Methoden zur Entwicklung eines Variantenmanagements zur ... - FKFS

Methoden zur Entwicklung eines Variantenmanagements zur
Optimierung von EE-Funktionstests vernetzter Steuergeräte
Oliver Manicke, Dr. Rüdiger Dorn
Entwicklung Elektrik/Elektronik Software
Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG
Prof. Bernard Bäker
Institut für Automobiltechnik Dresden
Technische Universität Dresden
Kurzfassung: Um den hohen Kunden- und Gesetzesanforderungen an
moderne Kraftfahrzeuge gerecht zu werden, kommen hochintegrierte
vernetzte Steuergeräte zur Realisierung der verteilten Funktionen zum
Einsatz. Die Beherrschung dieser komplexen Technologien wird durch
eine standardisierte EE-Architektur über alle Baureihen unterstützt.
Hierdurch sind – zusätzlich zu Ausstattungs- und Ländervarianten –
weitere Varianten der Steuergeräte und deren Funktionsweise aufgrund
des baureihenübergreifenden Einsatzes unvermeidlich.
Bei Porsche wurde ein Testhaus eingerichtet, welches zum Ziel hat, die
funktionalen Integrationstests im Bereich Elektrik/Elektronik bei
Porsche zu bündeln. Zur Schaffung einer zusätzlichen methodischen
Grundlage ist geplant, den Testprozess über die drei „Dimensionen“
Steuergerätedomänen, Teststufen und Varianten hinweg zu optimieren.
In der ersten - horizontalen - Dimension steht die Homogenisierung der
Testtools, Testmethoden und Testdurchführung über die verschiedenen
Steuergerätedomänen bzw. Fachbereiche der Elektrik-/Elektronik-
Entwicklung sowie eine Standardisierung der Testtool-Schnittstellen im
Fokus. Hierbei sollen auch die Aktivitäten der Herstellerinitiative
Software (HIS) und die Forschungsergebnisse aus einem geplanten
BMBF-Projekt mit einfließen.
In der zweiten - vertikalen - Dimension wird untersucht, wie bei Porsche
modellbasiert entwickelte Funktionen über die verschiedenen Teststufen
optimal abzusichern sind.

In der dritten Dimension wird eine Methodik für ein
Variantenmanagement zur Berücksichtigung von Steuergeräte- und
Verbundvarianten in den Funktionstests entwickelt, um die vorhandenen
Testtools optimal auszunutzen und eine hohe Testabdeckung zu
erreichen. Das Variantenmanagement soll zukünftig zur Festlegung bzw.
zur Auswahl testrelevanter Varianten und Funktionen für automatisierte
Integrationstests dienen. Grundlage hierfür ist eine formale Spezifikation
auf Fahrzeug- und Systemebene, die zur Modellierung der Varianten
genutzt wird. Bei der Modellierung werden unter anderem Kriterien der
wahrscheinlichkeitsbedingten Kopplung aus Kundenstatistiken sowie bei
der Auswahl der testrelevanten Varianten die Prioritäten bzw.
Wichtungen bei der Funktionsrelevanz berücksichtigt.
Ziel ist, bei der Entwicklung der Methoden, die Anforderungen zum
Einsatz in weiteren Domänen - der ersten Dimension - sowie in
weiteren Teststufen - der zweiten Dimension - mit einfließen zu lassen
und somit das Variantenmanagement für den gesamten Testprozess
nutzbar zu gestalten.
Im Beitrag werden die oben beschriebenen Herangehensweisen,
Methoden und Forschungsergebnisse zur Entwicklung eines
Variantenmanagements detailliert erläutert und dargestellt. Dabei liegt
der Fokus auf der Optimierung des Test von Steuergerätevarianten.
1 Einleitung
In der Automobilindustrie hat im heutigen Elektrik/Elektronik Entwicklungsprozess
stets die Einhaltung von Gesetzesanforderungen und die Erfüllung von
Kundenwünschen der unterschiedlichen Märkte eine sehr hohe Priorität. Des
weiteren werden bestimmte Fahrzeugprojekte in Kooperation mit anderen
Herstellern entwickelt. Diese Entwicklungsprozesse sind geprägt durch die
Kooperation zwischen OEM, Dienstleister und Zulieferer, welche gemeinsam nach
dem V-Modell Steuergeräte und Funktionen entwickeln und im Testprozess über
verschiedene Teststufen qualifizieren.

