Präsentation
Präsentation
Präsentation
Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.
YUMPU macht aus Druck-PDFs automatisch weboptimierte ePaper, die Google liebt.
Funktionale Sicherheit in Automotive und Luftfahrt<br />
(ISO26262 und DO 178BC)<br />
Otto Alber, Peter Wittmann<br />
09.10.2013
Einleitung<br />
Modell-basierte Entwicklung bei Silver Atena<br />
• Erfahrung mit Modell-basierter Entwicklung seit über 10 Jahren<br />
• H2-Steuergerät für CleanEnergy BMW - IEC61508 SIL-3<br />
• A400M Triebwerksregler DO-178B Level A ( ASIL D)<br />
• Einsatz unterschiedlicher Entwicklungsumgebungen<br />
• Entwicklung eines eigenen Code Generators<br />
EPI Europrop International<br />
Seite 2<br />
SILVER ATENA Electronic Systems Engineering GmbH
Einleitung<br />
Dieser Vortrag möchte zeigen, dass …<br />
• der effiziente Einsatz der Modell-basierten Entwicklung Zeit und<br />
Kosten um ca. 25% verringert.<br />
• die Anschaffung eines Code-Generators allein nicht ausreicht, man<br />
muss die gesamte Entwicklung betrachten: Prozess, Richtlinien,<br />
Standards und Tool-Landschaft. Und das zu Beginn der Entwicklung<br />
Ausflug in die Prozesslandschaft<br />
• SW-Entwicklung für Luftfahrt und Automotive sich problemlos mit<br />
derselben Entwicklungsumgebung durchführen lässt.<br />
• die Qualifikation eines Code-Generators sich nur bedingt rechnet.<br />
Hinweis<br />
• Der Begriff Software in diesem Vortrag bezieht sich immer auf<br />
sicherheitsrelevante SW nach ASIL D<br />
Seite 3<br />
SILVER ATENA Electronic Systems Engineering GmbH
Inhalt<br />
• Welche Normen existieren in der Automobilindustrie und der<br />
Luftfahrt?<br />
• Kann es einen gemeinsamen SW-Entwicklungsprozess für beide<br />
Branchen geben?<br />
• Wie kann Model-basierte Entwicklung eingesetzt werden?<br />
• Wo kann Effizienzsteigerung erzielt werden?<br />
• Welchen Beitrag kann Tool Qualifikation liefern?<br />
Seite 4<br />
SILVER ATENA Electronic Systems Engineering GmbH
Welche Normen existieren in der<br />
Automobilindustrie und der Luftfahrt?<br />
Automobilindustrie:<br />
ISO 26262 (Nov. 2011)<br />
Road vehicles – Functional safety<br />
Betrifft<br />
System<br />
Hardware<br />
Software<br />
Luftfahrt:<br />
Modell-basierte Entwicklung wird in Part 6<br />
„Product development at the software level“<br />
behandelt<br />
Betrifft nur<br />
DO-178C (Dez. 2012)<br />
Software<br />
Software Considerations in Airborne Systems<br />
and Equipment Certification<br />
Eigene Ableitung für MBD (nicht nur Autocode)<br />
DO-331 (Dez. 2012)<br />
Model-Based Development and Verification<br />
Supplement to DO-178C<br />
Seite 5<br />
SILVER ATENA Electronic Systems Engineering GmbH
Welche Normen existieren in der<br />
Automobilindustrie und der Luftfahrt?<br />
Unterschiede und Gemeinsamkeiten<br />
Planung<br />
Planungsphase<br />
vor Beginn der Entwicklung<br />
Safety Plan<br />
Over. Project Plan<br />
Validation Plan<br />
Geforderte Inhalte<br />
der Pläne<br />
sehr ähnlich<br />
PSAC<br />
SDP<br />
SVP<br />
Entwicklungsmodell<br />
V-Modell<br />
V-Modell für beide<br />
geeignet<br />
Entwicklungsmodell<br />
nicht<br />
vorgegeben<br />
Test<br />
• Test nach V-<br />
Modell<br />
• SW- Unit-Tests<br />
erforderlich<br />
Abdeckung aller<br />
Anforderungen und<br />
