Automotive Software Engineering (eBook)

Grundlagen, Prozesse, Methoden und Werkzeuge effizient einsetzen

Jörg Schäuffele, Thomas Zurawka (Autoren)

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2010 | 4. Aufl. 2010
XIV, 339 Seiten
Vieweg & Teubner (Verlag)
9783834893680 (ISBN)

Infos

Nahezu alle Funktionen des Fahrzeugs werden inzwischen elektronisch gesteuert, geregelt oder überwacht. Die Realisierung von Funktionen durch Software bietet einzigartige Freiheitsgrade beim Entwurf. In der Fahrzeugentwicklung müssen jedoch Randbedingungen wie hohe Zuverlässigkeits- und Sicherheitsanforderungen, vergleichsweise lange Produktlebenszyklen, begrenzte Kosten, verkürzte Entwicklungszeiten und zunehmende Variantenvielfalt berücksichtigt werden.
Dieses Buch enthält Grundlagen und praktische Beispiele zu Prozessen, Methoden und Werkzeugen, die zur sicheren Beherrschbarkeit von elektronischen Systemen und Software im Fahrzeug beitragen. Dabei stehen die elektronischen Systeme des Antriebsstrangs, des Fahrwerks und der Karosserie im Vordergrund. In allen relevanten Kapiteln wurde die aktuelle Thematik AUTOSAR integriert.



Dipl.-Ing. Jörg Schäuffele war Mitarbeiter der BMW AG und der ETAS GmbH. Er ist Produktmanager bei der Vector Informatik GmbH.
Dr.-Ing. Thomas Zurawka war langjähriger Geschäftsführer der ETAS GmbH sowie leitender Direktor der Robert Bosch GmbH. Er ist Gesellschafter und Geschäftsführer der SYSTECS Informationssysteme GmbH.