Durch den hohen finanziellen Aufwand bei der Entwicklung einer EE-Architektur,
wird immer stärker auf eine Möglichkeit eines baureihenübergreifenden Einsatz von
Steuergeräten geachtet. Dies bedeutet, dass in einem Steuergerät meist mehr
Funktionen implementiert sind, als für eine Baureihe notwendig wären. Des
weiteren fließen auf Grund von Kooperationsprojekten zusätzliche Anforderungen
anderer Fahrzeughersteller in die Steuergeräteentwicklung mit ein. Gleichzeitig hat
der Zulieferer Interesse sein Steuergerät für mehrere Fahrzeugprojekte zu verwenden
und an möglichst viele OEM zu verkaufen. Er greift hierbei auf
Standardfunktionsbibliotheken zurück und führt anschließend noch
fahrzeugspezifische Anpassungen für den jeweiligen Fahrzeughersteller durch. Für
eine effektive Gleichteilstrategie sind neben Überschneidungen bei der Laufzeit von
Fahrzeugbaureihen auch die Versorgung bei der Ersatzteilbereitstellung - z.B. die
Abhängigkeit durch einen Lieferanten - sicher zu stellen.
Durch die hohe Anzahl von Ländervarianten, welche meist durch die individuellen
Gesetzes- und Versicherungsanforderungen entstehen, sowie die vielen zusätzlichen
Ausstattungsmöglichkeiten in unzähligen Kombinationsvarianten stellt dies eine
neue Herausforderung an den Testprozess des Fahrzeugherstellers dar. Die oben
erwähnte Gleichteilstrategie führt somit zu einer Vielzahl von unterschiedlichen
Varianten der Steuergeräte und Funktionen, die sich insbesondere durch Hardwareoder
Softwareanteile unterscheiden.
Die hochgradige Vernetzung der unterschiedlichen Steuergeräte und Komponenten
im Fahrzeug führt dazu, dass viele Funktionen in Funktionsbestandteile unterteilt
sind und von verschiedenen Zulieferern in der jeweiligen Steuergerätesoftware
umgesetzt werden. Die Steuergeräte müssen nach der Steuergeräteeinzelqualifikation
beim Zulieferer anschließend auch die Integrationstests beim OEM
durchlaufen. Diese Aufwände werden sowohl beim OEM als auch bei den
Zulieferfirmen mit immer umfangreicheren Tests durchgeführt. Der
Qualifizierungsprozess von Funktionen wird von Modell-in-the-Loop-Test über die
gesamte Qualifizierungsebenen bis hin zum Gesamtfahrzeug unterstützt und ständig
weiter automatisiert. Im gegebenen zeitlichen Rahmen des
Fahrzeugentwicklungsprozesses ist es trotz Test Automatisierung nicht möglich, alle
zum SOP verfügbaren Varianten einer Modellreihe zu qualifizieren.
Hierbei ist neben der Homogenisierung der Testtools, Testmethoden und
Testdurchführung über die verschiedenen Steuergerätedomänen bzw. Fachbereiche
der Elektrik-/Elektronik-Entwicklung und der Wiederverwendung von Testfällen
über die verschiedenen Teststufen das Ziel eine optimale Abdeckung aller für den
Kunden verfügbaren Varianten einer Baureihe.
Für die Erreichung der oben genannten Ziele und für eine zielgerichtete Planung der
Qualifizierung von Varianten ist ein E/E-Variantenmanagement unumgänglich.

2 Optimierungsansätze im Testprozess
Der parallele Entwicklungsprozess von verschiedenen Baureihen mit einer
Steuergeräteplattform aber unterschiedlichen SOP-Terminen stellt hohe
Herausforderungen an den Testprozess des OEM. Hierbei ist es notwendig, dass
Mehrfachtest von Software- oder Hardwareanteilen bzw. Varianten unbedingt
vermieden werden müssen. Jedoch ist gleichzeitig zu beachten, dass jede Variante
den für sich notwenigen Qualifikationsprozess für eine Serienfreigabe durchläuft.
Das bei Porsche eingerichtet Testhaus, als unterstützender Querschnittsbereich, hat
zum Ziel, die funktionalen Integrationstests der verschiedenen Baureihen und
Varianten im Bereich Elektrik/Elektronik zu bündeln. Als zusätzliche methodischen
Grundlage ist geplant, den Testprozess über die drei „Dimensionen“
Steuergerätedomänen, Teststufen und Varianten mit Hilfe von wissenschaftlichen
Untersuchungen zu optimieren. Dabei werden die Dimensionen Steuergerätedomän
(kann auch OEM oder Zulieferer spezifisch betrachtet werden) und Teststufen
aktuell vor allem in Bezug auf Wiederverwendung von Testfällen und für die
Standardisierung von Formaten und Schnittstellen untersucht.
2.1 Horizontale Dimension - Steuergerätedomän
In der ersten - horizontalen - Dimension steht die Homogenisierung der Testtools,
Testmethoden und Testdurchführung über die verschiedenen Steuergerätedomänen
bzw. Fachbereiche der Elektrik-/Elektronik-Entwicklung sowie eine
Standardisierung der Testtool-Schnittstellen im Fokus (Abbildung 1). Ziel ist eine
Hersteller übergreifende Einführung von Standards. Hierbei sollen die Aktivitäten
der Herstellerinitiative Software (HIS) in Bezug auf einen HiL-API zur
kostengünstigeren gleichzeitigen Verwendung von verschiedenen Tools bzw.
Testsysteme verschiedener Hersteller unterstützen. Dadurch wird es ermöglicht, dass
eine Testablaufsteuerung eines Toolherstellers mit einem HiL-System eines
Wettbewerbers kommunizieren kann. Dies soll eine Weiterverwendung von bereits
vorhandenen Infrastrukturen ermöglichen.
Teststufen
Gesamtfahrzeug
Fahrzeug
Gesamtverbund
Bussegment
Steuergerät
SW-Komponenten
SW-Modul
Homogenisierung
Karosserie Antrieb Fahrwerk Infotainment
OEM
Zulieferer
Abbildung 1: Homogenisierung über Steuergerätedomänen
Steuergerätedomäne

In einem geplanten BMBF-Projekt soll zukünftig ein offenes Toolframework zur
Testfallerstellung bzw. Modellierung erarbeitet werden. Diese Forschungsergebnisse
sollen ebenfalls zur Optimierung von Steuergerätetest domänübergreifend genutzt
werden.
2.2 Vertikale Dimension - Teststufen
In der zweiten - vertikalen - Dimension wird untersucht, wie bei Porsche
modellbasiert entwickelte Funktionen über die verschiedenen Teststufen optimal
abzusichern sind. Dabei ist das Ziel durch aktives Frontloading die Fehler so früh als
möglich in den unteren Teststufen zu finden. Da hier die Beseitigung der Fehler die
wenigsten Kosten verursacht. Durch eine geplante Wiederverwendung (Abbildung
2) von Testfällen, von der Modulebene bis zum Fahrzeugtest, welche nach und nach
mit Informationen angereichert werden (von Abstrakten zum Konkreten) soll der
Aufwand für die Testfallerstellung gesenkt und die Testtiefe erhöht werden.
Teststufen
Gesamtfahrzeug
Fahrzeug
Gesamtverbund
Bussegment
Steuergerät
SW-Komponenten
SW-Modul
Wiederverwendung
Karosserie Antrieb Fahrwerk Infotainment
OEM
Abbildung 2: Wiederverwendung über Teststufen
2.3 Dritte Dimension - Varianten
Zulieferer
Steuergerätedomäne
Zur Berücksichtigung von Steuergeräte- und Verbundvarianten im Testprozess ist
eine Betrachtung einer dritten Dimension notwendig. Für diese werden aktuell
Methoden entwickelt und untersucht, um die vorhandenen Testtools optimal
auszunutzen und eine hohe Testabdeckung aller Varianten zu erreichen. Ein in der
Entwicklung befindliches Tool für Variantenmanagement soll zukünftig die
Festlegung bzw. zur Auswahl testrelevanter Varianten und Funktionen für
automatisierte Integrationstests erleichtern. Hierfür wurde eine formale
Spezifikation auf Fahrzeug- und Systemebene, zur Modellierung der Varianten auf
Basis von XML entwickelt. Die zu erwartenden Erkenntnisse sollen in allen
Teststufen aber auch in allen Steuergerätesegmenten genutzt werden und somit die
relevanten Varianten die für eine optimale Testabdeckung notwendig sind,
definieren. (siehe Abbildung 3)

