RealTimes 2019 - ESCRYPT - ETAS
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RealTimes
2019
plus
ESCRYPT
Security-Special
Die Zukunft im Griff 05
Komplett gespeicherte Testfahrten 32
ETAS im Wandel 46
So sieht die Zukunft aus!
Wenn Sie uns schon länger kennen und lesen, ist es Ihnen Die Zukunft startet jetzt – und technische Neuerungen spie-
bestimmt sofort aufgefallen: Die RealTimes sieht anders aus. len eine zentrale Rolle. Neue Lösungen sind gefragt, um neue
Seit Anfang 2018 tritt ETAS mit einem neuen Corporate Geschäftsmodelle realisieren und strengere Umweltstandards
Design auf, das unser Unternehmen und die Dynamik noch einhalten zu können. Auf weiteren Seiten erfahren Sie, wie es
besser repräsentiert. Das neue Cover und die neue Gestaltung beispielsweise möglich ist, eine Superyacht oder Gasförder-
gefallen Ihnen? Dann blättern Sie am besten gleich rein ins Heft, anlage ohne Probleme auf dem Motorprüfstand zu testen. Ob
es gibt nämlich viel Neues zu entdecken – beispielsweise unser die Zukunft sich simulieren lässt. Und wie sich ETAS mitten im
Security-Special. Auf 14 Seiten liefern wir Ihnen die neuesten Wandel befindet, um Sie auch zukünftig bestmöglich bei Ihrer
Erkenntnisse und Lösungen zur Beantwortung kritischer Sicher- Arbeit zu unterstützen.
heitsfragen. Dr. Thomas Wollinger berichtet über holistische
Security für das vernetzte Fahrzeug und Sie erfahren, warum Sollen wir Ihnen noch etwas verraten? Auch das nächste Jahr
smarte Fabriken einen ganzheitlichen Schutz gegen Cyber- wird sehr aufregend – ETAS feiert im Juni 2019 den 25. Geburts-
attacken brauchen. tag. Neben unserer kontinuierlichen Weiterentwicklung sind auch
einige Highlights für Sie geplant. Denn ohne Sie – unsere Kunden
Was aber auf jeden Fall gleich geblieben ist: Die RealTimes und Geschäftspartner – wären wir heute nicht dort, wo wir jetzt
begleitet Sie mit aktuellen Themen und bietet Ihnen den Über- sind. Wir werden Sie auf dem Laufenden halten!
blick über innovative Lösungen. Spannende Kundenprojekte
sowie abwechslungsreiche Berichte über den Einsatz unserer In diesem Sinne wünschen wir uns, dass Sie diese Ausgabe
Produkte in ganz unterschiedlichen Marktsegmenten sind im begeistert und Sie sie mit viel Vergnügen lesen. Von vorne bis
Heft zu finden. „Ein Jahr in ETAS-Bildern“ zeigt, wie vielfältig hinten und in einem Rutsch. Wir freuen uns über Ihre Rück-
und produktiv wir gemeinsam mit Ihnen das Jahr 2018 gestaltet meldungen, Anregungen und Meinungen.
haben. Behalten Sie alles sicher im Blick und freuen Sie sich mit
uns über die Top-Umfrage-Ergebnisse für den ETAS-Support – Viel Spaß und vielen Dank!
ein herzliches Dankeschön für Ihr wertvolles Feedback. Dies ist
unser größter Ansporn, uns auch in Zukunft weiter zu verbessern. Friedhelm Pickhard Bernd Hergert Christopher White
Von links nach rechts:
Christopher White
Executive Vice President Sales
Friedhelm Pickhard
President
Bernd Hergert
Executive Vice President Operations
02 Editorial Editorial 03
Inhalt Die Zukunft im Griff
Entwicklungslösungen für ADAS und e-mobility Hochschulaktivitäten XiL-Erprobung für automatisiertes Fahren
05 Die Zukunft im Griff 38 „Virtualisierung beginnt in der Lehre!“
XiL-Erprobung für automatisiertes Fahren An der HAW Hamburg lernen Masterstudierende Damit die elektronischen Systeme für Fahrerassistenz (ADAS) bis hin zum hochautomatisierten Fahren die Kontrolle über-
die modellbasierte Motorapplikation nehmen können, müssen sie umfassend abgesichert werden. Es gilt, die fehlerfreie Interaktion der Soft- und Hardware-
08 Die Zukunft simulieren systeme des Fahrzeugs mit der sich laufend verändernden Umwelt nachzuweisen. Diese komplexe Aufgabe wird nur dort
Simulationsframework für die Mobilität von morgen 40 Formula Student mit ETAS zeit- und kosteneffizient lösbar sein, wo virtualisierte Testverfahren, Datenwiederverwendung und Künstliche Intelligenz
Plattform für Technologie-Entwicklung und zusammenwirken.
12 Alles sicher im Blick Nachwuchsakquise
Effiziente Basis für die Fusion von Kameradaten
und Ultraschallsignalen Neues aus dem Unternehmen
14 Mit AUTOSAR zu zertifizierter Sicherheit 42 Sehr gute Ergebnisse für den ETAS-Support
Erfolgsgeschichte von Beijing New Energy Automobile Kundenzufriedenheit nimmt weiter zu
Test & Validierung 44 Ein Jahr in ETAS-Bildern
16 Erprobung auf hohem Niveau 46 ETAS im Wandel
ETAS ES830 erweitert die Werkzeugkette für Rapid Interview mit Friedhelm Pickhard
Control Prototyping
ESCRYPT Security-Special
19 Mehr als nur Tools
ETAS und Renault: eine erfolgreiche Kooperation 50 „Harmonisches Zusammenspiel”
im Bereich Engineering Services Dr. Thomas Wollinger über holistische Security
fürs vernetzte Fahrzeug
22 Virtuelle Testumgebung für die Großmotoren-
entwicklung 52 Lösegeldforderung aus dem Armaturenbrett
Virtualisierter Prüfstand bei MTU Friedrichshafen WannaDrive? Gegen Automotive Ransomware hilft
ganzheitliche IT-Security
Messen, Kalibrieren & Diagnose
54 Einbruchschutz für smarte Fabriken
26 Soundcheck mit INCA Vernetzte Fertigung braucht ganzheitlichen Schutz
Die BMW Group setzt bei der Abstimmung von gegen Cyberattacken
Audiosystemen auf ETAS INCA
56 Homogene Sicherheit für hybride V2X-Kommunikation
29 Gemessene Erfahrung Einheitliche Lösung sichert vielfältigen Datenaustauch
Mess- und Bewertungssystem zum Erreichen beim vernetzten Fahren
des gewünschten Fahrverhaltens
58 Automotive Security von innen heraus
32 Komplett gespeicherte Testfahrten Schutz durch Hardware Security Module (HSM)
Intelligente, systematische Datenerfassung im ECU-Hauptprozessor
Neuigkeiten kompakt 61 ESCRYPT zum Innovator 2018 gekürt
36 Neues Prototyping-Modul ES830 62 ESCRYPT-Anzeige
36 Flash-Bootloader RTA-FBL
37 Strategische Zusammenarbeit 63 Standorte und Impressum
Entwicklungslösungen für ADAS und e-mobility 05
Heftiges Schneetreiben – Fahrbahnen, Straßenschilder und auf Simulationsaufgaben mit rasant steigenden Datenvolumina MiL SiL HiL ViL Mögliche
Dateiformate
Passanten sind kaum auszumachen. Kommen hochautomati- vorzubereiten. Denn über die fahrzeuginternen Systeme hinaus OS OS OS
sierte Fahrzeuge damit zurecht? Wie reagieren sie, wenn ein müssen auch 3D-Umfelddaten, Verkehrssimulationen, das Fah-
Hardware Hardware Hardware ASAM CDF
Ball auf die Straße fliegt oder Polizisten den Verkehr regeln? rerverhalten und die Aufgaben der autonomen Fahrzeugführung
Selbstfahrende Fahrzeuge müssen unendlich viele Szenarien einbezogen werden. Je nach Architektur brauchen Entwickler die Bussysteme Bussysteme Bussysteme
meistern. Dafür werten Steuergeräte (ECUs), Mikroprozesso- Möglichkeit, ECUs über heutige Automotive-Datenbusse oder Generierung Bereitstellung Integration in
Fahrzeug von Fahrzeug auf der Fahrzeug das Fahrzeug Fahrzeug OpenDRIVE
ren (μPs) und Grafikprozessoren (GPUs) permanent unter Echt- künftige Gigabit-Ethernetleitungen zu verbinden. Und sie müs- Zielcode Hardware
zeitbedingungen die Daten von drei bis vier Dutzend Sensoren sen für jeden Sensor und jede ECU in ihrer Simulation passende Umwelt Umwelt Umwelt Umwelt OpenSCENARIO
aus und leiten daraus Befehle für die Fahrzeugaktorik ab. Das Stimuli injizieren können – ob Stereo-Videokamera, Radar- oder Verkehr Verkehr Verkehr
Verkehr
alles passiert je nach Automobilhersteller in unterschiedlichen Lidarsensor.
