Virtuelle und Automatisierte Integration von Softwarefunktionen in verteilten eingebetteten Automobil-Systemen unter Berücksichtigung der Anforderungen an die funktionale Sicherheit

Vorhabensbeschreibung

In Kraftfahrzeugen werden zahlreiche programmierbare elektronische Systeme zur Realisierung der funktionalen Anforderungen der Automobilhersteller eingesetzt. Die Fahrzeugelektronik wird in Automobil-Steuergeräten (Automotive Embedded Systems) realisiert.
Das Forschungsvorhaben VitaS³ („Virtuelle und Automatisierte Integration von Softwarefunktionen in verteilten eingebetteten Automobil-Systemen unter Berücksichtigung der Anforderungen an die funktionale Sicherheit“, dabei steht S³ für Sicherheit, Software und Systeme) will einen Beitrag im Feld der Software-Integration von Funktionen in Automotive Embedded Systems leisten. Ziel hiebei ist eine Optimierung hinsichtlich Performance, Funktionaler Sicherheit (Safety) und Verfügbarkeit. Dabei stehen Design und Implementierung in Bezug auf die spätere Integration und auch die Integrationsmethodiken selbst im Fokus dieses Forschungsvorhabens. Die Virtuelle Integration stellt die Vorwegnahme von Integrationsaktivitäten auf die linke Seite, also die Entwicklungsseite, des V-Modells dar.
Damit soll zum Beispiel in der Designphase auf Modellebene die Integration durchgeführt werden. So können sowohl die Schnittstellenkompatibilität, als auch die spätere Performance auf dem eingebetteten System frühzeitig verifiziert werden. Hierzu sind neuere Modellierungs- und Simulationsansätze hinsichtlich Ihrer Anwendungsorientierung für Automotive Embedded Systems zu untersuchen. Der Transfer dieser Ergebnisse auf die Erstellung eines Integrationstools seitens KMU’s wird angestrebt.
Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchs
Im Forschungsvorhaben Vitas3 wird ein Nachwuchsteam aus Studierenden, Absolventen und Promotionsstudenten geformt. Dabei sollen kooperative Promotionen zusammen mit der Technischen Universität München aufgesetzt werden.

Für das Nachwuchsteam VitaS³ und für Mitarbeiter anderer FH-Forschungsprojekte soll ein Proseminar zum Austausch und zur Diskussion wissenschaftlicher Ergebnisse eingerichtet werden. Damit verbunden erfolgt auch eine Anleitung zum wissenschaftlichen Arbeiten.
Mit dem Projekt erhält der wissenschaftliche Nachwuchs die Möglichkeit, sich in aktuellen Themen anwendungsorientierter Forschung zu qualifizieren. Dabei wird dem wissenschaftlichen Nachwuchs frühzeitig der Kontakt zur industriellen, anwendungsorientierten Praxis gegeben. Sowohl ein KMU, als auch Großunternehmen der Automobilelektronik werden Partner in diesem Forschungsprojekt sein.
Es soll fakultätsübergreifend die wissenschaftliche Zusammenarbeit gefördert werden. Daher ist geplant, den wissenschaftlichen Nachwuchs der Elektro- und Informationstechnik, der Informatik sowie der Mechatronik zu beteiligen..
An der FH Regensburg wird ein fakultätsübergeifendes Institut (Automotive Electronic & Software Institut) angestrebt. In diesem Institut wird der wissenschaftlichen Ingenieur-Nachwuchs aus- und weitergebildet werden. Damit soll dieses Forschungsvorhaben ein Element des angestrebten Institutes werden.

Gesamtziel des Vorhabens

Der wissenschaftliche Nachwuchs soll im Rahmen des Forschungsprojektes VitaS³ zum selbständigen und eigenverantwortlichen wissenschaftlichen Arbeiten hingeführt werden. Dazu wird ein Nachwuchsteam gebildet. Die Betreuung erfolgt durch Hochschullehrer und erfahrene Ingenieure der Projektpartner. Dabei wird der wissenschaftliche Nachwuchs sowohl regelmäßig in Proseminaren an der Hochschule, als auch an Projekt-Meetings beteiligt werden.
Der VDA2-Arbeitskreis sieht das Potenzial des Standort Deutschland in der Entwicklung und Anwendung neuer Technologien. Diese haben das Ziel die Zuverlässigkeit software-intensiver Systeme zu steigern. Damit können Innovationen in „Automotive Embedded Systems“ für eine nachhaltige Sicherung von Arbeitsplätzen in der Automobilindustrie als Schlüsselindustrie Deutschlands in einer globalisierten Welt einen Beitrag leisten.

Eine Verbesserung der Qualität bei gleichzeitiger Kostensenkung von Automotive Systemen ist der treibende Faktor für das Aufsetzen dieses FuE-Projektes. Innovative Funktionen, wie Fahrerassistenzsysteme, sind häufig domainen-übergreifend und deshalb auf verschiedene Steuergeräte verteilt. Dies und der steigende Funktionsumfang bei kürzer werdenden Projektlaufzeiten erfordert eine abgesicherte Integrationsmethodik unter Berücksichtigung der Anforderungen der Funktionalen Sicherheit.
Die Zuwendungen geben der Fachhochschule Regensburg selbst die Möglichkeit die eigene Forschungs- und Entwicklungsfähigkeit im Arbeitsgebiet der Automotive Embedded Systems nachhaltig zu stärken. In der angespannten Haushaltssituation ist es sonst nicht möglich das geplante Forschungsvorhaben in Angriff zu nehmen.
Industrielle Entwicklungsprojekte sind oft an kurzfristiger orientierten Planungszielen ausgerichtet. Gerade Forschungsvorhaben unter Beteiligung der Hochschule erlauben es, grundlegendere Entwicklungsthemen in einer längeren, dreijährigen Laufzeit erfolgreich zu bearbeiten.
Die Zuwendung kann weiterhin als ein unterstützender Faktor zum Aufbau eines Kompetenzpools an der Fachhochschule Regensburg gesehen werden. Eine mittelfristige Etablierung eines Innovations- und Kompetenzzentrums Automotive Embedded Systems Engineering (Automotive Electronic & Software Institut) an der Fachhochschule Regensburg wird fakultätsübergreifend angestrebt.

Das vorgeschlagene Forschungsvorhaben kann als ein Baustein der Fachhochschule Regensburg für das „Automotive Forum Sicherheit, Software, Systeme“ 3 in Regensburg gesehen werden. An einer beabsichtigten Summerschool des Automotive Forums ist eine Präsentation der wissenschaftlichen Ergebnisse angestrebt.
Es sollen fundiert und anwendungsnah für Steuergeräte in Fahrzeugsystemen
modellgetriebene Analysemethodiken zur Integration von Softwarefunktionen in Steuergeräten untersucht werden. Dabei werden sowohl statische, strukturelle Modelle, als auch dynamische Modelle in verschiedenen Modellsprachen erstellt. Die verwendeten Modellsprachen werden durch integrationsrelevante Annotationen erweitert. Insbesondere sollen die Anforderungen der Funktionalen Sicherheit mit Sprachelementen der verwendeten Modellsprachen erfasst werden.
Die erzeugten Modelle sind Basis für die durchzuführende virtuelle Integration. Die Anwendung und Verifikation der dargestellten Methodiken soll im Umfeld eines konkreten Kundenprojektes (Software-Architektur, reales Steuergerät) erfolgen.

Im Einzelnen sind die Ziele: