Sax Automatisiertes Testen Eingebetteter Systeme in der Automobilindustrie
1. Auflage 2008
ISBN: 978-3-446-41901-8
Verlag: Hanser, Carl
Format: PDF
Kopierschutz: Adobe DRM (»Systemvoraussetzungen)
E-Book, Deutsch, 238 Seiten
ISBN: 978-3-446-41901-8
Verlag: Hanser, Carl
Format: PDF
Kopierschutz: Adobe DRM (»Systemvoraussetzungen)
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.
Autoren/Hrsg.
Weitere Infos & Material
1;Inhaltsverzeichnis;12
2;1 Bedeutung des Testens in der Automobilindustrie;20
2.1;1.1 Motivation;20
2.2;1.2 Testen im Entwicklungsprozess;21
2.2.1;1.2.1 Entwicklung nach dem V-Modell;21
2.2.2;1.2.2 Validierung und Verifikation im Lebenszyklus;24
2.3;1.3 Automatisiertes Testen;24
2.3.1;1.3.1 Messen , Prüfen , Erproben , Testen;24
2.3.2;1.3.2 White-, Grey-, und Black-Box-Test;25
2.3.3;1.3.3 Konkrete Testaktivitäten im Entwicklungsprozess;26
2.3.3.1;1.3.3.1 Model-/SW-Testing;27
2.3.3.2;1.3.3.2 Steuergeräte-Test;27
2.3.3.3;1.3.3.3 Integrations-Test im Labor;28
2.3.3.4;1.3.3.4 Testen im Fahrzeug;29
2.3.3.5;1.3.3.5 Befundung;29
2.3.4;1.3.4 Abhängigkeit von der Fahrzeug-Domäne;30
3;2 Der Testprozess;32
3.1;2.1 Prozesse – Bremse oder Motor beim Testen?;32
3.2;2.2 Wozu Prozesse ?;33
3.3;2.3 Prozesse in der Projektpraxis;34
3.3.1;2.3.1 Rollen im Testprozess;37
3.3.2;2.3.2 Interne Prozesse;39
3.3.2.1;2.3.2.1 Schnittstellen;40
3.3.2.2;2.3.2.2 Arbeitsprodukte;40
3.3.3;2.3.3 Übergeordnete Prozesse;43
3.3.3.1;2.3.3.1 Prozessschnittstellen;44
3.3.3.2;2.3.3.2 Freigabekonzept und Metriken;44
3.3.3.3;2.3.3.3 Kommunikationskonzept;45
3.3.3.4;2.3.3.4 Gesamtteststrategie und Testharmonisierung;45
3.3.3.5;2.3.3.5 Einbettung in Querschnittsprozesse;46
3.4;2.4 Prozesseinführung;48
3.4.1;2.4.1 Werkzeuge zur Prozesseinführung;49
3.4.1.1;2.4.1.1 Bestandteile eines Prozesswerkzeugs;49
3.4.1.2;2.4.1.2 Grundlegende Anforderungen an ein Prozesswerkzeug;51
3.4.2;2.4.2 Etablierung neuer Testprozesse;52
3.4.2.1;2.4.2.1 Analyse und Bewertung von Testprojekten;53
3.4.2.2;2.4.2.2 Durchführung von Prozessverbesserungen;54
3.5;2.5 Nächste Schritte;56
4;3 Analyse, Bewertung und Verbesserung von Testprozessen;58
4.1;3.1 Einleitung;58
4.2;3.2 ISO/IEC 15 504-2 zur Analyse und Bewertung von Prozessen;58
4.3;3.3 Die Anwendung der ISO/IEC 15 504-2;61
4.4;3.4 Das Prozessreferenzmodell TP5;62
4.4.1;3.4.1 Phasen von TP5;63
4.4.2;3.4.2 Prozesse von TP5;64
4.4.2.1;3.4.2.1 Prozesse der Phase Teststrategie (TST);65
4.4.2.2;3.4.2.2 Prozesse der Phase Testplanung und -monitoring (TPM);66
4.4.2.3;3.4.2.3 Prozesse der Phase Testspezifikation (TSP);67
4.4.2.4;3.4.2.4 Prozesse der Phase Testrealisierung (TRE);67
4.4.2.5;3.4.2.5 Prozesse der Phase Testauswertung (TAW);68
4.4.3;3.4.3 Die Anwendung von TP5 zur Verbesserung von Testprozessen;68
4.5;3.5 Weitere Modelle zur Analyse und Bewertung von Prozessen;69
4.5.1;3.5.1 Bewertung bestehender Modelle;70
4.5.2;3.5.2 TPI® automotive;71
4.5.2.1;3.5.2.1 Testprozesse in TPI® automotive;73
4.5.2.2;3.5.2.2 Bewertung;74
4.5.3;3.5.3 Automotive SPICE™;75
4.5.4;3.5.4 CMMI®;76
4.6;3.6 Bewertung bestehender Modelle;77
5;4 Test Automatisierung im Labor;80
5.1;4.1 Generischer Aufbau;80
5.1.1;4.1.1 Testobjekt;81
5.1.1.1;4.1.1.1 Formen von Testobjekten;81
5.1.1.2;4.1.1.2 Zugangspunkte;82
5.1.1.3;4.1.1.3 Design for Testability;83
5.1.2;4.1.2 Testbett;84
5.1.2.1;4.1.2.1 Schnittstelle zum Testobjekt;85
5.1.2.2;4.1.2.2 Schnittstelle zur Systemsteuerung;85
5.1.2.3;4.1.2.3 Automationskern;85
5.1.3;4.1.3 Systemsteuerung;87
5.1.3.1;4.1.3.1 Interaktive Steuerung;88
5.1.3.2;4.1.3.2 Signale, Datagramme, Datenströme;88
5.1.3.3;4.1.3.3 Steuerung der Testautomation;89
5.1.3.4;4.1.3.4 Projektverwaltung;90
5.1.3.5;4.1.3.5 Werkzeuge zur Testsystemsteuerung;91
5.2;4.2 Die Technologien Software- und Model-in-the-Loop;92
5.2.1;4.2.1 Model-in-the-Loop;93
5.2.2;4.2.2 Software-in-the-Loop;93
5.3;4.3 Die Technologie Hardware-in-the-Loop;94
5.3.1;4.3.1 Kabelsatz;96
5.3.2;4.3.2 Elektrische Fehlersimulation;96
5.3.3;4.3.3 Komponentensimulation;98
5.3.3.1;4.3.3.1 Elektrische Lastsimulation;98
5.3.3.2;4.3.3.2 Signalkonditionierung;98
5.3.3.3;4.3.3.3 Beispiel;98
5.3.4;4.3.4 Ein- und Ausgabeschicht;99
5.3.5;4.3.5 Diagnose;100
5.3.6;4.3.6 Design-for-Testability;100
5.3.6.1;4.3.6.1 CAN Calibration Protocol (CCP);100
5.3.6.2;4.3.6.2 Universal Measurement and Calibration Protocol (XCP);101
5.3.6.3;4.3.6.3 Hardwaremanipulation;101
5.3.7;4.3.7 Echtzeitsysteme;101
5.3.7.1;4.3.7.1 Echtzeitkriterium;102
5.3.7.2;4.3.7.2 Latenzzeit;102
5.3.7.3;4.3.7.3 Überlegungen zur Wahl der Periodendauer;102
6;5 Testen im Fahrzeug;104
6.1;5.1 Bedeutung und Ziel des Fahrzeugtests;104
6.2;5.2 Testinhalte;105
6.3;5.3 Testablauf;105
6.4;5.4 Automatisierungsgrad;106
6.4.1;5.4.1 Ziel;106
6.4.2;5.4.2 Automatisierung und Interaktion;107
6.5;5.5 Herausforderungen des Fahrzeugtests gegenüber dem Labortest;108
6.6;5.6 Tools;110
6.6.1;5.6.1 Messmittel;110
6.6.2;5.6.2 Testmittel;110
7;6 Einsatz von Simulationsmodellen beim Test elektronischer Steuergeräte;114
7.1;6.1 Hinführung;114
7.2;6.2 Modell und Simulation;114
7.2.1;6.2.1 Begriffe;114
7.2.2;6.2.2 Festlegung der Modellgüte;115
7.3;6.3 HiL-Simulationsmodelle – Anforderungsanalyse;116
7.3.1;6.3.1 Einfluss der Integrationsstufe;116