Teststufen
Gesamtfahrzeug
Fahrzeug
Gesamtverbund
Bussegment
Steuergerät
SW-Komponenten
SW-Modul
maximal Testabdeckung
Boxster
911
Cayenne
Varianten
2.4 Ursachen der Variantenbildung
Karosserie Antrieb Fahrwerk Infotainment
Abbildung 3: Testabdeckung der Varianten
OEM
Zulieferer
Steuergerätedomän
Wissenschaftliche Definition von Varianten:
Eine Variante eines technischen Systems ist ein anderes technisches System gleichen
Zwecks, das sich in mindestens einer Beziehung oder einem Element unterscheidet.
Ein Element unterscheidet sich von einem anderen Element in mindestens
einer Eigenschaft. [Franke]
Um potentiellen Kunden in möglichst vielen Marktsegmenten ein porschetypisches
Fahrzeug anzubieten, stehen bisher drei Modellreihen mit unterschiedlichsten
Varianten im Hause Porsche zur Verfügung. Hierbei weisen alle Fahrzeuge die
Porsche typischen Eigenschaften wie Sportlichkeit, Dynamik und Sicherheit auf.
Diese hohe Anzahl von Varianten ist ein Alleinstellungsmerkmal der deutschen
Hersteller. Allein in Europa existierten 2006 über 61 Fahrzeugmarken mit insgesamt
449 Modellen und weiteren 3996 Varianten [Automobilproduktion Nov. 06].
Abbildung 4 stellt auszugsweise die aktuellen Porsche Fahrzeugbaureihen (Boxster
und Cayman, 911, Cayenne) mit 25 Varianten dar.
…
Abbildung 4: Modellreihen mit Varianten (Auszug)
…
…

Durch die konsequente Nutzung von Gleichteilen über alle Baureihen hinweg wird
ein höherer Qualitätsstandard sowie eine Kostensenkung realisiert. Diese
Gleichteilnutzung wird durch vier verschiedene Abhängigkeiten beeinflusst:
1. Technische Abhängigkeiten (bedingter Verbau, Ausschlüsse)
2. Marketing / Vertrieb (Marktanforderungen)
3. Kunde (wahrscheinlichkeitsbedingte Kopplung - Kundenstatistik)
4. Gesetz / Versicherungsanforderungen (Zulassungsrelevanz)
zu 1. Technische Abhängigkeiten:
Bei der Realisierung von Funktionen unter Nutzung von Gleichteilen in
verschiedenen Fahrzeugvarianten oder Baureihen können ein bedingter Verbau oder
gar Ausschlüsse entstehen. Beispielhaft soll hier eine integrierte Verdecksteuerung
im Hecksteuergerät der Sportwagenbaureihe genannt werden, diese kommt nur in
den offenen Variante des Boxsters zum Einsatz, da für die noch komplexere
Ansteuerung der Cabriovarianten in der 911 Baureihe ein zusätzliches
Verdecksteuergerät notwendig ist. Bei der Funktionsprüfung während des
Entwicklungszeitraumes war es notwendig, auch stets die Nichtfunktion der
Verdecksteuerung im Hecksteuergerät in der 911 Baureihe zu testen.
Durch die wachsende Funktionsintegration in eine sinkende Anzahl von
Steuergeräten steigt die Zahl der technischen Abhängigkeiten bei der Verwendung
der Steuergeräte in mehreren Modell- und Fahrzeugvarianten stetig weiter an.
zu 2. Marketing / Vertrieb:
Durch die unterschiedlichen Kundenbedürfnisse und Marktanforderungen weltweit
muss der Vertrieb möglichst regional spezifische Fahrzeugkonfigurationen anbieten.
Hierbei legt der Vertrieb die Grundausstattung für den jeweilige Markt fest. So ist es
notwendig, dass bestimmte Fahrzeugfunktionen in bestimmten Ländern serienmäßig
angeboten werden, um dem Standard des Marktes zu entsprechen. Gleichzeitig wird
aber auch festgelegt, welche Sonderausstattungen in bestimmten Märkten nicht
angeboten werden. All diese individuellen Anforderungen spiegeln sich in
unterschiedlichen Verbauvarianten von Fahrzeugmodellen wieder und müssen alle
den Qualifizierungsprozess während der Fahrzeugentwicklung durchlaufen.
zu 3. Kunde:
Durch die Identifikation von Kundenwünschen und der Auswertung von
Fahrzeugaufträgen lässt sich die statistische Verbauhäufigkeit von Steuergeräten und
damit von Fahrzeugfunktionen feststellen. Diese soll zukünftig als Grundlage für die
Wichtung von Funktionen eingesetzt werden. In dieser wird aber auch die
Kundenrelevanz bei Ausfall der Funktion sowie der Faktor Sicherheit mit einfließen.
Es soll eine Abschätzung aller im Markt auftretenden Varianten möglich sein.