der Struktur<br />
Flexible Test<br />
Gestaltung bei<br />
Einhaltung der<br />
Coverage Nachweise<br />
Seite 6<br />
SILVER ATENA Electronic Systems Engineering GmbH
Welche Normen existieren in der<br />
Automobilindustrie und der Luftfahrt?<br />
Zulassung<br />
Begleitung der<br />
Zulassung durch<br />
Es existiert keine Behörde, welche<br />
eine Zulassung nach ISO 26262<br />
erteilt.<br />
In den ECE-Regelungen wird<br />
derzeit die ISO 26262 nicht<br />
angezogen.<br />
EASA für Europa<br />
FAA für USA<br />
• Mit der wichtigste Meilenstein ist das Planungsreview<br />
• Durch Festlegung und Abstimmung der Aktivitäten des Entwicklungsprozesses,<br />
Konfigurationsmanagement und Qualitätssicherung ist der Weg zur Erreichung<br />
der Zulassung bereits geebnet<br />
• Anschließend muss dieser „nur“ noch gegangen werden und man erreicht<br />
das Ziel mit hoher Wahrscheinlichkeit<br />
Seite 7<br />
SILVER ATENA Electronic Systems Engineering GmbH
Inhalt<br />
• Welche Normen existieren in der Automobilindustrie und der<br />
Luftfahrt?<br />
• Kann es einen gemeinsamen SW-Entwicklungsprozess für<br />
beide Branchen geben?<br />
• Wie kann Model-basierte Entwicklung eingesetzt werden?<br />
• Wo kann Effizienzsteigerung erzielt werden?<br />
• Welchen Beitrag kann Tool Qualifikation liefern?<br />
Seite 8<br />
SILVER ATENA Electronic Systems Engineering GmbH
Kann es einen gemeinsamen SW-<br />
Entwicklungsprozess für beide Branchen geben?<br />
Planungsphase vor Start der Entwicklung<br />
Planungsdokumente:<br />
• Entwicklungsprozess<br />
• Entwicklungsergebnisse z.B. in Form<br />
eines Dokumentenbaumes<br />
• Anzuwendende Standards<br />
• Anforderungs-Standard<br />
• Design-Standard<br />
• Modellier-Standard<br />
• Programmier-Standard<br />
• Konfigurationsmanagement<br />
• Identifikation der<br />
Entwicklungsergebnisse<br />
• Baseline Konvention zur Identifikation<br />
von Entwicklungsständen<br />
• Qualitätssicherung<br />
• Methoden zur Prüfung der Einhaltung<br />
der Planungsdokumente<br />
Standards definieren<br />
projektübergreifend die<br />
Grundlagen für die Entwicklung<br />
• Lessons Learned<br />
• Best Practices<br />
• Firmen Know-How<br />
Ein Dokumentenbaum<br />
definiert die Beziehungen<br />
zwischen den Dokumenten<br />
Traceability für Design und<br />
Verifikation<br />
Seite 9<br />
SILVER ATENA Electronic Systems Engineering GmbH
Kann es einen gemeinsamen SW-<br />
Entwicklungsprozess für beide Branchen geben?<br />
V-Modell nach ISO<br />
1<br />
System<br />
Anforderungen<br />
10<br />
System<br />
Test<br />
2<br />
Komponente<br />
Anforderungen<br />
9<br />
Komponente<br />
Test<br />
3<br />
SW Anforderungen<br />
8<br />
SW Anforderungen<br />
Test<br />
4<br />
SW Architektur und<br />
Design<br />
7<br />
SW Integration & Test<br />
5<br />
SW Unit Design &<br />
Implementierung<br />
6<br />
SW Unit Test<br />
Seite 10<br />
SILVER ATENA Electronic Systems Engineering GmbH
Kann es einen gemeinsamen SW-<br />
Entwicklungsprozess für beide Branchen geben?<br />
V-Modelle im Vergleich<br />
1<br />
System<br />
Anforderungen<br />
10<br />
System<br />
Test<br />
1<br />
System<br />
Anforderungen<br />
8<br />
System<br />
Test<br />
2<br />
Komponente<br />
Anforderungen<br />
9<br />