Hard- und Software-Architekturen. Darüber hinaus wird die
ASAM XiL
Software häufig durch Over-the-Air-(OTA-)Updates modifiziert. Eine weitere Herausforderung ist die hohe Datenmenge der
Die Absicherung dieser hochkomplexen Systeme sprengt alle Sensoren und Domänensteuergeräte. Schon Tools, mit denen
bisherigen Dimensionen. 500 MByte/s am Steuergerät erfasst werden können, sind rar; Wiederverwendung Wiederverwendung Wiederverwendung
der Testfälle der Testfälle der Testfälle ASAM ATX
im ADAS-Umfeld und vor allem im Hinblick auf die Entwicklung
Virtualisierung macht Komplexität beherrschbar hochautonom fahrender Fahrzeuge sind jedoch Datenraten
Damit nicht auch die Zeit- und Kostenbudgets in riesige Dimen- von mehreren Gigabit/s gefragt. Die neue, hochperformante Schematische Darstellung der beteiligten Komponenten in den verschiedenen XiL-Ebenen ■ Reale Komponente ■ Virtuelle Komponente
sionen steigen, sind effiziente, weitgehend virtualisierte Metho- Schnittstellenbaureihe GETK-Px von ETAS stößt in diese
den gefragt, welche die Komplexität beherrschbar machen, ohne Lücke. Zusammen mit leistungsfähigen Datenloggern, die per
die Sicherheitsaspekte zu vernachlässigen. Im Idealfall bieten 10-GBit/s-Ethernet-Switch an Schnittstellen andocken sowie Eine zukunftssichere, zeit- und kosteneffiziente Testmethodik SCENARIO abzusichern. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit zur
diese Methoden durchgängige Datenflüsse und Arbeitsabläufe Wechselspeichern mit Terabyte-Volumen sorgen sie für zukunfts- sollte auch die konsequente Wiederverwendung von Artefakten nahtlosen Verifizierung und Validierung von Software für auto-
über den gesamten Entwicklungszyklus der eingesetzten Soft- fähige Arbeitsabläufe. gewährleisten. Im einzelnen Projekt sinkt dadurch der Testaufwand nom fahrende Fahrzeuge: von der Fehlersuche im vereinfach-
und Hardwaresysteme hinweg. Wobei es auf Datendurchlässig- mit jeder Entwicklungsstufe bis zur Applikation. Und projekt- ten Modell bis zur Erprobung mit Serienhardware. Testbeschrei-
keit ankommt: Einerseits, um verschiedene Datenformate in die Standardisierung ist ein Muss … übergreifend wächst die Effizienz der virtuellen Absicherung bungen, Datensätze mit Parametern, Stimuli für Sensoren oder
virtualisierten Tests einspielen zu können. Andererseits, damit Damit Entwickler neue Lösungen nutzen, ist reibungslose Inte- mit der verfügbaren Basis an Artefakten und Messdaten. Diese Evaluierungsmodule bleiben hierbei von Stufe zu Stufe nutzbar
Entwickler von Stufe zu Stufe auf bereits erfolgten Verifizierun- gration in gewohnte Workflows ein Muss. ETAS orientiert sich Durchgängigkeit bei Simulation und Test wird künftig in der (siehe Grafik).
gen und Validierungen aufbauen können (siehe Grafik). daher konsequent an Standards für Schnittstellen und Daten- Integrationsplattform ETAS COSYM adressiert.
formate und wirkt in vielen Standardisierungsgremien mit. Auch Fazit
Das kann nur gelingen, wo Schnittstellen von Software und weit verbreitete Lösungen rund um hochautomatisiertes Fahren, Letztlich kann Risikominimierung in einem Umfeld mit unend- Für die effiziente Absicherung des hochautomatisierten Fahrens
Entwicklungstools standardisiert sind und offene Systemarchi- wie ADTF (Automotive Data- and Time-Triggered Framework) lich vielen Parameterkombinationen nur durch Virtualisierung ist umfassende Virtualisierung ein Muss. Die Komplexität und
tekturen den Einsatz von Entwicklungswerkzeugen verschiedener werden unterstützt. Ziel ist, dass sämtliche im Fahrzeug ge- gelingen. Zeitraffertests mit virtuellen ECUs und einfaches Fülle der Testaufgaben erfordert durchdachte Gesamtlösungen,
Anbieter erlauben. Beides zählt zur DNA der X-in-the-Loop-(XiL-) messenen Rohdaten in XiL-Tests ein- und abgespielt werden Durchspielen verschiedenster Parameter decken Fehler und die etablierte Testmethoden, hochperformante Tools zur Daten-
Lösungen von ETAS. Beginnend beim Model-in-the-Loop-(MiL-) können. Dieser Daten-Replay ist eine zentrale Säule künftiger Systemschwächen frühzeitig auf – und begrenzen teure Ver- erfassung sowie die Möglichkeit zu konsequenter Wiederver-
Ansatz für die Auslegung der Systemfunktionen und -architek- Absicherungsstrategien: Durch geschickte Kombination virtuel- suchsfahrten auf ein Mindestmaß. Vorteile gibt es in allen Ent- wendung von Artefakten und Messdaten verbinden. Es gilt, die
tur in der Frühphase, geht es mit Software-in-the-Loop-(SiL-) ler und realer Daten lassen sich die verschiedenen „Perzeptions- wicklungsstadien. So auch bei HiL-Tests mit Lösungen aus der Lücke zwischen Versuchsfahrt und Simulation nach und nach
Verfahren zur Absicherung von Softwarefunktionen weiter. Sie schichten“ der eingesetzten ADAS-Steuergeräte validieren. LABCAR-Familie von ETAS. zu schließen. ETAS bietet hierfür entlang der XiL-Erprobung ein
ermöglichen umfassende Tests bis hin zur Simulation künftiger Der Rückschluss zwischen Simulation und Realität sichert die Auch Tools wie ETAS EHOOKS schaffen volle Flexibilität: Inge- zukunftsfähiges Lösungsportfolio. Der Mix aus etablierter Me-
Car-to-X-Kommunikation, lange bevor ECUs, μPs, GPUs und eingesetzten Simulationsdaten ab – und eröffnet so das volle nieure können damit ohne Kenntnis der Softwaredetails Bypass- thodik sowie dem Ausbau von XiL-, Big-Data- und KI-Ansätzen
andere Hardware verfügbar sind. Auf Basis beliebig vieler virtu- Potential virtualisierter Tests. Denn die Ergebnisse bleiben Freischnitte setzen, um Funktionen unabhängig vom ECU-Her- wird sicherstellen, dass auf selbstfahrende Fahrzeuge Verlass ist
eller Steuergeräte lassen sich solche Tests am PC zeitsparend damit auch für spätere Entwicklungsschritte verfügbar. steller direkt in der Steuergerätesoftware zu erproben – oder – auch in heftigem Schneetreiben.
parallelisieren, schneller als in Echtzeit durchführen und jederzeit um später in der Applikation instabile Signale zu überbrücken.
reproduzieren. Anschließend können Entwickler die so verifizier- … und bereitet das Feld für Künstliche Intelligenz
ten und validierten Funktionen in Hardware-in-the-Loop-(HiL-) Lückenlose, zeitlich synchronisierte Aufzeichnungen von Mess- Durchgängigkeit über alle Stufen der XiL-Erprobung
und Vehicle-in-the-Loop-(ViL-)Settings direkt mit der Serienhard- daten und deren intelligenter Analyse mit Big-Data-Algorithmen Effiziente Virtualisierung im ADAS-Umfeld setzt durchdachte
Autoren
ware testen und validieren. Auch sicherheitskritische Szenarien veredeln bisher ungenutzte Daten. Sie dienen als Lehrmaterial, Gesamtlösungen für die gesamte XiL-Kette voraus. Standardi- Dr. Jürgen Häring ist Leiter des Produktmanagements im Bereich
lassen sich so völlig gefahrlos beliebig oft durchspielen. an dem neuronale Netze lernen, Objekte zu erkennen, Freiräume sierung ist die Voraussetzung, um Testfälle über alle Stationen Test und Validierung bei der ETAS GmbH. Joachim Löchner ist
zu berechnen oder Entscheidungen zu treffen. Damit Entwickler des Entwicklungsprozesses hinweg reproduzieren zu können. Field Application Engineer für das Thema ADAS bei der ETAS
Vorhandene Werkzeugkette intelligent einsetzen gezielt auf passende Sequenzen zugreifen können, treibt ETAS Auch der Zugang zur jeweiligen Unit-under-Test (UuT) und GmbH. Thomas Schöpfner ist Solution Manager für ADAS im
Für die Absicherung hochautomatisierter Fahrzeuge gilt es, diese Lösungen wie das Enterprise Automotive Data Management den verwendeten Modellen und Datenfiles ist durch etablierte Bereich Messung, Kalibrierung und Diagnose bei der ETAS GmbH.
XiL-Werkzeugkette für neue Datenformate zu öffnen und sie (EADM) voran. Standards (ASAM CDF/XiL/ATX) und neue Ansätze wie Open-
06 Entwicklungslösungen für ADAS und e-mobility Entwicklungslösungen für ADAS und e-mobility 07
Die Zukunft simulieren
Simulationsframework für die Mobilität von morgen
In nicht allzu ferner Zukunft werden wir uns in fahrerlosen Fahrzeugen sicher und effizient über die Straßen bewegen.
Bereits heute arbeiten zahlreiche Ingenieure daran, dass diese Vision Wirklichkeit wird. Ein wichtiger Erfolgsfaktor auf
dem Weg dorthin ist die Simulation im virtuellen Umfeld. Nur durch frühzeitiges Testen und Validieren lässt sich die Kom-
plexität beherrschen. Beim globalen Simulationsframework IDCSim, das Bosch für Daimler entwickelt, spielt ISOLAR-EVE
von ETAS eine wichtige Rolle.
Unter uns: Die Zukunft können wir natürlich nicht vorhersagen. Kontinuierlich arbeiten wir an unseren Konzepten und Funk-
Doch mit unserem Simulationsframework arbeiten wir an der tionen, um diese in das virtuelle Simulationsframework zu inte-
Zukunft des vollautomatisierten Fahrens. Wir, das sind weltweit grieren. Im Gegensatz zu den relativ statischen Hardware-in-
über hundert Entwicklungsingenieure bei Daimler, das Plattform- the-Loop-(HiL-)Lösungen verändert sich beim hier angewandten
Entwicklungsteam bei Bosch und die Entwicklungsmannschaft Software-in-the-Loop-(SiL-)Ansatz das System laufend.
von ETAS. Unser Ziel: Mit einem durchgängigen Simulations-
framework entwickeln wir Steuergerätesoftware zukünftiger Doch auch beim SiL-Ansatz darf das zukünftige Seriensteuer-
Systeme für automatisiertes Fahren. Doch der Reihe nach. gerät nicht außer Acht gelassen werden. Es basiert auf der Platt-
form Bosch DASy (Driver Assistance System Domain Controller),
Durch die Komplexität der Aufgabe sind wir gezwungen, schon die den AUTOSAR-Standard verwendet. Schon heute imple-
an der Seriensoftware zu arbeiten, während noch über die Hard- mentiert der Mikrocontroller die AUTOSAR-Classic-Plattform.
ware nachgedacht wird. Anders kann das weltweite Entwick- Künftig wird der Mikroprozessor auf der AUTOSAR-Adaptive-
lungsteam den ambitionierten Terminrahmen nicht einhalten. Plattform aufbauen.
08 Entwicklungslösungen für ADAS und e-mobility Entwicklungslösungen für ADAS und e-mobility 09
Die Herausforderung Arbeitsweise
VM-ETAS RTPC (Master) VM-QNX (Slave) VM-QNX (MTA)
Die funktionale Sicherheit muss in unzähligen Fahrmanövern Das Simulationsframework virtualisiert die Fahrzeugumgebung
nachgewiesen werden, von denen viele in realen Testfahrten und simuliert das ADAS-Steuergerät sowie die Sensoren, wie AR-Core 0 AR-Core 2 ... AR-Core n Prozessor 1 Prozessor 2 ... Prozessor n Prozessor 1 Prozessor 2 ... Prozessor n
nur schwer reproduzierbar oder sogar gefährlich sind. Virtuelle Ultraschall, Radar, Kamera und viele andere. Es berechnet die
Testfahrten sind dabei eine Schlüsseltechnologie für hoch- Entscheidungen des Systems und die entsprechende Reaktion AUTOSAR- AUTOSAR- AUTOSAR-
automatisiertes Fahren. Nur so ist es möglich, die erforderliche der Aktoren. So kann die Anwendungssoftware mit dem Strecken- Anwendungssoftware (DAI) Anwendungssoftware (DAI) Anwendungssoftware (DAI)
Testabdeckung für die Absicherung der Software effizient zu modell simuliert werden – und umgekehrt. Mit der Benutzer-
erreichen. Testfahrten im Fahrzeug werden nur noch an aus- schnittstelle steuert der Anwender die Simulation. Sie wurde als
ETAS RTA-RTE ETAS RTA-RTE ETAS RTA-RTE
gewählten Fahrmanövern durchgeführt; hauptsächlich, um die Engineering-Dienstleistung von ETAS entwickelt.
nötigen Testdaten zu gewinnen und die Gültigkeit der Simu-
lation immer wieder zu überprüfen. Durch die Virtualisierung steht jedem Entwickler direkt am ETAS ETAS
Basissoftware Basissoftware Basissoftware
Arbeitsplatz eine Validierungsumgebung zur Verfügung. Sie VRTA-Lib VRTA-Lib
ETAS Bosch CUBAS Bosch CUBAS Bosch CUBAS
(EVE) (EVE)
Bei der Entwicklung des Simulationsframeworks betraten wir in basiert immer auf den jeweils aktuellen Versionen aller Soft- VRTA-OS
und
vielen Bereichen Neuland. Treffen doch die Welten der Embedded- warekomponenten und Umgebungsmodelle. Eine schnelle und VRTA-Lib
Steuergeräte und der IT aufeinander. Während bei den einen das einfache „up-to-date“-Funktionsvalidierung einschließlich (EVE) ETAS Virtual MCAL (EVE)
Virtueller Ethernet-Stack QNX Virtueller Ethernet-Stack QNX
(z. B. Ethernet, DIO, SPI, ...)
Echtzeitverhalten und die funktionale Sicherheit nach ISO 26262 Debugging, Code-Coverage-Analyse und der Erzeugung von
eine wichtige Rolle spielen, sind bei der IT hohe Datenraten, Logdateien ist so möglich.
Connectivity und Cyber Security von hoher Bedeutung. All dies
muss eingehalten werden.
Ethernet
Mit unserem Simulationsframework für Aufbau der Simulationsumgebung für Mikrocontroller und -prozessoren
komplexe Software zukünftiger Fahrzeug- Die ISOLAR-EVE-Technologie bildet eine wichtige Grundlage Fazit
systeme können Entwickler weltweit für das virtuelle Steuergerät, indem sie für die Virtualisierung
des Mikrocontrollers das Betriebssystem (VRTA-OS für Win-
Mit unserem Simulationsframework für komplexe Software zu-
künftiger Fahrzeugsysteme mit Mikrocontrollern und -prozes-
schnell und sicher auf umfangreiche Daten dows und Linux), den Mikrocontroller Abstraction Layer (MCAL)
sowie Teile des Build-Prozesses bereitstellt. Sie sorgt auch für
soren können Entwickler schnell und sicher auf umfangreiche
Daten zugreifen und ihre Funktionen validieren. Derart umfas-
zugreifen und ihre Funktionen validieren. die nahtlose Integration der AUTOSAR Runtime Environment
(RTA-RTE). Für die Virtualisierung der Mikroprozessoren wird
sende Projekte erfordern es, dass alle Experten eng als Partner
zusammenarbeiten – sei es bei der Spezifikation, Umsetzung
ebenfalls das VRTA-OS verwendet, gemeinsam mit VMware oder Tool-Qualifizierung. Diese Zusammenarbeit ist uns ge-
und QNX. lungen – und gerade auch wegen unserer Unterschiedlichkeit.