Inhalt

Zur Bedeutung von Software im Automobil 5
Standardisierung von Software und Entwicklungsmethoden 5
Vom Kostentreiber zum Wettbewerbsvorteil 5
Ausbildung als Chance und Herausforderung 5
Vorwort zur 4. Auflage 6
Beispiele aus der Praxis 7
Leserkreis 7
Danksagungen 7
Inhaltsverzeichnis 9
1 Einführung und Überblick 14
1.1 Das System Fahrer-Fahrzeug-Umwelt 15
1.1.1 Aufbau und Wirkungsweise elektronischer Systeme 15
1.1 .2 Elektronische Systeme des Fah rzeugs und der Umwelt 18
1.2 Überblick über die elektronischen Systeme des Fahrzeugs 19
1.2.1 Elektronische Systeme des Antriebsstrangs 21
1.2.1.1 Benutzerschnittstellen und Sollwertgeber 21
1.2.1.2 Sensoren und Aktuatoren 21
1.2.1.3 Software-Funktionen 21
1.2.1.4 Bauraum 22
1.2.1.5 Varianten und Skatierbarkeit 22
1.2.2 Elektronische Systeme des Fahrwerks 22
1.2.2.1 Benutzerschnittstellen und Sollwertgeber 23
1.2.2.2 Sensoren und Aktuatoren 23
1.2.2.3 Software-Funktionen 24
1.2.2.4 Bauraum 24
1.2.2.j Varianten und Skalierbarkeit 24
1.2.3Elektronische Systeme der Karo sserie 24
1.2.3.1 Benutzerschnittstellen und Sollwertgeber 25
1.2.3.2 Sensoren und Aktuatoren 25
1.2.3.3 Software-Funktionen 25
1.2.3.4 Bauraum 26
1.2.3.5 Varianten und Skalierbarkeit 26
1.2.4 Multi-Media-Systeme 26
1.2.5 Verteilte und ver netzte elekt ro nische Systeme 27
1.2.6 Zusammenfassung und Ausblick 28
1.3 Überblick über die logische Systemarchitekt ur 29
1.3.1 Funktions- und Steuergerätenetzwerk des Fahrzeugs 29
1.3.2 Logische Systemarchitektur für Steuerungs-Regelungs- und Überwachungssysteme 30
1.4 Prozesse in der Fahrzeugentwicklung 31
1.4.1 Überblick über die Fahrzeugentwicklung 31
1.4.2 Überblick über die Entwicklung von elektronischen Systemen 32
1.4.2.1 Trend von der Hardware zur Software 32
1.4.2.2 Kosten 33
1.4.2.3 Lange Produktlebenszyklen 33
1.4.2.4 Hohe und steigende Anforderungen an die Steherneit 34
1.4.3 Kernprozess zur Entwicklung von elektronischen Systemen und Software 35
1.4.4 Unterstützungsprozesse zur Entwicklung von elektronischen Systemen und Software 37
1.4.4.1 Kunden-Liejeranten-BezieJllIngen 38
1.4.4.2 Simultaneaus Engineering und verschiedene Entwicklungsumgehungen 38
1.4.5 Produktion und Service von elektronischen Systemen und Software 40
1.5 Methoden und Werkzeuge für die Entwicklung von Software für elektronische Systeme 40
1.5.1 Modellbasierte Entwicklung 41
1.5.2 Integrierte Qualitätssicherung 41
1.5.2.1 Richtlinien zur Qualitätssicherung 42
1.5.2.2 Maßnahmen zur Quatitatsprafung. Vatidienmg und Verifikation 42
1.5.3 Reduzierung des Entwicklungsrisikos 44
1.5.3.1 Frühzeitige Validierung von Software-Funktionen 44
1.5.3.2 Wiederverwendung von Software-Funktionen 45
1.5.4 Standardisierung und Automatisierung 45
1.5.4.1 Standardisierung 45
1.5.4.2 Automatisierung 46
1.5.5 Entwick lungsschritte im Fahrzeug 48
2 Grundlagen 49
2.1 Steuerungs- und regelungstechnische Systeme 49
2.1.1 Modellbildung 49
2.1.2 Blockschattbüder 50
2.2 Diskrete Systeme 54
2.2.1 Zeltdiskrete Systeme und Signale 55
2.2.2 Wertdiskrete Systeme und Signale 56
2.2.3 Zeit- und wertdiskrete Systeme und Signale 57
2.2.4 Zustandsautomaten 57
2.3 Eingebettete Systeme 59
2.3.1 Aufbau von Mikrocontrollern 60
2.3.2 Speichertechnologien 62
2.3.2.1 Schreib-lese-Speicher 63
2.3.2.2 Nicht läschbare Festwertspeicher 63
2.3.2.3 Wiederbeschreibbare Festwertspeicher 64
2.3.3 Programmierung von Mikrocontrollern 65
2.3.3.1 Programm- und Datenstand 65
2.3.3.2 Arbeitsweise von Mikrocontrollern 65
