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Diskrepanz zwischen Prüfansätzen und erforderlichen Funktionalitäten

| Autor / Redakteur: Bob O’Donnell* / Benjamin Kirchbeck

Aufgrund der softwarebasierten Natur vieler Fahrzeugschlüsselsysteme und der wachsenden Komplexität von Interaktionen zwischen mehreren digitale Komponenten sind die Prüf-, Validierungs- und Simulationsanforderungen sehr schwer zu erfüllen.
Aufgrund der softwarebasierten Natur vieler Fahrzeugschlüsselsysteme und der wachsenden Komplexität von Interaktionen zwischen mehreren digitale Komponenten sind die Prüf-, Validierungs- und Simulationsanforderungen sehr schwer zu erfüllen. (Bild: Clipdealer)

Je näher die 2020er Jahre rücken, desto deutlicher wird, dass Automobil- und Tech-Unternehmen ihre Kooperationen vertiefen. Und doch gibt es trotz aller Konvergenz auffallende Unterschiede, insbesondere bei der Herstellung und Prüfung technologiebezogener Hardware und Systemsoftware. Ein Grund: Ein Großteil der Autoindustrie hält noch immer an älteren Testverfahren fest, die für die Anforderungen fortschrittlicher Technologien ungeeignet sind.

Einer der Schlüsseltrends auf aktuellen Branchenmessen ist die Fahrzeugelektrifizierung. Jedes neue Fahrzeugmodell enthält mehr Halbleiterbausteine und andere elektronische Komponenten als das vorherige, und diese Komponenten steuern einen immer größeren Teil der Fahrzeugfunktionen. Außerdem werden die integrierten Chips immer leistungsfähiger. Anbieter wie Nvidia, Qualcomm, Intel und ARM, die vor allem für die Entwicklung von Chips für Computer und Smartphones bekannt sind, ziehen immer mehr Aufmerksamkeit auf sich als klassische Automobilzulieferer wie Renesas und NXP und treiben die Entwicklung extrem leistungsfähiger Fahrzeugcomputer voran.

Ferner gehen Halbleiterbausteine im Automotive-Bereich über ihre herkömmliche Rolle als Stromversorger für das Infotainmentsystem (IVI) im Fahrzeug hinaus und bieten Funktionen für Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) und sogar für die Sensorfusion. Große Technologieanbieter wie LG und Dyson beschäftigen sich nun mit elektrischen Antriebssträngen, während andere wie Panasonic und Harman (der jetzt im Besitz von Samsung ist) immer anspruchsvollere digitale Cockpit-Umgebungen für Fahrzeuge entwickeln.

Konzeptionieren des Cockpits für ein software-definiertes Auto

Die immer leistungsfähigeren Chips ermöglichen auch anspruchsvollere Softwarelösungen. Bekannte Tech-Anbieter wie Google, Apple, Microsoft und auch BlackBerry beginnen mit der Entwicklung von Fahrzeugschnittstellen, die ebenso fortschrittlich sind wie alle anderen technischen Geräte. Die Initiativen im Softwarebereich gehen jedoch weit über die Benutzeroberfläche hinaus, da die leistungsstarken elektronischen Steuergeräte (ECUs), welche die fortschrittlichen Chips in neuen Autos beherbergen, dank hochmoderner Virtualisierungssoftware neue Aufgaben übernehmen können, die bisher von physischen Controllern erledigt wurden. Im Ergebnis entstehen extrem hoch entwickelte Fahrzeugcomputer, die zunehmend als software-definierte Fahrzeuge fungieren.

Testanforderungen

Angesichts dieser komplexen Technologie liegt es nahe, dass die Testverfahren, die bei Produkten wie Smartphones und anderen mobilen Geräten zum Einsatz kommen, auch bei ECUs in Fahrzeugen angewendet werden können. Leider ist das aber nicht der Fall. Aufgrund der langen Geschichte der Automobilbranche – die ersten Ford-T-Modelle rollten vor über 100 Jahren vom Band – basieren viele der Prüfmethoden in der Automobilindustrie immer noch auf eher mechanischen Ansätzen.

Natürlich war das Testen von Autos aufgrund der vielen ausgeklügelten elektromechanischen Systeme, die es den heutigen Fahrzeugen ermöglichen, so gut zu funktionieren, schon immer eine schwierige Aufgabe. Bei modernen Fahrzeugen sind die Testanforderungen jedoch noch viel anspruchsvoller. Aufgrund der softwarebasierten Natur vieler Fahrzeugschlüsselsysteme und der wachsenden Komplexität von Interaktionen zwischen mehreren digitale Komponenten sind die Prüf-, Validierungs- und Simulationsanforderungen für moderne Fahrzeuge sehr schwer zu erfüllen.

Leider hat die Kombination aus traditionellen Prüfansätzen für die Automobilindustrie und den jetzt erforderlichen erweiterten Funktionalitäten zu einigen Diskrepanzen geführt, die den Prozess der Markteinführung moderner Fahrzeuge verlangsamen können. Darüber hinaus hat die Trennung zwischen Prüfprozessen und neuen Anforderungen einige praktische Herausforderungen mit sich gebracht. So prüfen beispielsweise viele First-Tier-Automobilzulieferer sowie die Automobilhersteller selbst oft ECUs in Serie – eines nach dem anderen statt parallel, wie es bei modernen Digitalgeräten eigentlich üblich ist. Obwohl dies ziemlich simpel erscheint, ist dies eine Herausforderung für eine Branche, die sich früher viel langsamer entwickelt hat.

Zudem verfügen viele der für moderne Fahrzeuge entwickelten Testumgebungen nicht über den Entwicklungsstand, den sie benötigen, um potenzielle Fehler genau zu erkennen, insbesondere angesichts der extrem großen Codemenge, die heute in modernen Fahrzeugen zu finden ist. Aufgrund der Schnelllebigkeit moderner Softwareentwicklungsumgebungen sind viele von ihnen nicht für das schnelle, iterative Testen neuer Software-Builds gerüstet. Um diese Art von Problemen zu lösen, müssen Fahrzeughersteller sowohl die Art der Testausrüstung, die sie für diese Aufgaben verwenden, als auch die anspruchsvolleren Software-Testentwicklungstools betrachten, die nun verfügbar sind (und auf die sich die Technologiebranche verlässt).

Das Maß an Zuverlässigkeit und Sicherheitsbewusstsein, das in der Automobilindustrie vorherrscht, ist freilich unübertroffen. Aufgrund der umfangreichen behördlichen Sicherheitsvorschriften für Kraftfahrzeuge und des großen Interesses der Automobilhersteller an der Herstellung sicherer Fahrzeuge für ihre Kunden, wird auf Fahrzeugsicherheit besonders intensiv getestet, vor allem im Bereich der physischen Steuerelemente und Systeme.

Die Herausforderung für die Automobilindustrie besteht darin, diese beiden sehr unterschiedlichen Welten aus Prüf- und Methodensicht zu vereinen. So können Bluescreens auf technischen Geräten zwar lästig sein, auf einem Fahrzeugdisplay jedoch sogar lebensgefährlich, weshalb neue, integrative Ansätze entwickelt werden müssen.

Mit der Einführung von Funktionen, die Fahrentscheidungen für den Fahrer treffen, wird es daher immer wichtiger, Vertrauen bei potenziellen Käufern aufzubauen. Dazu müssen Unternehmen diese Funktionen ausgiebig testen und prüfen, um den Verbrauchern zu helfen, einige ihrer potenziellen Ängste zu überwinden. Natürlich hat dies idealerweise so zu geschehen, dass die Fahrzeugkosten nicht signifikant ansteigen. Dies wiederum wirkt sich nicht nur auf die Herstellungskosten aus, die für die Realisierung dieser Funktionen erforderlich sind, sondern auch auf die Entwicklungs- und Testzeit, die erforderlich ist, um sie in die Praxis umzusetzen.

Aus Testperspektive bedeutet dies die Erstellung paralleler Testarchitekturen, die Automatisierung von Prüfungen, die Konzeption von Software-Upgrades, das Testen neuer Nutzungs- und Ownership-Modelle, die Validierung von Interaktionen mit neuen technologischen Ökosystemen und anderes mehr. Um dies zu erreichen, benötigen Unternehmen nicht nur die anspruchsvollsten Testtools, die sie bekommen können, sondern auch solche, die sich im Laufe der Jahre in ebenso anspruchsvollen Umgebungen wie Smartphones und anderen mobilen Geräten bewährt haben.

Dazu ist es unter anderem notwendig, Innovationen in der Testumgebung zu schaffen. Dies bedeutet, von Testbeds, die im Hinblick auf eine fest stehende Funktionalität entwickelt wurden, zu einem flexibleren, softwarebasierten Ansatz überzugehen, der es ermöglicht, modulare Hard- und Softwarekomponenten bei veränderten Anforderungen zu integrieren.

Unternehmen wie NI verfügen über langjährige Erfahrung im Aufbau solcher anspruchsvollen Testumgebungen für große Technologieanbieter. Mit dem flexiblen, plattformbasierten Ansatz von NI können Fahrzeugtestteams selbst über Testsystem-IP verfügen und schnell Änderungen vornehmen, anstatt sich auf Drittanbieter verlassen zu müssen.

Fazit

Da sich die Automobilunternehmen vom Fahrzeughersteller zum Mobilitätsanbieter entwickeln, ist es an der Zeit, dass sie einen neuen, unvoreingenommenen Blick auf ihre Tools und Ansätze für das Testen werfen. Sie müssen neue und schnell wechselnde Anforderungen erfüllen und eine offene, leicht erweiterbare Plattform einsetzen, die ihnen ein flexibleres Testen ermöglicht, damit sie schon heute die Fahrzeuge von morgen testen können.

* Bob O’Donnell ist Präsident und Chefanalyst von TECHnalysis Research, einem Technologieberatungs- und Marktforschungsunternehmen, das strategische Beratungs- und Marktforschungsdienste für die Technologiebranche und die professionelle Finanzwelt anbietet. Er gilt weithin als Experte auf dem Gebiet der Technologiemarktforschung, und seine fundierte Forschung und Beratung wird von Führungskräften in großen Technologieunternehmen auf der ganzen Welt in Anspruch genommen.

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