7.3.2;6.3.2 Adäquate Nachbildung relevanter Regelstrecken;117
7.3.2.1;6.3.2.1 Abhängigkeit der erforderlichen Modellgenauigkeitvon der Integrationsstufe;118
7.3.2.2;6.3.2.2 Domänenspezifische Bedeutung;119
7.3.3;6.3.3 Abbildung von Sensoren und Aktoren;119
7.3.4;6.3.4 Nachbildung umgebender mechatronischer Fahrzeugsubsysteme – Restbussimulation;120
7.3.5;6.3.5 Schnittstellen für interaktives und automatisiertes Testen;122
7.3.6;6.3.6 Echtzeitfähigkeit;123
7.3.7;6.3.7 Änderungsfreundlichkeit;125
7.4;6.4 Realisierung;126
7.4.1;6.4.1 Modellstruktur;126
7.4.2;6.4.2 Trennung von Struktur und Parametern;128
7.4.3;6.4.3 Realisierung von Regelstreckenmodellen;129
7.4.3.1;6.4.3.1 Vorbemerkung;129
7.4.3.2;6.4.3.2 Motoren;129
7.4.3.3;6.4.3.3 Getriebe;132
7.4.3.4;6.4.3.4 Fahrdynamiksysteme;134
7.4.3.5;6.4.3.5 Diskussion von Implementierungsansätzen;136
7.4.3.6;6.4.3.6 Make or Buy;137
7.4.4;6.4.4 Sensor- und Aktormodelle;138
7.4.5;6.4.5 Modelle mechatronischer Fahrzeugsubsysteme;139
7.4.6;6.4.6 Schnittstellen zur Signalmanipulation;139
7.4.7;6.4.7 Integrationsverfahren;140
7.5;6.5 Periphere Prozesse;141
7.5.1;6.5.1 Modellparametrierung;142
7.5.2;6.5.2 Versionsmanagement;142
8;7 Test-Operations;144
8.1;7.1 Testen in der Serienentwicklung;144
8.1.1;7.1.1 Phasen der Entwicklung;144
8.1.1.1;7.1.1.1 A-Muster;145
8.1.1.2;7.1.1.2 B-Muster;145
8.1.1.3;7.1.1.3 C-Muster;145
8.1.1.4;7.1.1.4 D-Muster;145
8.1.2;7.1.2 Test-Automatisierungsgrade;146
8.1.2.1;7.1.2.1 Manuelle Tests;146
8.1.2.2;7.1.2.2 Semi-automatisierte Tests;146
8.1.2.3;7.1.2.3 Vollautomatisierte Tests;146
8.1.3;7.1.3 Die Rolle des Lastenhefts in der Praxis;147
8.1.4;7.1.4 Kategorisierung in der Teststrategie;147
8.1.5;7.1.5 Testspezifikation;149
8.1.6;7.1.6 Testfallimplementierung;151
8.1.6.1;7.1.6.1 Testwerkzeug;151
8.1.6.2;7.1.6.2 Effizienzsteigerung durch Wiederverwendung von Testprogrammen;153
8.1.7;7.1.7 Testergebnisse;154
8.1.8;7.1.8 Fehlerverfolgung;156
8.2;7.2 Testen in der Serienbetreuung;157
9;8 Automatisiertes Testen im Nutzfahrzeugbereich;160
9.1;8.1 Hinführung;160
9.2;8.2 Anforderungen an Nutzfahrzeuge aus Kundensicht;160
9.2.1;8.2.1 Wirtschaftlichkeit;160
9.2.2;8.2.2 Zuverlässigkeit;161
9.2.3;8.2.3 Sicherheit;162
9.2.4;8.2.4 Funktionalität;162
9.3;8.3 Besonderheiten der Nutzfahrzeugindustrie;163
9.3.1;8.3.1 Gesetzgebung;163
9.3.2;8.3.2 Produktzyklen;163
9.3.3;8.3.3 Fahrzeugvarianten;164
9.3.4;8.3.4 Globalisierung;165
9.4;8.4 Besonderheiten der Nutzfahrzeugelektronik;166
9.4.1;8.4.1 Gesamtfahrzeug;166
9.4.2;8.4.2 Antriebstrang;167
9.4.2.1;8.4.2.1 Motor;167
9.4.2.2;8.4.2.2 Getriebe;168
9.4.2.3;8.4.2.3 Bremssystem;168