2.3.3.3 Hauptoperationen von Mikroconrrollern 66
2.3.3.4 Architektur und Bef ehlssalz von Mikroprozessoren 67
2.3.3.5 Architektur von Ein- und Ausgabeeinheuen 70
2.4 Echtzeitsysteme 72
2.4.1 Festlegung von Tasks 72
2.4.2 Festlegung von Echtzeitanforderungen 74
2.4.2.1 Aktivierungs- und Deadline-Zeitpunkt einer Taste 74
2.4.2.2 Harte und weiche Echtzeitariforderungen 75
2.4.2.3 Festlegung von Prozessen 76
2.4.3 Zustände von Tasks 76
2.4.3.1 Basis-Zustandsmodell für Tasks nach AUTOSAR-OS und OSEK-OS 76
2.4.3.2 Erweitertes Zustandsmodell für Tasks nach AUTOSAR-OS und OSEK-OS 77
2.4.4 Strategien für die Zuteilung des Prozessors 78
2.4.4.1 Zuteilung nach der Reihenfolge 79
2.4.4.2 Zuteilung nach einer Priorität 79
2.4.4.3 Zuteilung nach einer kombinierten Reihenfolge-Prioritäts-Strategie 79
2.4.4.4 Präemptive Zuteilung 80
2.4.4.5 Nichtpräempttve Zuteilung 80
2.4.4.6 Ereignis- und zeitgesteuerte Zuteilungsstrategien 81
2.4.5 Aufbau von Echtzeitbetriebssystemen 83
2.4.6 Interaktion zwischen Tasks 83
2.4.6.1 Synchronisation 84
2.4.6.2 Kooperation 85
2.4.6.3 Kommunikation 87
2.4.6.4. Interaktion zwischen Tasks in der logischen Systemarchitektur 89
2.5 Verteilte und vernetzte Systeme 89
2.5.1 Logische und technische Systemarchitektur 92
2.5.2 Festlegung der logischen Kommunikationsbeziehungen 93
2.5.2.1 Client-Server-Modell 93
2.5.2.2 Sender-Receiver-Modell 93
2.5.3 Fesrlegung der technischen Netzwerktopologie 95
2.5.3.1 Stermopologie 95
2.5.3.2 Ringtopologie 96
2.5.3.3 Linientopologie 96
2.5.4 Festlegung von Nachrichten 96
2.5.4.1 Adressierung 97
2.5.4.2 Kommunikationsmatrix 97
2.5.5 Aufbau der Kommunikation und des Netzwerkmanagements 97
2.5.5.1 Kommunikation nach AUTOSAR und OSEK 99
2.5.5.2 Netzwerkmanagement nach AUTOSAR und OSEK 100
2.5.6 Strategien für die Zuteilung des Busses 101
2.5.6.1 Zentral oder dezentral realisierte Strategie für den Buszugriff 102
2.5.6.2 Gesteuerte oder ungesteuerte Strategie für den Buszugriff 102
2.5.6.3 Ereignis- lind zeitgesteuerte Zugriffsstrategien 103
2.6 Zuverlässigkeit, Sicherheit, Überwac hung und Diagnose von Systemen 103
2.6.1 Grundbegriffe 104
2.6.2 Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit von Systemen 105
2.6.2.1 Definition der Zuverlässigkeitsfunktion R(t) und der Ausfallrate .(t) 105
2.6.2.2 Definition der mittleren ausfallfreien Arbeitszeit MTTF 108
2.6.2.3 Definition der mittleren Ausfallzeit MTTR 108
2.6.2.4 Definition der mittleren Verfügbarkeit 109
2.6.3 Sicherheit von Systemen 109
2.6.3.1 Definition von Begriffen der Sicherheitstechnik 109
2.6.3.2 Ermittlung des Risikos 111
2.6.4 Überwach und und Diagnose von Systemen 112
2.6.4.1 Überwachung 112
2.6.4.2 Fehlererkennung 113
2.6.4.3 Fehlerbehandlung 114
2.6.4.4 Sicherheitslogik 115
2.6.4.5 Funktionale Sicherheit bei Software 116
2.6.5 Aufbau des Überwachungssystems elektronischer Steuergeräte 116
2.6.5.1 Funktionen zur Überwachung des Mikrocontrollers 117
2.6.5.2 Funktionen zur Überwachung der Sollwertgeber. Sensoren, Aktuatoren und der Steuerungs- und Regelungsfunktionen 118
2.6.6 Aufbau des Diagnosesystems elektronischer Steuergeräte 119
2.6.6.1 Offboard-Diagnosefunktionen 119
2.6.6.2 Onboard-Diagnosefunktionen 119
2.6.6.3 Sottwengeber- und Sensordiagnosefunktionen 120
2.6.6.4 Aktuatordiagnosefunktionen 121
2.6.6.5 Fehlerspeichermanager 122
2.6.6.6 Offboard-Diagnosekommunikation 123
2.6.6.7 Modellbasierte Fehlererkennung 123
2.7 Steuergerätenetzwerke 124