Ziel der Entwicklung ist es auch, das Framework möglichst uni- Die technische Umsetzung Dabei sind wir noch lange nicht am Ziel, denn mit dem Kennt-
versell einzusetzen und die Skalierung vom einzelnen Entwick- Ein wichtiges Element zur Beherrschung der hohen Systemkom- Die Vorteile nisstand wachsen die Anforderungen – auch in Richtung Künst-
lungsarbeitsplatz bis zum massiv parallelen Test auf Server- plexität war die Vorgehensweise nach dem Baukasten-Prinzip, Jeder Entwickler hat nun eine leistungsfähige Simulationsplatt- liche Intelligenz. Das spornt uns an. Wir vom Entwicklungsteam
clustern oder in der Cloud sicherzustellen. Darüber hinaus soll es um einzelne Bereiche zu kapseln. Dabei war der Weg nicht form an seinem Arbeitsplatz. Die Verfügbarkeit von Hardware ist tragen stolz dazu bei, dass wir in Zukunft sicher automatisiert
sich ebenso gut für den Test einer einzelnen neuen Software- immer gleich von vornherein klar. Unser Ziel war es, mit frühen somit kein Engpass mehr. Die Testiterationen werden kürzer, die vorankommen.
funktion eignen wie für die Simulation eines komplexen Steuer- Prototypen zu lernen und, wenn nötig, früh zu korrigieren, um Testabdeckung wird höher. So erreicht die Software schneller
gerätenetzwerks, das aus Sensoren und Domänen-ECUs besteht. dann den richtigen Weg zu finden. Inzwischen haben wir einen einen hohen Qualitätsstand und spätere Tests am HiL und im
Daher wurde von Anfang an auf eine flexible und skalierbare hohen Reifegrad erreicht und befinden uns in der Optimierungs- Fahrzeug werden reduziert. Auch kritische Fahrsituationen
Architektur des Frameworks geachtet. phase. können sicher am Schreibtisch betrachtet, detailliert analysiert
Autoren
und beliebig oft reproduziert werden. Christoph Baumann ist Projektleiter bei der Daimler AG in
Neben den hohen technischen Herausforderungen muss das Die bei Bosch entwickelte Simulationsumgebung basiert unter Stuttgart. Johannes Dinner ist Kunden-Projektleiter bei der
Simulationsframework außerdem sehr robust gegen Fehlfunk- anderem auf ETAS ISOLAR-EVE, mit dem die virtuellen Steuer- Doch damit nicht genug. Die Verwendung virtueller Steuer- Robert Bosch GmbH in Abstatt. Dr. Roland Samlaus ist Teil-
tionen sein. Schließlich arbeiten weltweit über hundert Entwick- geräte erzeugt werden, und der ETAS-RTPC-Software, die durch geräte eröffnet auch Möglichkeiten, die eine hardwarebasierte projektleiter für die Plattformentwicklung Simulationsframe-
ler damit. Da darf es nicht zu Ausfällen kommen. ihre Linux-Basis als effiziente Ausführungsplattform für die vir- Validierungsplattform nicht bieten kann: Künstliche Schnitt- work bei der Robert Bosch GmbH in Stuttgart. Ricardo Alberti
tuellen Steuergeräte dient. Schlüssel zum Erfolg ist ein hohes stellen, Playback von kritischen Situationen, Zeitraffer oder de Souza ist Consultant für ECU-Virtualisierung, Adaptive
Verständnis der realen Steuergeräte. Nur so ist eine realitäts- gedehnte Zeit machen es den Ingenieuren leichter, Fehler AUTOSAR und SW-Architektur bei der ETAS GmbH.
nahe Simulation möglich. aufzuspüren oder das Gesamtsystem zu verstehen.
10 Entwicklungslösungen für ADAS und e-mobility Entwicklungslösungen für ADAS und e-mobility 11
Alles sicher im Blick 'VOLUJPO"OXFOEVOH 'VOLUJPO"OXFOEVOH
Effiziente Basis für die Fusion von Kameradaten und Ultraschallsignalen
#BTJTTPGUXBSF'SBNFXPSL
Bosch bringt aktuell die nächste Generation des Near-Range-Camera-Systems zur Serienreife. Darin überwachen Ultraschall- 7JSUVFMMF.BTDIJOF 7JSUVFMMF.BTDIJOF
Consulting und
sensoren und mindestens vier Nahbereichskameras das Fahrzeugumfeld. Dank intelligenter Datenverarbeitung auf nur einem
,POmHVSBUJPOTXFSL[FVHF
Engineering Services
Steuergerät mit Multi-Core-Mikroprozessor erkennt das System feste und bewegliche Objekte – und sichert so automatisierte #BTJTTPGUXBSF
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Parkvorgänge ab. Enabler im Hintergrund ist ein vom ETAS-Partner Lynx Software Technologies entwickelter Hypervisor. 35"#48
"6504"3
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#FUSJFCTTZTUFN JOUFHSBUJPO
Die Kinder spielen Verkehr. Auf Dreirädern eskortieren sie Mamas Gemeinsame Auswertung von Ultraschall- und Kameradaten t,POmHVSBUJPO
Auto, das sich im Schritttempo zur Garage vortastet. Zweimal Das System setzt die Kamerabilder zu einer hochaufgelösten #FUSJFCTTZTUFN t$VTUPNJ[BUJPOVOE
35"04 0O4JUF4VQQPSU
stoppt es. Die Eskorte weiß, was zu tun ist. Der liegengebliebene Vogelperspektive auf das Fahrzeug zusammen und zeigt diese
Roller muss aus dem Weg und auch den bellenden Benny ziehen im Kombi-Instrument an. Fahrer haben so die volle optische Kon-
sie weg, damit die automatisierte Fahrt weitergehen kann. trolle über eigene Parkmanöver und werden zusätzlich gewarnt,
-ZOY4FDVSF)ZQFSWJTPS
wenn sie auf Kollisionskurs geraten. Sowohl mit der Parkassis-
Schon 2019 wird Bosch die zweite Generation des Near-Range- tenz als auch mit der hochentwickelten Anzeigefunktion setzt
Camera-Systems in Serie bringen. Zu seinen Features zählt das Bosch neue Benchmarks. .JLSPQSP[FTTPS
fahrerlose „Home Zone Parking“. Damit dabei auch dann nichts 4UFVFSHFSÇUF)BSEXBSF
schiefgeht, wenn Kinder oder Tiere den Weg kreuzen, überwachen Klar ist, dass ein solches System jederzeit zuverlässig funktio-
mindestens vier Kameras mit je zwei Megapixeln Auflösung das nieren muss. Um die hohen Safety- und Security-Anforderungen Die Aufteilung der Prozessorkerne auf getrennte virtuelle Maschinen ermöglicht es, ■ ETAS AUTOSAR-Produkte und -Services
Fahrzeugumfeld lückenlos. Zudem tasten Ultraschallsensoren zu erfüllen und zugleich den Kostenrahmen eines Großserien- die Komplexität der Software zu beherrschen ■ Drittanbieter
den Nahbereich im Umkreis von circa fünf Metern ab. Sie erkennen einsatzes einzuhalten, setzen die Entwickler auf eine völlig
Objekte, messen den Abstand und überprüfen, ob im Videostream neue Systemarchitektur: Die Video- und Ultraschalldaten werden
identifizierte Objekte vielleicht doch nur Schatten oder optische auf verschiedenen Kernen eines Steuergeräts mit Multi-Core- Komplexer – aber dank Hypervisor auch viel sicherer ETAS hat die vom US-Partner Lynx Software Technologies
Täuschungen sind. Dank dieser Fusion der Sensordaten kann Mikroprozessor verarbeitet. Auf diesem laufen zwei unterschied- Die Datenverarbeitung auf verschiedenen Prozessorkernen eines entwickelte Hypervisor-Technologie für die Automobilindustrie
das neue System sowohl statische als auch bewegliche Objekte liche Betriebssysteme: ein AUTOSAR OS (ETAS RTA-OS) für die Steuergerätes ist kosteneffizient und senkt den Hardware- nutzbar gemacht. Eine auf AUTOSAR 4.x basierende Architek-
erkennen. Das System unterstützt aber auch, wenn das Fahrzeug Assistenzfunktionen und Linux für die Anzeigefunktion auf Aufwand. Doch sie steigert zugleich die Komplexität. Denn die tur definiert bereits grundlegende Mechanismen, um die unter-
durch einen Fahrer gesteuert wird. einem der vier Kerne. Für die zeitgerechte Übermittlung der riesi- Entwickler müssen bei der Auslegung sicherstellen, dass die schiedlichen Softwaremodule auf einem Steuergerät unabhängig
gen Videodateien ist dank des Schnittstellenstandards LVDS jeweils laufenden Datenprozesse einander nicht die begrenzt voneinander zu entwickeln, und bietet auch grundlegende Ele-
(Low Voltage Differential Signaling) gesorgt. verfügbaren Hardwareressourcen streitig machen. Hunderte mente, um diese gegeneinander abzugrenzen – auch mit unter-
Funktionen müssen so auf die vier Kerne verteilt werden, dass schiedlichen ASIL-Sicherheitseinstufungen.
das Assistenzsystem sicherheitskritische Situationen jederzeit
in Echtzeit meistern kann. Erst die Partitionierung ermöglicht das geforderte Sicherheits-
niveau des komplexen Systems und zugleich die kosteneffiziente
Hier kommt der Enabler der neuartigen Architektur ins Spiel: Umsetzung auf nur einem Steuergerät. Oder anders ausgedrückt:
Ein Hypervisor partitioniert das Steuergerät in verschiedene Der Hypervisor erdet das automatisierte Parken. Und zwar in
virtuelle Maschinen (VMs). Diese Partitionierung ist die Basis finanzieller Hinsicht wie in puncto Sicherheit; wenn nötig, sogar
für den getrennten Ablauf der Betriebssysteme – deren Pro- zwischen spielenden Kindern.
zesse sich zeitlich in keiner Weise beeinflussen („Freedom of
Interference“).