9.4.3;8.4.3 Telematik;169
9.4.4;8.4.4 Fahrerassistenzsysteme;169
9.4.5;8.4.5 Omnibusse;170
9.4.6;8.4.6 Transporter;171
9.5;8.5 Testen von Nutzfahrzeugelektronik;171
9.5.1;8.5.1 Testautomatisierung;172
9.5.2;8.5.2 Testprozesse;174
9.5.3;8.5.3 Betreibermodelle;175
9.5.4;8.5.4 Wirtschaftlichkeit;176
9.6;8.6 Ausblick;176
10;9 Lebensdauertests und Befunden während der Produktion;178
10.1;9.1 Einleitung;178
10.2;9.2 Lebensdaueranforderungen an das Produkt;179
10.2.1;9.2.1 Hinführung;179
10.2.2;9.2.2 Normen nach ISO und DIN EN;179
10.2.2.1;9.2.2.1 Thermisch/klimatische Belastungen (ISO 16 750-4);180
10.2.2.2;9.2.2.2 Mechanische Belastungen nach ISO 16 750-3;181
10.2.2.3;9.2.2.3 Chemische Belastungen nach ISO 16 750-5;181
10.2.2.4;9.2.2.4 Elektrische Belastungen nach ISO 16 750-2;182
10.3;9.3 Schadteilanalyse;185
10.3.1;9.3.1 Ziel der Schadteilanalyse;185
10.3.2;9.3.2 Grundvoraussetzungen;186
10.3.3;9.3.3 Vorgehensweise;186
10.3.4;9.3.4 Hilfsmittel;187
10.3.5;9.3.5 Teileprüfungen in realitätsnahem Umfeld.;187
10.3.6;9.3.6 Maßnahmen und Bericht;188
10.3.7;9.3.7 Zusammenfassung;188
11;10 Testen als globale Aufgabe;190
11.1;10.1 Einleitung;190
11.2;10.2 Herausforderungen des Testens als globale Aufgabe;194
11.3;10.3 Virtuelle Test-Center;195
11.3.1;10.3.1 Das Konzept Virtueller Test-Center (ViT);195
11.3.2;10.3.2 Zu beachtende Prozess-Aspekte;199
11.3.3;10.3.3 Zu beachtende technologische Aspekte;200
11.3.4;10.3.4 Mehrwert durch Virtuelle Test-Center;202
12;11 Ausblick;204
12.1;11.1 Eine kleine Geschichte der Automobilelektronik;204
12.2;11.2 Paradigmenwechsel und Schwerpunkte in der Automobilelektronik;205
12.2.1;11.2.1 Funktionsvielfalt und Zuverlässigkeit;205
12.2.2;11.2.2 CO2-Reduktion, Kraftstoffkosten und nachhaltige Mobilität;206
12.3;11.3 Schwerpunkt Neue Technologien;207
12.3.1;11.3.1 Elektronikplattformen als Hochleistungsrechnerverbund;207
12.3.2;11.3.2 Innovative Sensorik;207
12.3.3;11.3.3 Elektrifizierte Aktuatorik;208
12.3.4;11.3.4 Infotainment als stärkste Wachstumsdomäne;208
12.3.5;11.3.5 Auswirkungen auf das Testen;209
12.4;11.4 Schwerpunkt Standardisierung;210
12.5;11.5 Schwerpunkt Kunden, Märkte und Fahrzeugsegmente;211
12.6;11.6 Schwerpunkt Globale Wertschöpfung;212
12.7;11.7 Schwerpunkt Nachhaltige Mobilität;213
12.8;11.8 Fazit für das automatisierte Testen eingebetteter Systeme;214
13;Anhang;216
14;Definitionen;218
15;Abbildungsverzeichnis;223
16;Abkürzungen;225
17;Literaturverzeichnis;226
18;Vertiefende Veröffentlichungen der Autoren;229
19;Relevante Standards und Normen;231
20;Die Autoren;232
21;Index;236
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.