Komponente<br />
Test<br />
2<br />
Komponente<br />
Anforderungen<br />
7<br />
Komponente<br />
Test<br />
3<br />
SW Anforderungen<br />
8<br />
SW Anforderungen<br />
Test<br />
3<br />
SW<br />
Anforderungen<br />
6<br />
SW<br />
Test<br />
4<br />
SW Architektur und<br />
Design<br />
7<br />
SW Integration & Test<br />
4<br />
SW<br />
Design<br />
5<br />
SW Unit Design &<br />
Implementierung<br />
6<br />
SW Unit Test<br />
5<br />
Implementierung<br />
Seite 11<br />
SILVER ATENA Electronic Systems Engineering GmbH
Inhalt<br />
• Welche Normen existieren in der Automobilindustrie und der<br />
Luftfahrt?<br />
• Kann es einen gemeinsamen SW-Entwicklungsprozess für beide<br />
Branchen geben?<br />
• Wie kann Model-basierte Entwicklung eingesetzt werden?<br />
• Wo kann Effizienzsteigerung erzielt werden?<br />
• Welchen Beitrag kann Tool Qualifikation liefern?<br />
Seite 12<br />
SILVER ATENA Electronic Systems Engineering GmbH
Wo kann Model-basierte Entwicklung eingesetzt<br />
werden? Wo liegen Potentiale zur Effizienzsteigerung?<br />
Design:<br />
• Phase 2, 3 und 4: Modellierung von Signalflüssen<br />
und Signaleigenschaften (Zeitliches Verhalten) und<br />
Schnittstellen<br />
• Phase 5: Modellierung des Algorithmus<br />
• Phase 5: Autocode-Generierung<br />
Prüfungen:<br />
Vollständigkeit und<br />
Konsistenz<br />
Validierung der<br />
Schnittstellen<br />
Validierung der<br />
funktionalen<br />
Anforderungen:<br />
SW System <br />
Komponente SW<br />
Anforderungen<br />
1<br />
System<br />
Anforderungen<br />
2<br />
Komponente<br />
Anforderungen<br />
3<br />
SW Anforderungen<br />
4<br />
SW Architektur und<br />
Design<br />
10<br />
System<br />
Test<br />
9<br />
Komponente<br />
Test<br />
8<br />
SW Anforderungen<br />
Test<br />
7<br />
SW Integration & Test<br />
Design<br />
Dokument<br />
5<br />
SW Unit Design &<br />
Implementierung<br />
Testvektoren<br />
6<br />
SW Unit Test<br />
Seite 13<br />
SILVER ATENA Electronic Systems Engineering GmbH
Wo kann Model-basierte Entwicklung eingesetzt<br />
werden? Wo liegen Potentiale zur Effizienzsteigerung?<br />
Metriken – Automotive – ASIL-D<br />
Konventionelle Entwicklung<br />
Modell-basierte Entwicklung<br />
50 h/Unit<br />
38 h/Unit<br />
Kostenvorteil 25%<br />
8 h/Unit<br />
6 h/Unit<br />
3<br />
SW Anforderungen<br />
8<br />
SW Anforderungen<br />
Test<br />
6 h/Unit<br />
4 h/Unit<br />
4<br />
SW Architektur und<br />
Design<br />
7<br />
SW Integration & Test<br />
16 h/Unit<br />
10 h/Unit<br />
5<br />
SW Unit Design &<br />
Implementierung<br />
6<br />
SW Unit Test<br />
21 h/Unit<br />
18 h/Unit<br />
1 Unit ≈ 50 LoC (Lines of Code)<br />
Seite 14<br />
SILVER ATENA Electronic Systems Engineering GmbH
Wo kann Model-basierte Entwicklung eingesetzt<br />
werden? Wo liegen Potentiale zur Effizienzsteigerung?<br />
Iterationen<br />
1 2 3<br />
Konventionelle<br />
SW-Entwicklung<br />
50 h/Unit<br />
22 h/Unit<br />
44%<br />
19 h/Unit<br />
38%<br />
Korrektur<br />
Anforderungen<br />
Design<br />
9 h/Unit<br />
18%<br />
Korrektur<br />
Implementierung<br />
Modell-basierte<br />
SW-Entwicklung<br />
38 h/Unit<br />
25 h/Unit<br />
67%<br />
8 h/Unit<br />
20%<br />
5 h/Unit<br />
13%<br />
Seite 15<br />
SILVER ATENA Electronic Systems Engineering GmbH
Inhalt<br />
• