Agile Modellentwicklung für SAE-Level 4

Absichern autonomer Fahrfunktionen

11. November 2022, 13:00 Uhr | Autoren: Thomas Vukas, Björn Sandner und Julian Reindl, Redaktion: Irina Hübner
Die ASAP-Gruppe stellt die Modellentwicklung für die Absicherung autonomer Fahrfunktionen auf einen flexibleren und besser skalierbaren Prozess um. Das Ergebnis: robuste und qualitativ hochwertige Modelle sowie eine enorme Zeitersparnis
© ASAP

Im laufenden Serienbetrieb stellt die ASAP-Gruppe die Modellentwicklung für die Absicherung autonomer Fahrfunktionen auf einen flexibleren und besser skalierbaren Prozess um. Das Ergebnis: robuste und qualitativ hochwertige Modelle sowie eine enorme Zeitersparnis.

»Autonomous mobility is coming – faster than you think«: die Quintessenz einer aktuellen Studie der Roland Berger Unternehmensberatung [1]. 2030 wird es in Europa Prognosen zufolge etwa 17 Millionen autonome Privatfahrzeuge geben, die Anzahl an manuell gesteuerten Privatfahrzeugen wird sich bis dahin von aktuell rund 285 auf 170 Millionen reduziert haben [2]. Experten sind sich einig: Die Zukunft bringt uns das vollautonome und -vernetzte E-Fahrzeug – und damit einen enormen Bedeutungsgewinn für in Fahrzeugen eingesetzte Elektronik und Software [3]. Bis 2025 wird demnach der Anteil an Kosten für diese Komponenten im Fahrzeug im Vergleich zu den restlichen Bauteilen um 19 Prozent steigen [3].

Um die steigende Komplexität dieser Funktionen frühzeitig absichern zu können, gewinnen Tests im Bereich Software in the Loop (SIL) und Hardware in the Loop (HIL), im Folgenden zusammengefasst als XIL, noch stärker an Bedeutung. Als Entwicklungspartner der Automobilindustrie übernimmt die ASAP-Gruppe nicht nur die Entwicklung von Elektronik und Software, sondern stellt für ihre Kunden im laufenden Serienbetrieb auch die gesamten Entwicklungsprozesse der XIL-Modelle um. Damit sind diese flexibler einsetzbar, modular erweiterbar und schneller verfügbar.

Flexiblere Modellierungskonzepte erforderlich

Umgebungsmodelle für die Absicherung von Komponenten oder Wirkketten müssen alle am Prüfsystem nicht real verbauten beteiligten Steuergeräte, Bussysteme und das Fahrzeugverhalten realistisch simulieren können. Mit steigendem Reifegrad der Steuergeräte nimmt auch die Komplexität der Modelle zu. Insbesondere bei Funktionen für das autonome Fahren steigen Vielfalt und Komplexität der abzubildenden Software.

Herkömmliche Modellentwicklungsprozesse setzen bisher auf starre und monolithische Modellstrukturen. Die kleinsten Änderungen an Modellen – wie etwa Anpassungen zur Fehlerbehebung, Optimierung oder Erweiterung – erfordern den vollständigen Ablauf der Modellerstellung für das komplette Modell: der Implementierung der Änderung in der Simulationssoftware folgen der Aufbau des Modells auf Codeebene (Build), die Umwandlung in Maschinencode für das Prüfsystem (Compile) und die Auslieferung an die Prüfsysteme (Deploy).

Tests zur Überprüfung der Modellqualität sind an mehreren Stellen des Prozesses notwendig. Bisherige Konzepte erfordern demnach für kleine Änderungen sehr zeitintensive Modellierungsprozesse, die zudem meist nur teilautomatisiert sind und stark auf der individuellen Erfahrung der Modellierer basieren. Das limitiert die Reaktionszeiten für Umsetzungen neuer Anforderungen und Erweiterungen in den Modellen. Schnelle Reaktionszeiten werden jedoch von den immer kürzeren Entwicklungszyklen von Steuergerätesoftware und deren Integration gefordert.

Eine Vielzahl von Steuergeräten sind Teil der Wirkkette des Abstandsregeltempomaten
Eine Vielzahl von Steuergeräten sind Teil der Wirkkette des Abstandsregeltempomaten.
© ASAP

Darüber hinaus muss ein Modell auf den für die SIL- oder HIL-Tests spezifischen Zielplattformen flexibel einsetzbar sein und die verschiedensten Fahrzeugderivate und deren jeweilige Steuergerätekonfigurationen abbilden können. Somit ist eine Ableitbarkeit oder Umschaltbarkeit der Modelle notwendig, sodass nicht für jede Plattform und jede Konfiguration ein komplett eigenständiges Modell erstellt und gewartet werden muss. Die Konsequenz aus den aufgezeigten Herausforderungen: Der Entwicklungsprozess und die damit verbundene Modellerstellung bedürfen einer grundlegenden Änderung.

Modularität anstatt monolithischem Modell

Für den gewünschten Wandel hin zu mehr Flexibilität und Skalierbarkeit, sowie einer Reduktion der Komplexität und der Anzahl an Modellen werden die Architektur der Modelle und damit verbundene Erstellungsprozesse umgestellt. Anstatt der Notwendigkeit des Durchlaufens der Build- und Compile-Schritte für das komplette Modell bei jeder entwicklungsbedingten Änderung, setzen die Entwickler auf eine modulare Gestaltung: Der Aufbau in einzelnen Containern und ein geschicktes Anlegen von deren Schnittstellen erlauben es für einzelne Änderungen, die oben genannten Schritte nur für diese Container und im Compile-Schritt einen wesentlich weniger aufwendigen Integrationsschritt für den Container in den Verbund durchführen zu müssen.

Der Closed-Loop-Prüfstand für den Einsatz der Modelle
Der Closed-Loop-Prüfstand für den Einsatz der Modelle.
© ASAP

Beispielsweise kann eine Wirkkette für die autonome Navigation mit Sensorik, Motor- und Bremssteuergerät, Lenkfunktionen, Anzeigefunktionen sowie den beteiligten Bussystemen in ein Gesamtmodell – bestehend aus 60 bis 70 Modulen, die einzeln und flexibel angepasst werden können – untergliedert werden. Außerdem gewinnt die Erstellung des Modells am Computer deutlich an Geschwindigkeit: Build-Zeiten eines monolithisch aufgebauten Modells, wie von der beschriebenen Wirkkette, betragen in der Regel deutlich über zwölf Stunden.

Mit einem modularen Aufbau kann diese – je nach Komplexität der Änderung – auf etwa ein bis vier Stunden reduziert werden. Damit lassen sich neue Anforderungen für die nächste Entwicklungsstufe der Steuergeräte wesentlich schneller implementieren und bereitstellen, sodass die Modelle mit Eintreffen der neuen Steuergerätesoftware im dafür benötigten Funktionsumfang bereitstehen.

Durch diese parallel laufende beziehungsweise vorausgreifende Vorgehensweise werden Verbesserungen für den Kunden sofort nutzbar gemacht und gleichzeitig eine Entwicklung ohne Unterbrechungen sichergestellt. Für die Umstellung werden beim Kunden unter anderem die benötigten Programme eingerichtet, eine neue Rechnerstruktur aufgesetzt, bestehende Tools mit neuen zusammengeführt, Schnittstellen eingerichtet und Schulungen durchgeführt. Für den reibungslosen Ablauf eines solch interdisziplinären Projekts nutzen die ASAP-Entwickler Synergien innerhalb der Unternehmensgruppe – etwa aus den Bereichen Elektronikentwicklung, Prüfsysteme oder Softwareentwicklung.


  1. Absichern autonomer Fahrfunktionen
  2. Continuous Integration und Continuous Testing

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