3 Unterstützungsprozesse zur Entwicklung von elektronischen Systemen und Software 126
3.1 Grundbegriffe der Systemtheorie 126
3.2 Vorgehensmodelle und Standards 129
3.3 Konfigurationsmanagement 131
3.3.1 Produkt und Lebenszyklus 131
3.3.2 Varianten und Skalierbarkeit 132
3.3.3 Versionen und Konfigurationen 133
3.4 Projektmanagement 136
3.4.1 Projektplanung 136
3.4.1.1 Qualitätsplanung 137
3.4.1.2 Kostenplanung 137
3.4.1.3 Terminplanung 138
3.4.1.4 Rollen und Aufgabengebiete in der Entwicklung 140
3.4.2 Projektverfolgung und Risikomanagement 141
3.5 Lieferantenman agement 142
3.5.1 System- und Komponentenverantwortung 142
3.5.2 Schnittstellen für die Spezifikation und Integration 143
3.5.3 Festlegung des firmenübergreifenden Entwicklungsprozesses 143
3.6 Anforderungsmanagement 145
3.6.1 Erfassen der Benutzeranforderungen 145
3.6.2 Verfolgen von Anforderungen 149
3.7 Qualitätssicherung 149
3.7.1 Integrations- und Testschritte 150
3.7.2 Maßnahmen zur Qualltätsstcherung von Software 151
4 Kernprozess zur Entwicklung von elektronischen Systemen und Software 152
4.1 Anforderungen und Randbedingungen 153
4.1.1 System- und Komponentenverantwortung 153
4.1.2 Abstimmung zwischen System- und Software-Entwicklung 154
4.1.3 Modellbasierte Software-Entwicklung 156
4.2 Grundbegriffe 156
4.2.1 Prozesse 156
·1.2.2 Methoden und Werkzeuge 157
4.3 Analyse der Benutzeranforderungen und Spezifikation derlogischen Systemarchitektur 158
4.4 Analyse der logischen Systemarchitektur und Spezifikation der technischen Systemarchitektur 161
4.4.1 Analyse und Spezifikation steuerungs- und regelungstechnischer Systeme 165
4.4.2 Analyse und Spezifikation von Echtzeitsystemen 166
4.4.3 Analyse und Spezifikation verteilter und vernetzrer Systeme 167
4.4.4 Analyse und Spezifikation zuvertässtger und sicherer Systeme 168
4.5 Analyse der Software-Anforderungen und Spezifikation der Software-Architektur 169
4.5.1 Spezifikation der Software-Komponenten und ihrer Schnittstellen 169
4.5.1.1 Spezifikation der Onboard-Schnittstellen 170
4.5.1.2 Spezifikation der Offboard-Schnittstellen 170
4.5.2 Spezifikation der Software-Schichten 171
4.5.3 Spezifikation der Betriebszustände 173
4.6 Spezifikation der Software-Komponenten 174
4.6.1 Spezifikation des Datenmodells 175
4.6.2 Spezifikation des Verhaltensmodells 176
4.6.2.1 Spezifikation des Datenflusses 176
4.6.2.2 Spezifikation des Kontrollflusses 177
4.6.3 Spezifikation des Echtzeitmodells 178
4.6.3.1 Zustandsabhängiges. reaktives Ausfühmngsmodell 178
4.6.3.2 Zustandsunabhängiges, reaktives Ausführungsmodell 179
4.7 Design und Implementierung der Software-Komponenten 180
4.7.1 Berücksichtigung der geforderten nichtfunktionalen Produkteigenschaften 181
4.7.1.1 Unterscheidung zwischen Programm- und Datenstand 181
4.7.1.2 Beschränkung der Hardware-Ressourcen 181
4.7.2 Design und Implementierung des Datenmodells 183
4.7.3 Design und Implementierung des Verhaltensmodells 184
4.7.4 Design und Implementierung des Echtzeitmodells 185
4.8 Test der Software-Komponenten 185
4.9 Integration der Software-Komponenten 186
4.9.1 Erzeugung des Programm- und Datenstands 187
4.9.2 Erzeugung der Bcschretbungsdatelen 188
4.9.3 Erzeugung der Dokumentation 189
4.10 Integrationstest der Software 190
4.11 Integration der Systemkomponenten 191
4.11.1 Integration von Software und Hardware 191
4.11.1.1 Download 191
4.11.1.2 Flash-Programmierung 192
4.11.2 Integration von Steuergeräten, Sollwertgebern, Sensoren und Aktuatoren 192
4.12 Integrationstest des Systems 194
4.13 Kalibrierung 197
4.14 System- und Akzeptanztest 198
5 Methoden und Werkzeuge in der Entwicklung 200
5.1 Offboard-Schnittstelle zwischen Steuergerät und Werkzeug 201
5.2 Analyse der logischen Systemarchitektur und Spezifikation der technischen Systemarchitektur 203
5.2.1 Analyse und Spezifikation steuerungs- und regelungstechnischer Systeme 203
5.2.2 Analyse und Spezifikation von Echtzeitsystemen 207
5.2.2.1 Zuteilbarkeitsanalyse 209
5.2.2.2 Verifikation der Zuteilbarkeit durch Messungen 212
5.2.2.3 Überwachung und Behandlung von Deadline-Verletzungen im Betriebssystem 212
5.2.3 Analyse und Spezifikation verteilter und vernetzter Systeme 213
5.2.4 Analyse und Spezifikation zuverlässiger und sicherer Systeme 218
5.2.4.1 Ausfallratenanalyse und Berechnung der Zuverlässigkeitsfunktion 218
5.2.4.2 Sicherheits- und Zuverlässigkeitsanalyse für das System 221
5.3 Spezifikation von Software-Funktionen und Validierung der Spezifikation 225
5.3.1 Spezifikation der Software-Architektur und der Software-Komponenten 227
5.3.1.1 Objektbasierte Modellierung der Software-Architektur 227
5.3.1.2 Spezifikation der Schnittste llen zum Echtzeitbetriebssystem mit Modulen 229
5.3.1.3 Spezifikation von wiederverwendbaren Software-Komponenten mit Klassen 230
5.3.2 Spezifikatio n des Datenmodells 231
5.3.3 Spezifikation des Verhaltensmodells mit Blockdiagrammen 231
5.3.3.1 Spezifikation arithmetischer Funktionen 231
5.3.3.2 Spezifikation Bootescher Funkttonen 234
5.3.4 Spezifikation des Verhaltensmodells mit Entscheidungstabellen 234
5.3.5 Spezifikation des Verhaltensmodells mit Zustandsautomaten 237
5.3.5.1 Spezifikation flacher Zustandsautomaten 237
5.3.5.2 Spezifikation von Übergängen mit Verzweigungen 240
5.3.5.3 Spezifikation hierarchischer Zustandsautomaten 241
5.3.6 Spezifikation des Verhaltensmodells mit Programmiersprachen 242
5.3.7 Spezifikation des Echtzeitmodells 242
5.3.8 Validierung der Spezifikation durch Simulation und Rapid-Prototyping 242
5.3.8.1 Simulation 244
5.3.8.2 Rapid-Prototyping 245
5.3.8.3 Horizontale und vertikale Prototypen 246
5.3.8.4 Zielsystemidentische Prototypen 250
5.3.8.5 Wegwerf- und evolutionäre Prototypen 251
5.3.8.6 Verifikation des Steuergeräts mit Referenzprototyp 252
5.4 Design und Implementierung von Software-Funktionen 254
5.4.1 Berücksichtigung der geforderten nichtfunktionalen Produkteigenschaften 254
5.4.1.1 Laufzeitoptimierung durch Berücksichtigung unterschiedlicher Zugriffszeiten auf verschidene Speichersegmente 254
5.4.1.2 Laufzeitopumierung durch Aufteilung einer Software-Funktionauf verschiedene Tasks 255
5.4.1.3 Ressourcenoptimierung durch Alljieilung in Online- und Offline-Berechnungen 256
5.4.1.4 Ressourcenoptimierung durch Aufteilung in Onboard- und Offboard- Berechnungen 257
5.4.1.5 Ressourcenoptimierung bei Kennlinien und Kennfeldern 259
5.4.2 Design und Implementierung von Algorithmen in Festpunkt- und Gleitpunktarithmetik 262
5.4.2.1 Darstellung von Zahlen in digitalen Prozessoren 262
5.4.2.2 Rundungsfehler bei der Ganzzahldivision 265
5.4.2.3 Über- und Unterlaufbei der Addition, Subtraktion und Multiplikation 266
5.4.2.4 Schiebeoperationen 267
5.4.2.5 Behandlung von Überläufen und Unterläufen 267
5.4.2.6 Fehlerfortpflanzung bei Algorithmen in Festpunktarithmetik 269
5.4.2.7 Physikalischer Zusammenhang und Festpunktarithmetik 271
