thi_forschungsbericht_2017

66 Luftfahrt
Demonstration der Zulassbarkeit
von Mikrocontroller in der Avionik
Prof. Dr. rer. nat. Peter Hartlmüller
Systemtechnik in sicherheitsgerichteten
Anwendungen
Andreas Schwierz, M.Sc.
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Sebastian Hiergeist, M.Sc.
Wissenschaftlicher MItarbeiter
Georg Seifert, M.Sc.
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Automotive Systems-on-Chip for Avionic
Applications
Semiconductor product road maps for microcontrollers
are aligned to high-volume embedded system markets.
In order to be competitive in this field, a short reaction
time on new requirements is necessary. As a result, the
range of functions increases in every new release. Avionic
suppliers also want to benefit from this technological progress.
These components weren’t envisaged for usage in
the aviation industry, however, and have to be declared as
COTS (Commercial Off-The-Shelf). For aircraft manufacturer,
it is a challenging feat to demonstrate the compliance
with current certification regulations to the licensing
authority. For this practice-oriented problem, areas of
improvement and new techniques shall be defined within
this research topic. Completed research regarding the
argumentation of certifiability results has led to a distinction
between two properties relevant for microcontrollers:
quality and application conformity. Next, a case example
shall be developed to derive a process for quality determination
adequate for argumentation.
Halbleiterhersteller richten die Produktstrategie von Mikrocontrollern nach
den Bedürfnissen von lukrativen Absatzmärkten aus. Zu diesen Märkten
zählen insbesondere alle Branchen die eingebettete Systeme mit hohem
Absatzvolumen bereitstellen. Für die Konkurrenzfähigkeit in diesen Märkten
ist die Reaktionszeit auf neue Anforderungen entscheidend. Die Folge ist,
dass Halbleiterhersteller gezwungen sind, neue Mikrocontroller-Generationen
anzubieten, die eine stetige Weiterentwicklung mit steigendem Funktionsumfang
darstellen.
Auch die Luftfahrtindustrie hat ein Interesse an diesem kontinuierlichen,
technischen Fortschritt teilzuhaben. Mikrocontroller sind aber keine Produkte,
die im Rahmen eines Avionik-Projekts entstanden sind, und fallen
deswegen unter die Kategorie COTS (Commercial Off-The-Shelf). Der
Avionik- bzw. Luftfahrzeughersteller ist gegenüber der Zulassungsbehörde
in der Pflicht nachvollziehbar darzustellen, dass ein Mikrocontroller für das
geplante Einsatzfeld geeignet ist. Genau für diese Problemstellung aus der
Praxis sollen innerhalb dieses Forschungsthemas Verbesserungspotentiale
ermittelt und neue Techniken erforscht werden.
Die bisherigen Untersuchungen in diesem Gebiet betreffen die Problemfeldbeschreibung
und die Praxisrelevanz bzw. Verwertungsperspektive von
bestimmten Methoden. Hieraus hat sich ergeben, die Argumentation in zwei
unterschiedliche Schwerpunkte bzw. Eigenschaften des Mikrocontrollers
aufzuteilen:
1. Qualität bzw. Reifegrad
Bei der Entwicklung von Hardware für die Luftfahrtindustrie werden akzeptierte
Standards verwendet, die ein strukturiertes bzw. bewährtes Vorgehen
beschreiben, um systematische Fehler im Endprodukt zu vermeiden. Dieser
Qualitätsanspruch gilt auch für Mikrocontroller. Die implementierte Funktionalität
muss sich wie beschrieben verhalten.
2. Anwendungskonformität
Der Mikrocontroller ist als COTS unter domänenfremden Anforderungen entwickelt
worden. Die Art und Weise der geplanten Nutzung bzw. Konfiguration
muss mit den eigenen Anforderungen validiert werden.
Nach dieser Aufteilung werden ebenso die nachfolgenden Forschungsaktivitäten
strukturiert, sodass als nächstes ein Fallbeispiel zur Ermittlung der
Qualität von Mikrocontrollern entstehen wird.