zu 4. Gesetz/Versicherungsanforderungen:
Jeder einzelne nationale Markt hat unterschiedliche Gesetzes- und
Versicherungsanforderungen, welche für eine Zulassung der Fahrzeuge erfüllt
werden müssen. Hierbei soll der Fokus nicht auf den klassischen Anforderungen wie
Emissionen oder Geräuschpegel liegen, sondern auf funktionsbeeinflussende
Richtlinien, wie zum Beispiel das Abschalten der Nebelscheinwerfer bei
eingeschaltetem Geländenivau in Japan-Fahrzeugen der Baureihen Cayenne. Diese
Funktion wird nur vom Gesetzgeber in Japan verlangt, in allen anderen Märkten ist
diese Funktion deaktiviert.
Aber auch ein gefordertes Vehicle Tracking System in England muss technisch
realisiert werden, damit britische Versicherer den Kunden eine Versicherungspolice
anbieten. Da in heutigen Fahrzeugen fast alle Funktionen über mehrere Steuergeräte
miteinander vernetzt oder sogar verteilt sind, haben Sonderausstattungen auch meist
eine zusätzliche Variante in anderen Steuergeräten zur Folge.
2.5 Variantenunterscheidung
Im Automobilbau können Varianten auf mindestens fünf verschiedenen Ebenen
entstehen. Diese werden auch als Variantenhierarchien bezeichnet und direkt durch
die unter Kapitel 2.4 genannten vier Ursachen der Variantenbildung beeinflusst.
Im Gesamten bildet dieses eine Rückwirkung auf die Auslegung der
Funktionsvariante im jeweiligen Fahrzeug. Die fünf Ebenen sind:
• Baureihenebene (Boxster, 911, Cayenne)
• Modellebene (Carrera, Cabrio, Targa, Coupe, GT3, …)
• Bussegmentebene (Karosserie, Antrieb, Infotainment, …)
• Ausstattungsebene (I-Nummer)
• Komponentenebene (Bauteil und Funktionsbestandteile)
Zur Komponentenebene zählen neben Steuergeräten, welche als eingebettete vollvernetzte
Systeme im Fahrzeug gesehen werden, auch mechatronische Bauteile wie
zum Beispiel Schalter, Pumpen und intelligente Lampen. Die verschiedenen
Varianten der Funkti-onen sind zum größten Teil in Software umgesetzt. Diese
dienen der Realisierung von Sicherheit und Komfort und beinhalten die eigentliche
Intelligenz des Fahrzeu-ges. Fahrzeugfunktionen können bewusst und direkt durch
den Insassen beieinflusst werden oder unbewusst im Hintergrund ablaufen. In
Abbildung 5 sind alle möglichen Varianten der Funktion Tagfahrlicht auf
Ausstattungsebene dargestellt.