Autoren
Dr. Alexander von Reyher ist Plattform-Projektleiter für das
Near-Range-Camera-System der zweiten Generation bei der
Robert Bosch GmbH in Leonberg. Dr. Nigel Tracey ist Director
RTA-Solutions und General Manager bei ETAS Ltd. in York, Groß-
britannien.
13
Über BJEV
Mit AUTOSAR zu zertifizierter Sicherheit Beijing New Energy Automobile Co., Ltd., ein Tochterunterneh-
men von Beijing Automotive Group Co., Ltd., ist Chinas größter
Software Release Package (RTA-BSW), der Integration der Mikro-
controller-Abstraktionsschicht (MCAL/CDD), dem Feinschliff der
Basissoftwarekonfiguration, der Fehlerbehebung vor Ort und
Erfolgsgeschichte von Beijing New Energy Automobile Elektrofahrzeughersteller. Das Unternehmen produzierte im mit Beratung rund um die Integration von Softwarekomponen-
Jahr 2017 über 100.000 Fahrzeuge – bald dürften es sogar über ten. In der entscheidenden Anfangsphase konnte BJEV so einen
230.000 sein. Als OEM für alternativ angetriebene Fahrzeuge konkreten Zukunftsplan für Steuergeräte auf AUTOSAR-Basis
AUTOSAR setzt sich auf dem Automobilmarkt zunehmend als Referenz für die Entwicklung kompletter Steuergeräte- trägt BJEV maßgeblich zu Chinas staatlichem Modernisierungs- schmieden und die Weichen für ein effizienteres, hochwertigeres
Software-Stacks durch. Die Vorteile höherer Effizienz, kürzerer Markteinführungszeiten und vollständiger Funktionsabdeckung fahrplan „Made in China 2025“, einer Initiative zur Aufwertung Endprodukt stellen.
werden in vielen Bereichen immer deutlicher, da AUTOSAR zu einem ausgereiften, rundum einheitlichen Standard für die der chinesischen Industrie.
Entwicklung von Embedded-Anwendungen wird – einschließlich der schnell wachsenden Domäne Elektrofahrzeug (EV). Anschließend übertrug BJEV die AUTOSAR-Architektur auf
Beijing New Energy Automobile (BJEV) vertraut bei der Einführung von AUTOSAR für seine Steuergeräte auf ETAS. Die Herausforderung BMS und MCU. Dazu musste unter anderem RTA-OS (Betriebs-
In den vergangenen Jahren hat sich die Automobilbranche tief- system) auf die Mikrocontroller TI TMS570 und IFX TC234
greifend verändert. Zu den Hauptfaktoren zählen zweifellos die portiert werden.
neuen Normen für funktionale Sicherheit, also ISO 26262 für Abschließend folgte die Qualifizierung sämtlicher Steuergeräte-
Personenwagen bzw. ISO 25119 für Landmaschinen, welche die Software-Stacks für funktionale Sicherheit, bei der TÜV, BJEV
Prozesse und Verfahren in der Software-Entwicklung wesentlich und ETAS gemeinsam an der ASIL-C-Konformität arbeiteten.
beeinflussen. ETAS unterstützte BJEV mit dem ganzheitlichen Functional
Safety Qualification Package dabei, die Anforderungen der
Für das Projekt mit BJEV mussten Steuergeräte wie das E-Motor- ISO 26262 zu erfüllen. Dieses enthält Sicherheitshandbücher
Steuermodul (MCU), das Fahrzeugsteuergerät (VCU) und das und -nachweise sowie Assessment-Berichte und Sicherheits-
Batteriemanagementsystem (BMS) gemäß ISO 26262 für ASIL-C Reviews.
entwickelt und zertifiziert werden. Besonders komplex wurde die
Aufgabe durch die parallele Einführung etwa von AUTOSAR und Fazit
mehreren Sicherheitsmaßnahmen. Sich ändernde Automotive-Normen und -Vorgaben sowie der
immer restriktivere, stärker regulierte und komplexere Markt
Die sicherheitstechnisch größte Herausforderung bestand in der erschweren es OEMs zusehends, mit innovativen Fahrzeugen
effizienten Umsetzung des Konzepts der Rückwirkungsfreiheit Erfolge zu landen. Besonders wichtig ist es für die Hersteller,
(„Freedom of Interference“). Dieses ermöglicht es, gleichzeitig Kosten vertretbar zu halten und Neuheiten trotz steigender
sicherheitskritische und -unkritische Softwarefunktionen im sel- Komplexität schneller auf den Markt zu bringen. Die Produkte
ben Ausführungskontext, also auf einem einzigen Steuergerät, und Erfahrung von ETAS brachten BJEV schnell und reibungslos
auszuführen. Übliche Strategien für Rückwirkungsfreiheit sind: zum Ziel: Dank standardisierter AUTOSAR-Komponenten von
• Speicherschutz, um sicherheitskritische von -unkritischer ETAS und modernster Verfahren erforderte die vollständige
Software abzugrenzen Unterstützung der ISO-Norm 26262 für ASIL-C nur minimalen
• Schutz vor korrupten Daten etwa mittels End-to-End- Entwicklungsaufwand.
Signaturen, um zu erkennen, ob Dateninhalte gültig sind
und in der richtigen Reihenfolge empfangen werden „Die AUTOSAR-Lösungen von ETAS bringen unsere Projekte
• Sequenzielle Programmausführung mittels Ablaufüber- rasant voran“, freut sich Yu Jun, stellvertretender Leiter der
wachung, um die Ausführung unerwarteter Sequenzen Strategie-Entwicklung bei BJEV. „Mit dieser soliden Basis können
zuverlässig zu erkennen wir uns voll und ganz auf unsere Innovationen konzentrieren.
Das Vorhaben erforderte neben den Maßnahmenpaketen detail- Auch die gute Zusammenarbeit und der kompetente Support von
liertes, präzises Projektmanagement in verschiedenen Bereichen. ETAS haben maßgeblich zum Projekterfolg beigetragen.“
Dank der Beratungs- und Engineering-Services von ETAS konnte
BJEV sich ganz auf seine Innovationsthemen konzentrieren.
Projektablauf
Autoren
Das Projekt verlief in drei Schritten: Tang Yi ist Hub Manager RTA Solutions bei ETAS in Shanghai,
Zunächst benötigte BJEV Know-how zu AUTOSAR und insbe- China. Daniele Garofalo ist Global Head of Product Management
sondere zur VCU-Entwicklung. Dabei unterstützte ETAS den RTA Solutions bei ETAS Ltd. in York, Großbritannien.
Kunden durch Schulungen, beim Engineering mit dem RTA Basic
14 Entwicklungslösungen für ADAS und e-mobility Entwicklungslösungen für ADAS und e-mobility 15
Erprobung auf hohem Niveau
ETAS ES830 erweitert die Werkzeugkette für Rapid Control Prototyping
Rapid Control Prototyping (RCP) hilft Funktionsentwicklern, auch komplexe Systeme schnell und sicher zu entwickeln, indem
neue Funktionen erprob- und vergleichbar gemacht werden. ETAS hat dafür ein robustes und leistungsstarkes Echtzeit-
Target entwickelt, das die gleichzeitige Durchführung rechenintensiver Bypass-Anwendungen an bis zu vier Steuergeräten
ermöglicht. Die nahtlose Einbindung in die ETAS-Toolkette bietet Entwicklern zahlreiche neue Möglichkeiten.
Zunehmend vernetzte E/E-Architekturen mit Multicontroller- Neue Einsatzmöglichkeiten
Anwendungen, diffizile hybride Antriebe oder komplexe Steue- Diese Anforderungen setzt nun ETAS konsequent um und erwei-
rungsaufgaben beim automatisierten Fahren: Beim Blick auf die tert die Einsatzmöglichkeiten für Bypass-Experimente deutlich. ware aus Simulationsmodellen ersetzen. Und Entwickler können verbund gegen Vibration und Erschütterungen geschützt und für
aktuellen Trends wird klar, dass Entwickler von Softwarefunk- Hintergrund: Bypässe ersetzen vorhandene Funktionen in Steuer- gezielt falsche Signale und Werte injizieren, um das Systemver- Temperaturen von -40 °C bis +70 °C ausgelegt.
tionen flexible und vielseitige Werkzeuge brauchen, denn ihre geräten oder fügen neue Funktionalitäten hinzu und erlauben, halten im Fehlerfall zu testen und zu validieren.
Zeit- und Kostenbudgets werden kaum in dem Maß steigen, wie diese direkt im Fahrzeug oder im Labor in Echtzeit zu validieren, Für die reibungslose Integration im Automotive-Umfeld bie-
die Komplexität ihrer Aufgaben. ohne zuvor die Steuergerätesoftware anpassen oder aufwändige Robust, zuverlässig und vielseitig tet die ETAS ES800-Familie Schnittstellen zu allen gängigen
Abstimmungsprozesse mit Steuergeräteherstellern durchführen Herzstück der Lösung ist das Rapid-Prototyping-Target ES830, Datenbussen. Während das Target ES830 selbst zwei Gigabit-
Ein Ansatz ist das Rapid Control Prototyping. Neue Funktionen zu müssen. Das neue, leistungsstarke Rapid-Prototyping-Modul das die etablierte ES800-Familie zu einem leistungsstarken Ethernet-Anschlüsse, einen I/O-Stecker zur Abfrage von Status-
lassen sich damit konkret erproben und im Fahrversuch oder am ETAS ES830 versetzt die Entwickler in die Lage, solche Bypass- Prototyping-System erweitert. Bis zu fünf Module lassen sich informationen im Echtzeitbetrieb und je zwei USB-2.0- und
Prüfstand vergleichen. Doch wenn es um neue Software-Archi- Experimente mit zwei und demnächst sogar vier Steuergeräten kabellos aufeinander stecken, wobei die Steckverbindung die USB-3.0-Schnittstellen bietet, stellen weitere ES800-Interface-
tekturen und um Funktionen geht, an denen mehr als ein Steuer- gleichzeitig durchzuführen. Stromversorgung und die sichere, schnelle Kommunikation der Module eine flexible Anzahl an CAN- (Controller Area Network),
gerät beteiligt ist, stieß die bisher verfügbare RCP-Hardware an Module über Gigabit-Ethernet und PCI-Express herstellt. Der CAN-FD-, FlexRay-, LIN- sowie FETK-/XETK- und Gigabit-Ether-
Grenzen. Genau dort also, wo praktische Erprobung angesichts Neben der Möglichkeit zur frühzeitigen Erprobung komplexer robuste Stapelaufbau beugt Falschverkabelungen ebenso vor net-Anschlüssen bereit. Dieser modulare Ansatz schafft jene
der Komplexität am nötigsten ist. Funktionen lassen sich reale Komponenten durch virtuelle Hard- wie Testabbrüchen durch gelöste Kabel. Zudem ist der Modul- Flexibilität, die sowohl für Forscher und Vorausentwickler als
16 Test & Validierung Test & Validierung 17auch für Serienentwickler interessant ist. Denn die ES800-Modul- Fazit
familie unterstützt das Funktions-Prototyping im Frühstadium Die robuste, hochflexible und leistungsfähige RCP-Werkzeug-
ebenso wie Validierungen im Fahrzeug oder am Prüfstand. kette von ETAS schafft genau die Möglichkeiten, die zur Erprobung
innovativer Steuergerätefunktionen in künftigen Fahrzeugarchi-
Eingebettet in die Werkzeugkette tekturen benötigt werden. Funktionsentwickler können damit
Neben der flexiblen Busanbindung ist die nahtlose Einbindung schon bald bis zu vier parallele Bypässe legen. All dies verschafft
in die etablierte ETAS-Werkzeugkette realisiert (siehe Bild): So ihnen mehr Flexibilität und neuen Handlungsspielraum bei der
lassen sich über die Integrations- und Konfigurationsplattform Entwicklung komplexer elektronischer Fahrzeugsysteme – auch
ETAS INTECRIO Funktionsmodelle aus ETAS ASCET, MATLAB®/ für Hybride oder das automatisierte Fahren.
Simulink® oder auch C-Code integrieren, um Steuerungs-, Rege-
lungs- und Diagnosefunktionen unter Realbedingungen zu erpro-
ben. Das leistungsstarke ES830-Modul rechnet dabei die Bypass-
Anwendungen in Echtzeit und gewährleistet wahlweise über die
FETK-/XETK-Schnittstelle oder per XCP-Schnittstelle den Daten-
Autoren
austausch mit den angeschlossenen Steuergeräten. Zur Vorbe- Irene Pulido-Ames ist Produktmanagerin für die ES830 bei der
reitung der Steuergeräte und Integration von Freischnitten bietet ETAS GmbH. Axel Zimmer ist Solution Manager für Function
sich ETAS EHOOKS an. Die Validierung der neuen Steuerungs-, Prototyping bei der ETAS GmbH.
Regelungs- und Diagnosefunktionen erfolgt dann mit ETAS INCA.
Steuergeräteschnittstellen
FET
FETK/
FETK FE
FETK/
FETK
XETK ETKS
ETKS2x ETKS
ETKS2x
Messen, Kalibrieren und Rapid Prototyping sind parallel möglich
Messmodule Rapid Prototyping- und Schnittstellen-Module
Renault Technologie Roumanie (RTR) – Testzentrum in Titu, Rumänien
ES89x
Bis zu 5 x CAN/CAN FD
und 1 x FlexRay
für Rapid Prototyping sowie
ES9
ES930 Messen und Kalibrieren
ES4xx Spannungsversorgung
ES4xx
Gigabit- USB-Port I/O-Port für
ES830
ES801
Mehr als nur Tools
Ethernet- Status-
Port informationen
ETAS und Renault: eine erfolgreiche Kooperation im Bereich Engineering Services
Applikations-
ations- Integrations-
ations- Werkzeug zum Setzen von Freischnitten
werkzeug
eug plattform
rm Common E/E
Co
Zunehmende Globalisierung, sich verändernde Märkte und anhaltender Kostendruck machen effizientes Engineering immer
Code + A2L File wichtiger für den Unternehmenserfolg. Daher ist eine solide, schlanke Engineering-Struktur heute ausschlaggebender denn
je. Die französische ETAS-Tochter setzt bei der Entwicklung der hier beschriebenen technischen Lösung „Byte to Intelligence“
INCA-EIP INTECRIO EHOOKS auf vertrauensvolle und enge Kundenbeziehungen. Das modulare Softwarepaket bietet nützliche, zukunftsfähige Schnitt-
stellen zur Validierung eingebetteter Echtzeitsysteme. Doch ETAS stellt Renault hierfür nicht nur Tools bereit, sondern erfüllt
Regelmodelle und ECU-Software
auch die Kundenanforderungen an Qualität und Wartung äußerst kompetent und flexibel.
Herzstück der ETAS Prototyping-Umgebung
C
ASCET MATLAB®/Simulink® C-Code
ist das neue Simulationstarget ES830
18 Test & Validierung Test & Validierung 19Neue Maßstäbe für Renault
Renault validiert seine Steuergerätesoftware mit modernsten Die Anforderungen der automatischen Validierung sind ebenso Manchmal verpufft der theoretische Vorteil von Automatisie- Kurzum: Durch die Zusammenarbeit gelang die flexible, verläss-
Hardware-in-the-Loop-(HiL-)Systemen. Als umfassende Schnitt- hoch wie technisch vielschichtig. Die nächtlichen Tests müssen rung wegen langwieriger Vor- und Nachbereitung und der breit liche und effiziente Automatisierung nächtlicher Validierungs-
stelle zum Steuergerät verschaffen sie Validierungsingenieuren selbständig die sonst manuellen Aufgaben des Validierungs- gefächerten Testausrüstung, die bei der erwähnten Automati- tests. Dazu steuerte ETAS umfangreiches Engineering-Wissen
größte Flexibilität. So erweiterte Renault seine Validierungs- ingenieurs wie Regelung, Überwachung, Messung und Erfassung sierung oft hohe Ausfallraten verursacht. Nicht so bei Renault, und Renault seine Kompetenz und Erfahrung mit Validierungs-
kapazitäten bei der Entwicklung von Steuergerätesoftware der Ergebnisse übernehmen. wo jede Softwarekomponente der hochentwickelten Toolkette verfahren bei. So steigerte Renault ohne zusätzliche Testsys-
durch automatische Tests. Sie erfolgen nachts ohne manuellen ausgefeilte, programmierte Aufgaben erfüllt. Für die erforder- teme seine Validierungskapazitäten und führte 2017 doppelt
Eingriff und ergänzen die Validierung am Tage. liche Stabilität muss die Software reibungslos funktionieren und so viele automatische Tests wie 2016 durch. In den nächsten
stets auf dem neuesten technischen Stand sein, der sich in der Jahren dürfte diese Zahl nochmals deutlich steigen.
Automobilbranche rasant weiterentwickelt.
Wenn Engineering notwendig ist Der Mehrwert von ETAS
Dies erreichten die HiL-Teams von Renault gemeinsam mit dem
Insbesondere bei der Prozessautomatisierung zwingen komplexe Toolumgebungen Kunden manchmal Entwicklungsteam von ETAS. ETAS, dem in diesem Bereich als
Autoren
dazu, sich außerhalb ihrer Kernkompetenzen mit vielen verschiedenen Implementierungen, Programmier- zuverlässig und kompetent bekannten Anbieter. Die Partner- Emilia Buhaev ist Projektleiterin für automatisierte Testver-
sprachen und Toolstrukturen auseinanderzusetzen. ETAS-Engineering Services ist hier der ideale schaft mit Renault brachte auch zahlreiche Vorteile für die Auto- fahren, Entwicklung und Wartung bei Renault Technologie Rou-
Ansprechpartner. Wo Tools allein nicht zum Erfolg führen, entwickelt ETAS mit umfassendem Know-how matisierung mit sich: Unter anderem wurden Softwaremodule manie, GROUPE RENAULT, in Titu, Rumänien. Stefan-Valentin
und großer Praxiserfahrung benutzerfreundliche, maßgeschneiderte Lösungen. entworfen und weiterentwickelt, mit denen sich ETAS-Tools wie Popescu leitet eine globale Hardware-in-the-Loop-Anlage bei
Das ETAS Engineering-Team in Frankreich bietet seinen Kunden als kompetenter, verlässlicher Partner INCA, Renault-Software wie DDT2000 und etliche Programme Renault Technologie Roumanie, GROUPE RENAULT, in Titu, Rumä-
umfassenden Technikservice von der Beschaffung über die Entwicklung bis hin zum Support. Es entwickelt anderer Anbieter automatisiert steuern lassen. Diese Steuer- nien. Benoît Compagnon ist Field Application Engineer und
mit seiner offenen Herangehensweise, agilen Methoden und großer Flexibilität zuverlässig erfolgreiche, module werden regelmäßig aktualisiert, um mit den neuen An- Projektleiter bei ETAS S.A.S. in Saint-Ouen, Frankreich.
maßgeschneidert Lösungen, die Kunden rundum zufriedenstellen. forderungen an Validierungsfunktionen im HiL-Prozess Schritt
zu halten. ETAS hat sich auch in den Bereichen Wartung und
Support bewiesen und verfolgt einen adaptierbaren Ansatz für
den Umgang mit neuen Softwarefunktionen und großen Soft-
Sequencer waremigrationen, einschließlich Betriebssystemwechseln und
Upgrades von 32-Bit- auf 64-Bit-Module in heterogenen Umge-
Test- Kundentest bungen.
Datenbank
Testschritt- Kunden- Kunden- Kunden- Kunden- Kunden- Kunden- Kunden-
Datenbank integration integration integration integration integration integration integration
Ich bin mit unserer ergiebigen
ETAS-
Schnittstelle
ETAS-
Schnittstelle
ETAS-
Schnittstelle
ETAS-
Schnittstelle
ETAS-
Schnittstelle
ETAS-
Schnittstelle
ETAS-
Schnittstelle Zusammenarbeit überaus zufrieden.
Da wir unsere technischen Probleme
ETAS-Modul ETAS-Modul ETAS-Modul ETAS-Modul ETAS-Modul ETAS-Modul ETAS-Modul
Verschiedene
Schnittstellen sehr flexibel angehen konnten,
bin ich auch für die Zukunft von
wie
COM Object,
ASAM XIL,
ASAM ASAP3,
APIs etc.
Stimulations-
Fehler-
Messen und
Onboard-
After-Sales-
Hilfsmittel (z. B. unserem Kurs überzeugt.
simulation Netzwerk- Diagnosetool MS Excel, Umgang
tool Kalibrieren Umprogram-
(z. B. HiL)
(z. B. elektrische
Fehler)
(z. B. INCA)
analyse und
-Management
(z. B. DDT2000)
mierung
mit Dateien und
Ordnern etc.)
Stefan-Valentin Popescu, Renault
ETAS-Lösungen im Überblick
20 Test & Validierung Test & Validierung 21Virtuelle Testumgebung
Wir müssen simulieren, was für die Großmotorenentwicklung
außerhalb der Möglichkeiten Virtualisierter Prüfstand bei MTU Friedrichshafen
unserer Prüfstände liegt.
Bei der Auslegung von bis zu 10.000 kW starken Großmotoren für Großyachten, Miningtrucks oder Lokomotiven haben die
Wir können uns ja keine Entwickler der MTU Friedrichshafen GmbH ein Dilemma gelöst: Die Motoren müssen die weltweit verschiedenen Abgasgrenz-
Superyacht oder Gasförder- werte einhalten, die Entwicklung kann jedoch nur bedingt auf reale Motorprüfstände zugreifen – beispielsweise lassen sich
Non-ISO-Bedingungen nur bedingt realisieren. Die Lösung heißt Virtualisierung.
anlage in den Hof stellen. MVP steht im US-Sport für Most Valuable Player. Bei der Kohlenwasserstoffen reduzieren mussten. All das ohne Zugriff
Dr.-Ing. Sven Christian Fritz, MTU MTU Friedrichshafen GmbH steht das Kürzel ebenfalls für einen auf die Antriebsstränge im Gesamtsystem. „Wir können uns ja
sehr wertvollen Mitspieler: Mit dem „MTU Virtuellen Prüfstand“ – keine Superyacht oder Gasförderanlage in den Hof stellen“, gibt
MVP – verfügt das Unternehmen über ein hocheffizientes Werk- der MTU-Experte zu bedenken.
zeug zur Entwicklung und Validierung moderner Großdieselmoto- Um die Grenzwerte einhalten zu können, müssen die Entwick-
ren. Denn der komplett virtualisierte, automatisierte Prüfstand ler deshalb zusätzliche Freiheitsgrade in die Motoren und deren
ebnet den Entwicklern nicht nur den Weg zu einer effektiven, Steuerungen einbringen. Dies geht jedoch mit exponentiell
interdisziplinären Teamarbeit – sondern die Simulation überwin- steigendem Bedatungsaufwand einher. Zugleich werden die
det auch Grenzen, an die reale Prüfstände im Leistungsbereich Entwicklungszeiten und Budgets immer knapper. Die beteilig-
der MTU-Aggregate stoßen. ten Teams aus verschiedenen Disziplinen von Thermodynamik,
Elektronikentwicklung oder Versuch müssen dafür hocheffizient
Dr. Sven Fritz, Methodenspezialist bei MTU, erläutert das Dilem- zusammenarbeiten. Es geht darum, schon im Zuge der Simulation
ma an den Motoren der 4.000er-Baureihe. Es handelt sich um möglichst reife Betriebsstrategien und Bedatungen zu entwi-
bis zu 15 Tonnen schwere Aggregate mit Leistungen von 2.040 ckeln, um reale Hardware-in-the-Loop-Tests auf ein Minimum zu
bis 4.300 kW, die mal große Yachten antreiben, mal riesige reduzieren. Zumal diese bei Großmotoren ein echter Kostenfaktor
Miningtrucks, Schienenfahrzeuge oder Pumpen für die Öl- und sind: Pro Stunde verbrennen MTU-Motoren je nach Baureihe und
Gasförderung. Solch ein Motor verbrennt bis zu eine Tonne Leistung zwischen 200 und 2.000 kg Kraftstoff. Und die Zahl der
Kraftstoff pro Stunde, wozu ihm am Prüfstand bis zu 25 Tonnen Prüfstände ist begrenzt, zumal nicht jeder Motor auf jedem Prüf-
konditionierte Luft zugeführt werden müssten. Klimakammern, stand laufen kann. Damit ist das Ziel klar: „Auf dem Prüfstand soll
die solche Luftmassen auf eine definierte Luftfeuchte und Tem- nur noch der Feinschliff der Werte erfolgen, die wir in den Simu-
peratur bringen können, stehen aber nicht zur Verfügung. Doch lationen erarbeiten“, so Dr. Fritz.