5.4.2.8 Physikalische Modellebene und Implementierungsebene 273
5.4.2.9 Einige Hinweise zur Implementierung in Festpunktarithmetik 274
5.4.2.10 Einige Hinweise zur Implementierung in Gleitpunktarithmetik 276
5.4.2.11 Modellierungs- und Implementierungsrichtlinien 277
5.4.3 Design und Implementierung der Software-Architektur 277
5.4.3.1 Basis- und Anwendungs-Software 277
5.4.3.2 Standardisierung von Software-Komponenten der Basis-Software 278
5.4.3.3 Konfiguration von standardisierten Software-Komponenten 279
5.4.4 Design und Implementierung des Datenmodells 281
5.4.4.1 Festlegung des Speichersegments 281
5.4.4.2 Einstellung von Datenvarianten durch Flash-Programmierung 282
5.4.4.3 Einstellung von Datenvarianten durch Korftgurationsparameter 282
5.4.4.4 Generierung von Datenstrukturen und Beschreibungsdateien 283
5.4.5 Design und Implementierung des Verhaltensmodells 284
5.5 Integration und Test von Software-Funktionen 287
5.5.1 Software-in-the-Loop-Simulationen 288
5.5.2 Laborfahrzeuge und Prüfstände 290
5.5.2.1 Prüfumgebung für ein Steuergerät 290
5.5.2.2 Inbetriebnahme und Prüfumgebung für Steuergerät, Sollwertgeber, Sensoren und Aktuatoren 292
5.5.2.3 Inbetriebnahme und Prüfulmgebumg für ein Steuergeratenetzwerk 293
5.5.2.4 Prüfstand 294
5.5.3 Experimental-. Prototypen- und Serienfahrzeuge 296
5.5.4 Design und Automatisierung von Experimenten 297
5.6 Kalibrierung von Software-Funktionen 298
5.6.1 Arbeitsweisen bei der Offline- und Online-Kalibrierung 299
5.6.2 Software-Update durch Flash-Programmierung 301
5.6.3 Synchrones Messen von Signalen des Mikrocontrollers und der Instrumentierung 302
5.6.4 Auslesen und Auswerten von Onboard-Diagnosedaten 302
5.6.5 Offline-verstellen von Parametern 303
5.6.6 Online-Verstellen von Parametern 304
5.6.7 Klassifizierung der Offboa rd-Schnittstellen für das Online-Verstellen 305
5.6.7.1 Serielle. seriennahe Schnittstelle mit internem CAL-RAM (Methode 1) 306
5.6.7.2 Serielle Entwicklungsschnittsteile mit internem CAL-RAM (Methode 2) 307
5.6.7.3 Parallele Entwicklungsschnittstelle mit internem CAL-RAM (Methode 3) 308
5.6.7.4 Serielle. seriennahe Sehntustelle mitzusätzlichem CAL-RAM (Methode 4) 308
5.6.7.5 Serielle Entwicklungssctmiustette mit zusätzlichem CAL-RAM (Methode 5) 309
5.6.7.6 Parallele Entwicklungsschnittstelle mit zusätzlichem CAL-RAM (Methode 6) 309
5.6.7.7 Protokolle für die Kanunnnikatian zwischen Kalibrierwerkzeugen und Mikrocontrollern 310
5.6.8 Management des C AL-RAM 310
5.6.8.1 CAL-RAM-Management bei ausreichenden Speicherressourcen 311
5.6.8.2 CAL-RAM-Management bei eingeschränkten Speicherressourcen 311
5.6.9 Management der Parameter und Datenstände 313
5.6.9.1 Parametrierung der binären Programm-/Datenstandsdatei 314
5.6.9.2 Parametrierung des Modells oder des Quelleodes und Optimierung 314
5.6.10 Design und Automatisierung von Experimenten 314
6 Methoden und Werkzeuge in Produktion und Service 315
6.1 Offboard-Diagnose 316
6.2 Parametrierung von Software-Funktionen 317
6.3 Software-Update durch Flash-Programmierung 318
6.3.1 Löschen und Programmieren von Flash-Speichern 319
6.3.2 Flash-Programmierung über die Oftboard-Diagnoseschnittstelle 319
6.3.3 Slcherheltsanforderungen 320
6.3.4 Verfügbarkeltsanforderungen 322
6.3.5 Auslagerung und Flash-Programmierung des Boot-Blocks 323
6.4 Inbetriebnahme und Prüfung elektronischer Systeme 325
7 Zusammenfassung und Ausblick 326
Literaturverzeichnis 328
Abkürzungsverzeichnis 333
Sachwortverzeichnis 335

Textauszug

1 Einführung und Überblick (S. 1)

Die Erfüllung steigender Kundenansprüche und strenger gesetzlicher Vorgaben hinsichtlich

• der Verringerung von Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemissionen, sowie

• der Erhöhung von Fahrsicherheit und Fahrkomfort ist untrennbar mit dem Einzug der Elektronik in modernen Kraftfahrzeugen verbunden.

Das Automobil ist dadurch zum technisch komplexesten Konsumgut geworden. Die Anforderungen an die Automobilelektronik unterscheiden sich jedoch wesentlich von anderen Bereichen der Konsumgüterelektronik. Insbesondere hervorzuheben sind :

• der Einsatz unter oft rauen und wechselnden Umgebungsbedingungen in Bezug auf Temperaturbereich, Feuchtigkeit, Erschütterungen oder hohe Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)

• hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit

• hohe Anforderungen an die Sicherheit und

• vergleichsweise sehr lange Produktlebenszyklen.

Diese Anforderungen müssen bei begrenzten Kosten , verkürzter Entwicklungszeit und zunehmender Variantenvielfalt in Produkte umgesetzt werden , die in sehr großen Stückzahlen hergestellt und gewartet werden können . Unter diesen Randbedingungen stellt die Umsetzung der zahlreichen Anforderungen an elektronische Systeme von Fahrzeugen eine Entwicklungsaufgabe von hohem Schwierigkeitsgrad dar.

In der Entwicklung von Fahrzeugelektronik ist neben der Beherrschung der zunehmenden Komplexität vor allem ein konsequentes Qualitäts-, Risiko - und Kostenmanagement eine wichtige Voraussetzung für den erfolgreichen Abschluss von Projekten.

Ein grundlegendes Verständnis der Anforderungen und Trends in der Fahrzeugentwicklung ist die wichtigste Voraussetzung, um geeignete Methoden für Entwicklung, Produktion und Service von elektronischen Systemen zu entwickeln und durch praxistaugliche Standards und Werkzeuge unterstützen zu können .

In diesem Übersichtskapitel erfolgt ausgehend von einer Analyse der aktuellen Situation eine Darstellung der zukünftigen Perspektiven und Herausforderungen. Neben der Organisation der interdisziplinären und firmenübergreifenden Zusammenarbeit müssen auch viele Zielkontlikte gelöst werden.

Nach einem Überblick über die elektronischen Systeme des Fahrzeugs und deren Funktionen folgt eine Einführung in Vorgehensweisen zur Entwicklung von elektronischen Systemen und Software für Fahrzeuge. Dabei müssen zahlreiche Wechselwirkungen zwischen der Systementwicklung in der Automobilindustrie (eng. Automotive Systems Engineering) und der Software- Entwicklung (engl. Automotive Software Engineering) beachtet werden .

Abschließend werden modell basierte Entwicklungsmethoden vorgestellt, welche die verschiedenen Aspekte berücksichtigen. In den weiteren Kapiteln des Buches erfolgt eine ausführliche Behandlung von Grundlagen, Prozessen, Methoden und Werkzeugen für Entwicklung, Produktion und Service von Software für die elektronischen Systeme von Fahrzeugen.

Der Schwerpunkt liegt dabei auf den Fahrzeugsubsystemen Antriebsstrang, Fahrwerk und Karosserie. Der Bereich der Multi-Media Systeme wird dagegen nicht behandelt.

1.1 Das System Fahrer-Fahrzeug-Umwelt

Das Ziel jeder Entwicklung ist die Fertigstellung einer neuen oder die Verbesserung einer vorhandenen Funktion des Fahrzeugs. Unter Funktionen werden dabei alle Funktionsmerkmale des Fahrzeugs verstanden. Diese Funktionen werden vom Benutzer, etwa dem Fahrer des Fahrzeugs, direkt oder indirekt wahrgenommen und stellen einen Wert oder Nutzen für ihn dar.

Die technische Realisierung einer Funktion, ob es sich also letztendlich um ein mechanisches, hydraulisches, elektrisches oder elektronisches System im Fahrzeug handelt, hat dabei zunächst eine untergeordnete Bedeutung. Elektronische Komponenten in Kombination mit mechanischen, elektrischen oder hydraulischen Bauteilen bieten jedoch bei der technischen Realisierung viele Vorteile, etwa in Bezug auf die erreichbare Zuverlässigkeit, das Gewicht, den benötigten Bauraum und die Kosten .

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 3.4.2010
• Reihe/Serie: ATZ/MTZ-Fachbuch
• Reihe/Serie: ATZ/MTZ-Fachbuch
• Zusatzinfo: XIV, 339 S. 276 Abb.
• Verlagsort: Wiesbaden
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Mathematik / Informatik ► Informatik
• Themenwelt: Technik ► Maschinenbau
• Schlagworte: Antriebsstrang • Automotive-Software-Architektur • Automotive-Software-Engineering • AUTOSAR • Autosoftware • Echtzeitsystem • Echtzeitsysteme • Elektronik • Entwurf • Fahrwerk • Fahrzeug • Fahrzeugentwicklung • Integration Software • Karosserie • Offboard-Diagnose • Produktlebenszyklus • Qualitätssicherung • Sicherheit • Simulation • Steuergerätenetzwerk • Systemarchitektur • System Fahrzeug-Fahrer-Umwelt
• ISBN-13: 9783834893680 / 9783834893680