Sonderausstattung:
Regensensor
Sonderausstattung:
PCM
BCM vorne: 4 verschiedene
Hardware-Versionen
Japan: Tagfahrlicht darf nicht über
PCM-/Kombiinstrument deaktivierbar sein
Schweden/Island: Begrenzungslicht muss
zusätzlich zum Tagfahrlicht aktiv sein
Sonderausstattung: Halogenoder
LED-Tagfahrleuchten
Abbildung 5: Varianten der Funktion Tagfahrlicht
3 Ansatz für E/E-Variantenmanagement
Sonderausstattung:
Halogen-
Tagfahrleuchten
Sonderausstattung:
LED-
Tagfahrleuchten
Sonderausstattung: 3
verschiedene Xenon-
Scheinwerfer
Die in Kapitel 2 beschriebenen Ursachen von Varianten, verlangen nach einer
Möglichkeit der Erfassung und Verwaltung von Varianten. Mit Hilfe von geeigneten
Methoden des Variantenmanagement steht dem Nutzer die Möglichkeit zur
Verfügung, alle möglichen Varianten abzubilden und alle notwendigen Varianten
für den Testprozess bereitzustellen.
Die Erfassung von Funktionsvarianten erfolgt bisher mittels einer Analyse der zum
Entwicklungsbeginn erstellten Lastenhefte sowie der Pflichtenhefte des Zulieferers.
Die verschiedenen Funktionsvarianten liegen dabei nicht primär im Fokus dieser Art
der Dokumentation. Den Testingenieuren dienen sie jedoch als Grundlage für die
Erstellung der Testspezifikationen. Hierbei wird meist die Grund- sowie die
Vollausstattung eines Fahrzeugmodells zuerst getestet.
Zukünftig wird mittels einer maschinenlesbaren Beschreibung der
Funktionsvarianten die hohe Anzahl an verschiedenen Varianten erfasst und für
nachfolgende Prozesse zur Verfügung gestellt. Dafür ist es notwendig, eine formale
Spezifikation für die Beschreibung von Funktionsvarianten festzulegen. Als
Grundlage dient ein entwickeltes XSD-Schema (XSD - XML Schema Definition),
welches alle notwendigen Bestandteile einer Funktion enthält.

3.1 Beschreibung von Varianten
Die Struktur ist unterteilt in Steuergeräte, Sensoren, Aktoren sowie Kriterien, welche
in allen 3 Klassen neben spezifischen Attributen für die gesamte Beschreibung einer
Funktionsvariante notwendig sind. Hierbei wurde ein abstrakter Ansatz gewählt,
welcher die Erfassung von einfachen, aber auch komplexen Funktionen ermöglicht.
Aktuell erfolgt die Beschreibung der Funktionen durch einen Tool-Prototypen
mittels Eingabemaske. Hierbei werden verschiedene Datenquellen automatisch
durch Importfunktionen dem Anwender zur Verfügung gestellt. Dazu zählen, CANund
LIN-Matritzen, Pinbelegungen und MCR. Diese Daten werden auf dem
spezifischen Format in XML (siehe Abbildung 6) konvertiert. Die Verbauhäufigkeit
für jedes Ausstattungsmerkmal wird nach Auswertung von Bestellhäufigkeiten und
Marktforschungsergebnissen ebenfalls in XML überführt. Das XSD-Schema enthält
folgende Informationen:
Steuergeräte:
Hardware- und Softwareversionen, für diese Funktion relevante Codierungen und
mögliche Codierwerte, Ein- und Ausgänge des Steuergerätes, Direktverbindungen,
Signalwert, Bussignale (CAN, LIN), Identifier der Botschaft, Position des Signals in
der Botschaft, Signalwert, Kriterien für die Zugehörigkeit zu einer bestimmten
Variante (Abhängigkeit von Ausstattungen)
Sensoren und Aktoren:
Mögliche Hardware-Versionen, Ein- und Ausgänge, Bussignale,
Direktverbindungen, Kriterien für die Zugehörigkeit zu einer bestimmten Variante
Kriterien:
Ländercodes (C-Nummern), Ausstattungsnummern (I-Nummern), Fahrzeugcodes
(F-Nummern), beliebig komplexe Verknüpfung der Bedingungen über logische
Operatoren, Modellierung von gegenseitigen Ausschlüssen
Abbildung 6: XML-Struktur zur Variantenbeschreibung (Kriterien)

3.2 Vergleich von Varianten
Mit Hilfe der Modellierung einer so genannten Superfunktion und die Verwendung
der vorhandenen Kriterien sowie Kodiermöglichkeiten werden alle möglichen
Verbauvarianten der Funktionen generiert. Die Superfunktion enthält sämtliche
Komponenten und Signale aller Varianten, die in der Regel nicht im realen Fahrzeug
verbaut sind und bestimmte Komponenten sich gegenseitig ausschließen. Hierbei
besteht die Möglichkeit diese untereinander zu vergleichen, um Abweichungen
voneinander sichtbar zu machen. In Abbildung 7 ist die Verleichsdarstellung
abgebildet.
Abbildung 7: Variantenvergleich der Funktion Tagfahrlicht
3.3 Festlegung von Varianten
Durch die automatische Analyse der Superfunktion unter Verwendung der Kriterien
und MCR die Ausschlüsse definieren werden alle relevanten Varianten generiert.
Diese werden durch die Verwendung von Verbauhäufigkeiten von
Sonderausstattungen gewichtet und dem Tester zur Abarbeitung vorgeschlagen. Bei
der Prioritätsverteilung wird neben statistischen Verbauhäufigkeiten bisheriger und
zukünftiger Fahrzeugbaureihen auch die Funktionsrelevanz bewertet. Wichtungen
werden in dem XSD-Schema unter berücksichtigt. Sie dienen der
späteren automatisierten Auswahl von testrelevanten Funktionsvarianten bei der
Testfallspezifikation. Abbildung 8 stellt die prototypische Ausgabe der testrelevaten
Varianten dar.

Abbildung 8: Ausgabe der relevanten Varianten inklusive Verbauhäufigkeit
4 Vorteile eines Variantenmanagements
Die Verwendung eines Variantenmanagements soll zur Verwaltung von
Funktionsvarianten, sowie primär zur Bestimmung von testrelevanten
Funktionsvarianten dienen. Hierbei werden idealerweise der zeitliche, sowie der
baureihenbezogene Einsatz von Varianten berücksichtigt.
Gleichzeitig hat ein Variantenmanagement das Ziel, die Testabdeckung zu erhöhen
und die Funktionsabsicherung durch gezielte Regressionstests bei zusätzlichen Variantenimplementierungen
zu optimieren. Hierbei liegt im Fokus, dass die Garantie
der Zuverlässigkeit aber auch der Vollständigkeit berücksichtigt wird. Alle
Abhängigkeiten und Wirkungsketten sind bei der Variantenauswahl für die
Testdurchführung zu beachten. Ein Indikator ist neben der Verbauhäufigkeit von
Varianten die Größe der Varianz gegenüber der Superfunktion bzw. der meist
verbauten Funktionsvariante. Ziel ist die Überdeckung bei der Testdurchführung
einer Funktionsvarianten gegenüber den mit getesteten Varianten darzustellen.
Die Filterung nach wesentlichen Funktionsvarianten soll zukünftig eine erhebliche
Erleichterung bei der Funktionsqualifikation im Testprozess erzeugen. Da dem Testingenieur
zukünftig eine technische Unterstützung für die Auswahl der Varianten
zur Verfügung stehen wird, kann er seine knappe Zeit für die Erstellung von
Testspezifikationen, Testfällen und die Durchführung von Tests nutzen. Diese sind
dann nach den in Kapitel 4 beschriebenen Prioritäten gewichtet und dem
Testingenieur zur Qualifizierung vorgeschlagen. Gleichzeitig besteht die
Möglichkeit einer automatischen Konfiguration des Testaufbaus am HiL-System
(Beschaltung der notwendigen Echtlasten für die entsprechende Funktionsvarianten)
durch die Bereitstellung aller notwendigen Informationen aus dem
Variantenmanagement.

Zusätzlich erhält der Testingenieur Hinweise, welche Umfänge an Bestandteilen
(Software und Hardware) der Superfunktion gegenüber den zu testenden
Funktionsvarianten nicht beteiligt sind um eine so genannte Negativqualifikation
(auf Nichtimplemtierung - bzw. Sperrung von SW- oder HW-Komponenten) zu
prüfen und somit auch diese Qualifikation sicherzustellen.
Das Variantenmanagement soll ebenfalls eine Auswahl aller notwendigen Testfälle
für die entsprechende Funktionsvarianten sowie Verblockung aller nicht
notwendigen Testfälle ermöglichen. Hierfür wird es notwendig, die Bestandteile
eines Testfall zu bewerten und eindeutigen Funktionsvarianten zuzuordnen.
In weiteren Projekten, welche auch AUTOSAR Komponenten einsetzen werden,
bzw. vollkommen auf AUTOSAR basieren, gewinnt ein Variantenmanagement noch
weiter an Bedeutung. Denn durch die starke Modularisierung von Softwarekomponenten
und eine mögliche Trennung von Hard- und Softwarelieferant steigt die Anzahl
der Varianten weiter stark an. Durch die Funktionsimplemtierung von verschiedenen
Softwarekomponenten auf der Zielplattform entstehen beim OEM erweiterte
Testumfänge, die heute aktuell beim Zulieferer durchgeführt werden. So müsste jede
Variante eines Steuergerätes (Soft- und Hardwaremodule von verschiedenen Zulieferern)
auf Performance und Speicherauslastung getestet werden.
Ein weiterer Nutzen ist die automatische Erzeugung von Funktionsflows (Zeichnung
von Funktionsvarianten) aus der Modellierung der Superfunktion in XML für die
visuelle Darstellung von Funktionsvarianten. Diese soll der besseren
Verständlichkeit von Funktionen im Nicht-E/E-Bereich dienen und kann gleichzeitig
in der Werkstattliteratur bzw. im Kundendiensttester zur Visualisierung bzw. zur
Fehlersuche eingesetzt werden. In Abbildung 9 ist ein Bespiel für einen
automatisiert erzeugten Funktionsflow dargestellt.
Abbildung 9: Funktionsflow Rückfahrlicht

5 Zusammenfassung und Ausblick
Die Gleichteilstrategie über verschiedene Baureihen sowie die notwendige
Individualisierung auf die jeweiligen Marktanforderungen bei Steuergeräten im
Automobil führt zu einer erheblichen Steigerung der zu qualifizierenden Fahrzeugoder
Steuergerätevarianten. Ziel ist, bei der Entwicklung der Methoden für ein
Variantenmanagement, die Anforderungen zum Einsatz in weiteren Domänen - der
ersten Dimension - sowie in weiteren Teststufen - der zweiten Dimension - mit
einfließen zu lassen und somit das Variantenmanagement für den gesamten
Testprozess nutzbar zu gestalten. Es wurde eine Methode entwickelt, mit der aus
Lastenheften, Steuergeräte-Hardwarebeschreibungen, Vernetzungstopologien, etc.
eine so genannte Superfunktion (nicht lauffähige Maximalvariante) beschrieben
werden kann. Diese formalen Beschreibungen basieren auf der entwickelten XML-
Struktur und können auf unterschiedlichen Abstraktionsniveaus - abstrakte
Varianten auf Fahrzeugebene und Varianten auf Steuergeräteebene - erstellt werden.
Diese Varianten werden in einem in der Entwicklung befindlichen
Variantenmanagement gespeichert. Aktuell bilden alle kundenrelevanten Varianten
bezogen auf Baureihen, Ausstattungen und länderspezifische Ausführungen die
Grundlage für die Vorschlagung der relevanten Varianten für den
Qualifikationsprozess, mit reproduzierbaren Testdaten und Testfällen, für Positiv-,
Negativ- und elektrische Fehlertests.
Das aktuell festgelegte XML-Schema dient gleichzeitig als Grundlage zur
automatisierten Erstellung von Dokumentationsgrafiken (Funktionflows) aller
Funktionsvarianten.
Der initiale Aufwand zur Modellierung der Superfunktion mit allen Bestandteilen
möglicher Varianten und damit Zeit und Kosten sind nicht vernachlässigbar, jedoch
ist das Ziel, dass die Auswahl der wichtigen Varianten zur Qualifizierung der
Gesamtfunktionen in dem zur Verfügung stehenden Zeitraum bis SOP erheblich zur
Qualitätssteigerung aller Varianten einer Baureihe beiträgt. Gleichzeitig ist die
automatisierte Konfiguration des Testsystems und die Auswahl der relevanten
Testfälle eine weitere Möglichkeit das Variantenmanagement für die Optimierung
des Testprozesses zu nutzen.
Mit Hilfe des bisher entwickelten Funktionsprototypen eines Variantenmanagements
soll eine optimale Testsystemauslastung und Durchführung von Testreihen an den
testrelevanten Varianten an ausgewählten Beispielfunktionen im Komfortbereich
eines Fahrzeugprojektes sichergestellt werden.

Literaturverzeichnis [Auszug]
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