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embedded world Conference 2020

Kernkompetenz für eingebettete Systeme

10. Januar 2020, 9:10 Uhr | Achim Grolman

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Aktuelle Herausforderungen

Im Bereich der eingebetteten Systeme kann und darf die Software nicht ohne Einbeziehung der Hardware und der übergeordneten Systemaspekte betrachtet und behandelt werden. Insbesondere bei der Entwicklung von Software für Systeme mit hohen Zuverlässigkeits- und Sicherheitsanforderungen ist die möglichst frühe Betrachtung des Gesamtsystems von entscheidender Bedeutung. Wesentliche Herausforderungen sind dabei die Nachverfolgbarkeit der Anforderungen und Design-Entscheidungen von der System- auf die Software-Ebene, wie sie bereits in verschiedenen Standards gefordert wird. Diese sogenannte Traceability ermöglicht nicht nur die Kontrolle darüber, ob alle Anforderungen im Entwurf und bei der Realisierung und Validation des Systems berücksichtigt wurden, sondern erleichtert auch, die Auswirkung von nachträglichen Änderungen in der Spezifikation, im Entwurf und in der Software zu erkennen und entsprechend zu berücksichtigen.

Da eingebettete Systeme in zunehmendem Maß auch in Bereichen und Anwendungen zum Einsatz kommen, bei denen die Funktion Leib und Leben von Menschen schützen soll oder ein Fehlverhalten des Systems, beispielsweise bei Assistenzsystemen, entsprechende Risiken birgt, spielt beim Systems-Engineering die funktionale Sicherheit des Systems eine entscheidende Rolle. Das System muss nach den besten heute verfügbaren Methoden und Standards entwickelt und strengstens geprüft werden. Existierende Standards wie ISO 26262 definieren klare Vorgaben für Entwicklung und Betrieb des Systems.

Darüber hinaus gibt es Software-spezifische Standards, deren Ziel es ist, die Qualität der Software zu gewährleisten. Ein wichtiges Beispiel ist der von der englischen Motor Industry Software Reliability Association erarbeitete MISRA-Standard. Eine spannende Frage bleibt, ob und wie die agilen Methoden im Bereich der Entwicklung eingebetteter Systeme eine effektive und effiziente Alternative darstellen und insbesondere den Anforderungen an die Entwicklung von sicherheitskritischen Systemen gerecht werden können, da für die Zulassung derartiger Systeme neben der Nachweisbarkeit der Funktionalität auch die Nachvollziehbarkeit des Entwicklungsprozesses von entscheidender Bedeutung ist.

Neben der funktionalen Sicherheit kommt einem anderen Sicherheitsaspekt, der Security, eine deutlich zunehmende Bedeutung zu. Hier geht es insbesondere auch um den Schutz des Systems und seiner Komponenten vor unzulässigen Eingriffen, die die Daten und damit die Funktionalität des Systems beeinträchtigen und im Extremfall durch Manipulation von Daten, beispielsweise in einem elektronischen Bremssystem, eine Gefahr für Leib und Leben bewirken können. Wirkungsvolle Maßnahmen gegen das Hacking von eingebetteten Systemen sind weiterzuentwickeln und im praktischen Einsatz zu erproben.

Ein sehr wichtiger Aspekt in Bezug auf die korrekte Funktion von Software in eingebetteten Systemen ist darüber hinaus das reale Zeitverhalten des Programms. In zahlreichen Anwendungen, beispielsweise bei der Einleitung einer Notbremsung eines Fahrzeugs, kommt es darauf an, dass das System rechtzeitig agiert, also weder zu früh noch zu spät. Auch hier ist die Systemsicht unabdingbar. Eine zusätzliche Herausforderung stellt die immer häufigere Verwendung von Multicore-Prozessoren dar, die durch die echte Nebenläufigkeit von Prozessen neue Anforderungen insbesondere an den Software- und Systementwurf stellt.

Und natürlich hat auch der zunehmende Einsatz künstlicher Intelligenz einen entscheidenden Einfluss auf die Entwicklung und den Einsatz eingebetteter Systeme, insbesondere was das prognostizierbare Verhalten und die Sicherheit der Systeme angeht. Darüber hinaus sind erste vielversprechende Ansätze zum Einsatz von KI bei der Qualitätssicherung eingebetteter Systeme zu verzeichnen, beispielsweise zur intelligenten Auswertung von Analyse- und Testergebnissen. Dieses Potenzial ist weiter zu untersuchen und bezüglich seiner Stärken und Schwächen zu bewerten.

Bei der embedded world Conference 2020 in Nürnberg sind über alle drei Konferenztage zahlreiche Sessions und Classes im Bereich des Software- und Systems-Engineering eingeplant mit dem Ziel, all diese Aspekte kompetent und umfänglich zu adressieren. Um zu einem für alle gewinnbringenden Erfahrungsaustausch zu kommen, setzt das Steering Board auf die aktive Beteiligung auch der Teilnehmer.