unterliegen die Motoren weltweit einem Dutzend unterschied-
licher Abgasgesetzgebungen, die Umweltbedingungen für das Kompetenzen aller Disziplinen mitnehmen
Einhalten dieser Grenzwerte exakt definieren. Die MVP-Entwickler standen vor der Aufgabe, den Kollegen aus
Motor- und Steuergeräte-Entwicklung, Test und Applikation eine
Ohne Virtualisierung geht es nicht virtuelle Testumgebung bereitzustellen, mit der diese ihr Prüfpro-
„Wir müssen simulieren, was außerhalb der Möglichkeiten unse- gramm ohne viel Anlaufzeit durchführen konnten. Auch Kalibra-
rer Prüfstände liegt“, stellt Dr. Fritz klar. Virtuelle Tests helfen teure sollten sich darin intuitiv zurechtfinden. „Wir haben zuerst
aus, wo reale Prüfstände an Grenzen stoßen. Die Aufgaben für geschaut, welches Know-how und welche Tools in unseren Reihen
die Entwickler haben es in sich: So mussten sie beispielsweise vorhanden waren und haben uns auf dieser Basis daran gemacht,
Motoren im Leistungsbereich über 560 kW für den US-Markt das Wissen zu bündeln und in unsere virtuelle Testumgebung
(EPA Tier 4) zunächst von 6,4 auf 3,5 g Stickoxide (NOX) und von MVP einfließen zu lassen“, sagt Dr. Fritz. Motor-, Steuergeräte-
0,2 g auf 0,1 g Partikel pro Kilowattstunde (kWh) trimmen – um und Steuergerätesoftware-Entwickler sowie die Kalibrateure
dann in einer zweiten Stufe bis Mitte dieses Jahrzehnts Ziel- sollten dabei jeweils ihre vertrauten Tools weiternutzen können.
werte von 3,5 g/kWh NOX und 0,04 g/kWh Partikel zu erreichen. Ein Umlernen auf neue Tools und Softwareroutinen sollte ihnen
Wobei sie natürlich auch den Ausstoß von Kohlenmonoxid und erspart bleiben. Denn die Komplexität der Bedatung von Antrieben
Test & Validierung 23ist angesichts unterschiedlichster Auflade- und Einspritzstrate- arbeit mit ETAS weitgehend reibungslos verlaufen. „Angesichts
gien sowie Abgasrückführung und Abgasnachbehandlung ohne- der Komplexität des Projekts war der Anpassungsaufwand für
hin hoch genug. Weil bereits Teilkomponenten mit MATLAB®/ beide Seiten zunächst überschaubar, zumal wir wirklich sehr
Simulink® vorlagen oder leicht in diese Plattform überführbar lösungsorientiert zusammengearbeitet haben“, freut er sich.
waren, stand von vornherein fest, dass Simulink® die tragende
Säule des MVP bleiben soll. Das zentrale Motor- und ECU-Modell Ausblick: Am automatisierten Prüfstand in die Zukunft
basiert darauf, und weitere Last-, Kühlsystem- oder Abgasnach- Neben dem beschriebenen Aufbau hat die MTU Friedrichshafen
behandlungsmodelle lassen sich darin einbinden. Gleiches gilt für ein komplettes Automatisierungssystem integriert, durch das die
Schnittstellen zu ETAS INCA und AVL Puma Open. Lösung zum komplett virtualisierten Prüfstand wird. Simulierte
Messtechnik, virtuell abfahrbare Fahrprogramme unter unter-
Wir brauchen
schiedlichsten Lastanforderungen – die Arbeiten verlaufen exakt
so, wie am realen Prüfstand und können danach jederzeit eins zu
Lösungen, die sich
eins am realen Prüfstand verifiziert werden. Die Vorteile gehen
weit über die eingesparten Kosten und die Lösung des Klima-
leicht an die kammerdilemmas hinaus: „In der Simulationswelt können wir ex-
perimentieren und unkonventionelle Ansätze und Betriebs-
Anforderungen in strategien erproben, was am echten Prüfstand aus Zeit- und
Kostengründen nicht machbar ist. Dabei haben wir schon so
unserem Geschäft manchen Aha-Moment erlebt und unser Know-how spürbar
vertieft“, berichtet Dr. Fritz. Und die Simulatorzeit ist anders als
anpassen lassen. Prüfstandszeit kein Flaschenhals mehr. Einmal mit den nötigen
Daten versorgt, läuft der Rechner allein – und kostet kaum mehr
Dr.-Ing. Sven Christian Fritz, MTU als den verbrauchten Strom. Die Kosten einer Prüfstandstunde
liegen hingegen im vierstelligen Bereich. Und nicht zuletzt senkt
Anders als die Methodenentwickler waren die Kalibrateure im die Virtualisierung den CO2- und Abgasausstoß.
Team den Umgang mit INCA gewohnt. Hier griff die ETAS-Stra- Ein weiterer Vorteil: Im Stadium der Simulation genügt laut Dr. Fritz
tegie, konsequent auf standardisierte Schnittstellen zu setzen. in zwei Drittel aller Fälle eine Annäherung an die Realität. „Die
Denn nur so ist gewährleistet, dass bei Weiterentwicklungen Tests müssen nicht hochgenau, sondern qualitativ richtig sein. Die
der Toolketten alle Entwickler die vertrauten Werkzeuge weiter- zweite Nachkommastelle ist oft nicht relevant“, sagt er. Solange
nutzen können. Und das kann von Team zu Team und von Dis- ECU- und Motormodell gleich getaktet sind, spiele Echtzeit allen-
ziplin zu Disziplin verschieden sein. „Wir brauchen Lösungen, die falls eine untergeordnete Rolle. Noch ist das sehr rechenaufwän-
sich leicht an die Anforderungen in unserem Geschäft anpassen dige physikalische Modell der Großmotoren zu langsam, um die
lassen“, erklärt Dr. Fritz, „damit wir uns nicht jedes Mal aufs Neue Simulationen in Echtzeit laufen zu lassen. Doch die Entwickler
den Tools anpassen müssen.“ haben diese Option im Fokus. Auch eine weitere Möglichkeit treibt
Dr. Fritz um: Mithilfe des Rapid-Prototyping-Werkzeugs ETAS
Im Fall des MVP haben die Methodenentwickler INCA über INCA- INTECRIO wäre es denkbar, die Gesamtsimulation für das Funk-
SIP V7.2 an die MATLAB®-Welt angebunden. Diese Anbindung tionsprototyping zu nutzen. Ebenso ließe sich die virtuelle Test-
von INCA an MATLAB®/Simulink® ist seit Einführung von INCA umgebung bei Bedarf für Hardware-in-the-Loop-Tests nutzbar
V7.2 in das INCA Experimental Target Integration Package machen, etwa um reale MTU-Steuergeräte und deren Software zu
(INCA-EIP) eingebunden. Entwickler können die Mess- und Appli- testen, zu validieren und zu verifizieren. Klar ist schon jetzt: Die
kationsfunktionen von INCA für Steuergerätefunktionen nutzen, Virtualisierung ist das Bindeglied für eine wirklich gut funktionie-
um damit direkt an Simulink®-Modellen zu kalibrieren. Die MTU- rende Zusammenarbeit an effizienten Großmotoren der Zukunft.
Anwender müssen sich damit nicht in die komplexe MATLAB®-
Welt hineindenken, sondern können in ihrer gewohnten Umgebung
arbeiten, dabei mit Drehzahl- und Lastanforderungen experimen-
tieren, und ECU- oder Umweltparameter variieren. „Das ist für uns
Im Gespräch mit der Redaktion
ein sehr wichtiges Feature“, sagt Dr. Fritz. Denn die komplexe Dr.-Ing. Sven Christian Fritz ist Fachspezialist für DoE, Metho-
Simulationswelt bekomme durch INCA für Kalibrateure eine klar denentwicklung, Prüfstandsautomatisierung und virtuelle Prüf-
verständliche, intuitiv bedienbare Oberfläche. Die notwendigen stände bei der MTU Friedrichshafen GmbH.
Systemanpassungen seien dank der konstruktiven Zusammen-
24 Test & ValidierungSie können auch lesen
