So sagte schon Carl Friedrich von Weizsäcker:
‚Forschung ist das simple Vergnügen, etwas zu finden, was man früher nicht wusste‘
So haben auch wir uns die Forschung als Teil unserer Arbeit auf die Fahne geschrieben und suchen nach Möglichkeiten und Wegen etwas Neues zu erschaffen. Gerade in Bezug auf die heutige immer schneller voranschreitende Digitalisierung, ist es wichtig Forschung zu betreiben und Grenzen zu überschreiten. Nur so lässt sich die Zukunft gestalten. Man betrachte nur die Entwicklung im Automobilbereich. So hatten Fahrzeuge noch vor einigen Jahren zwischen 30-40 Steuergeräte verbaut. So befinden sich in einem heutigen Pkw zwischen 80 und 100 – Tendenz steigend.
Gerade die Komplexität mit Bezug zum autonomen Fahren – vorherrschen einer Null-Toleranzgrenze – macht es notwendig die Steuergeräte in allen relevanten Kombinationsmöglichkeiten und Versionen in einem Hardwareaufbau zu testen. Diese Tests werden in Fahrzeugen selbst oder in s.g. Testracks durchgeführt. Da jeder Hardwareaufbau aber immer nur eine Fahrzeugkombination abbilden kann, ergibt sich bei der steigenden Vielfalt von Fahrzeugen eine gleich stark steigende Anzahl an Testaufbauten. Ergebnis ist ein enormer Platzbedarf mit entsprechend hohen Anschaffungs- und Betriebskosten.
Mit Hilfe der VDI/VDE zum Forschungsprojekt
Auf Grundlage dessen, entschied sich die NgC GmbH bei der VDI/VDE/IT, einen Antrag auf eine Förderung für das geplante Projekt carSIM zu stellen. Dieses Unternehmen unterstützt insbesondere KMU bei der Erstellung von Forschungsprogrammen.
Das Ziel des Projektes carSIM war es eine digitale Lösung (digitales Testrack) zu schaffen in der alle Steuergeräte hinsichtlich ihrer Funktionen und Interaktionen simuliert und getestet werden können. Mittels Virtualisierung ist es möglich die Vielzahl an Steuergeräten in ihren vielseitigen Kombination und mit jeder möglichen Softwareversion abzubilden. Die Kombinationen wären sowohl kosteneffizient als auch zeitnah verfügbar. Nicht zuletzt ist neben dem wirtschaftlich ökonomischen Faktor (Anschaffungskosten und Platzbedarf), auch der Faktor Umwelt ein zentraler Ausgangspunkt. Immerhin benötigen die HiL-Aufbauten enorme Mengen an Energie, welche durch die digitale Lösung einen deutlich besseren CO2-Fußabddruck gewähren würden. Umwelt und Klima sind präsenter denn je. Ein weiterer Vorteil ist zudem der problemlose Eingriff in das virtuelle System. Dies ermöglicht es jederzeit einfach Anpassungen an der virtuellen Hardware vorzunehmen und sie somit den entsprechenden Testszenarien oder eben dem Fortschritt auf dem Automobilmarkt anzupassen.
Der Antrag wurde erfolgreich eingereicht und genehmigt, infolgedessen die Forschungsarbeiten am 01.01.2020, in Zusammenarbeit mit unserem Innovationsstandort Magdeburg, begannen.
Forschungsarbeit zahlt sich aus
Im ersten Ansatz wurde analysiert und geprüft, wie die Hardware in eine digitale Lösung umgesetzt werden kann. Mithilfe einer Virtualisierungssoftware wurde im ersten Schritt eine Entwicklungsumgebung geschaffen, die eine freie Bearbeitung und Anpassung des virtuellen Steuergerätes ermöglichte. Damit war die Ausgangsbasis geschaffen. Innerhalb des Entwicklungsprozess auf Commando-Ebene ergab sich, dass die Kommunikation und Funktionalität einer Visualisierung bedurften, weshalb für das Projekt ein eigens darauf abgestimmtes Graphical User Interface (GUI) entworfen und parallel mit QT-Framework programmiert wurde. Mit diesem Interface lässt sich die Kommunikation zwischen dem virtuellen Steuergerät und der Umgebung aufzeigen. Mittels einer Virtualisierungssoftware wurde daraufhin das analysierte Steuergerät virtualisiert. Dadurch war es möglich künftige Kompatibilitätsprobleme in Bezug auf Kommunikationsschnittstellen und Transportprotokolle vorwegzugreifen. Sämtliche Schnittstellen wurden während des Virtualisierungsprozesses umgesetzt.
Nach Abschluss des SiL-Aufbaus des Steuergerätes inklusive GUI, wurde in den folgenden Entwicklungsschritten die Kommunikation des digitalen Systems mit dem Backend ermöglicht. Die Verbindung wurde dabei vom System selbstständig initiiert. Im Anschluss findet die automatische Authentifizierung am Backend statt. Nach erfolgreicher Verbindung und Authentifizierung kann über die zugehörige Applikation eine Funktion abgerufen werden, welche nach erfolgreichem Durchlauf als positive Response sowohl im Interface als auch in der App ersichtlich ist.
Erfolgreicher Abschluss des carSim-Projekts
Das gesamte System, welches zuvor in einem HiL-System, dem sogenannten Testrack vereint war, wurde durch das carSIM Projekt in eine digitale Lösung überführt. Es ist nun möglich jede beliebige Steuergerätekombination und Softwareversion abzubilden und auf die Funktionen hin zu testen.
Es ist ebenfalls vorstellbar diesen XiL-Aufbau während der Entwicklungsphasen im Automotivsektor zu verwenden. Somit lassen sich während der Entwicklung bereits Test mit einzelnen und neu entwickelten Steuergeräten durchführen, ohne vorab Prototypen anfertigen lassen zu müssen. Fehler können dadurch bereits vor der Fertigung entdeckt werden, ohne zusätzliche Kosten zu verursachen. Das System ermöglicht es während der Testszenarien Anpassungen vorzunehmen, bis eine entsprechende Lösung gefunden wird. Durch das Projekt ergeben sich eine Vielzahl an Möglichkeiten für den Automobilbereich, aber auch ein Technologie- und Wissenstransfer in andere Bereich wie die Robotik könnten adäquate Anwendungsgebiete sein. Man erkennt die grenzenlosen Möglichkeiten, die sich aus diesem Projekt ergeben und allein der Geist des Menschen setzt dem Grenzen, doch gemeinsam im Team lassen sich diese überwinden und eine Zukunft formen, in der wir leben.