugsubsysteme – Restbussimulation 120
6.3.5 Schnittstellen für interaktives und automatisiertes Testen 122
6.3.6 Echtzeitfähigkeit 123
6.3.7 Änderungsfreundlichkeit 125
6.4 Realisierung 126
6.4.1 Modellstruktur 126
6.4.2 Trennung von Struktur und Parametern 128
6.4.3 Realisierung von Regelstreckenmodellen 129
6.4.3.1 Vorbemerkung 129
6.4.3.2 Motoren 129
6.4.3.3 Getriebe 132
6.4.3.4 Fahrdynamiksysteme 134
6.4.3.5 Diskussion von Implementierungsansätzen 136
6.4.3.6 Make or Buy 137
6.4.4 Sensor- und Aktormodelle 138
6.4.5 Modelle mechatronischer Fahrzeugsubsysteme 139
6.4.6 Schnittstellen zur Signalmanipulation 139
6.4.7 Integrationsverfahren 140
6.5 Periphere Prozesse 141
6.5.1 Modellparametrierung 142
6.5.2 Versionsmanagement 142
7 Test-Operations 144
7.1 Testen in der Serienentwicklung 144
7.1.1 Phasen der Entwicklung 144
7.1.1.1 A-Muster 145
7.1.1.2 B-Muster 145
7.1.1.3 C-Muster 145
7.1.1.4 D-Muster 145
7.1.2 Test-Automatisierungsgrade 146
7.1.2.1 Manuelle Tests 146
7.1.2.2 Semi-automatisierte Tests 146
7.1.2.3 Vollautomatisierte Tests 146
7.1.3 Die Rolle des Lastenhefts in der Praxis 147
7.1.4 Kategorisierung in der Teststrategie 147
7.1.5 Testspezifikation 149
7.1.6 Testfallimplementierung 151
7.1.6.1 Testwerkzeug 151
7.1.6.2 Effizienzsteigerung durch Wiederverwendung von Testprogrammen 153
7.1.7 Testergebnisse 154
7.1.8 Fehlerverfolgung 156
7.2 Testen in der Serienbetreuung 157
8 Automatisiertes Testen im Nutzfahrzeugbereich 160
8.1 Hinführung 160
8.2 Anforderungen an Nutzfahrzeuge aus Kundensicht 160
8.2.1 Wirtschaftlichkeit 160
8.2.2 Zuverlässigkeit 161
8.2.3 Sicherheit 162
8.2.4 Funktionalität 162
8.3 Besonderheiten der Nutzfahrzeugindustrie 163
8.3.1 Gesetzgebung 163
8.3.2 Produktzyklen 163
8.3.3 Fahrzeugvarianten 164
8.3.4 Globalisierung 165
8.4 Besonderheiten der Nutzfahrzeugelektronik 166
8.4.1 Gesamtfahrzeug 166
8.4.2 Antriebstrang 167
8.4.2.1 Motor 167
8.4.2.2 Getriebe 168
8.4.2.3 Bremssystem 168
8.4.3 Telematik 169
8.4.4 Fahrerassistenzsysteme 169
8.4.5 Omnibusse 170
8.4.6 Transporter 171
8.5 Testen von Nutzfahrzeugelektronik 171
8.5.1 Testautomatisierung 172
8.5.2 Testprozesse 174
8.5.3 Betreibermodelle 175
8.5.4 Wirtschaftlichkeit 176
8.6 Ausblick 176
9 Lebensdauertests und Befunden während der Produktion 178
9.1 Einleitung 178
9.2 Lebensdaueranforderungen an das Produkt 179
9.2.1 Hinführung 179
9.2.2 Normen nach ISO und DIN EN 179
9.2.2.1 Thermisch/klimatische Belastungen (ISO 16 750-4) 180
9.2.2.2 Mechanische Belastungen nach ISO 16 750-3 181
9.2.2.3 Chemische Belastungen nach ISO 16 750-5 181
9.2.2.4 Elektrische Belastungen nach ISO 16 750-2 182
9.3 Schadteilanalyse 185
9.3.1 Ziel der Schadteilanalyse 185
9.3.2 Grundvoraussetzungen 186
9.3.3 Vorgehensweise 186
9.3.4 Hilfsmittel 187
9.3.5 Teileprüfungen in realitätsnahem Umfeld. 187
9.3.6 Maßnahmen und Bericht 188
9.3.7 Zusammenfassung 188
10 Testen als globale Aufgabe 190
10.1 Einleitung 190
10.2 Herausforderungen des Testens als globale Aufgabe 194
10.3 Virtuelle Test-Center 195
10.3.1 Das Konzept Virtueller Test-Center (ViT) 195
10.3.2 Zu beachtende Prozess-Aspekte 199
10.3.3 Zu beachtende technologische Aspekte 200
10.3.4 Mehrwert durch Virtuelle Test-Center 202
11 Ausblick 204
11.1 Eine kleine Geschichte der Automobilelektronik 204
11.2 Paradigmenwechsel und Schwerpunkte in der Automobilelektronik 205
11.2.1 Funktionsvielfalt und Zuverlässigkeit 205
11.2.2 CO2-Reduktion, Kraftstoffkosten und nachhaltige Mobilität 206
11.3 Schwerpunkt Neue Technologien 207
11.3.1 Elektronikplattformen als Hochleistungsrechnerverbund 207
11.3.2 Innovative Sensorik 207
11.3.3 Elektrifizierte Aktuatorik 208
11.3.4 Infotainment als stärkste Wachstumsdomäne 208
11.3.5 Auswirkungen auf das Testen 209
11.4 Schwerpunkt Standardisierung 210
11.5 Schwerpunkt Kunden, Märkte und Fahrzeugsegmente 211
11.6 Schwerpunkt Globale Wertschöpfung 212
11.7 Schwerpunkt Nachhaltige Mobilität 213
11.8 Fazit für das automatisierte Testen eingebetteter Systeme 214
Anhang 216
Definitionen 218
Abbildungsverzeichnis 223
Abkürzungen 225
Literaturverzeichnis 226
Vertiefende Veröffentlichungen der Autoren 229
Relevante Standards und Normen 231
Die Autoren 232
Index 236

Textauszug

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.

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 1.1.2008
• Verlagsort: München
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Technik ► Elektrotechnik / Energietechnik
• Themenwelt: Technik ► Maschinenbau
• Themenwelt: Wirtschaft ► Betriebswirtschaft / Management ► Logistik / Produktion
• Themenwelt: Wirtschaft ► Betriebswirtschaft / Management ► Unternehmensführung / Management
• Schlagworte: Automobilelektronik • Embedded Systems • Testverfahren
• ISBN-10: 3-446-41901-2 / 3446419012
• ISBN-13: 978-3-446-41901-8 / 9783446419018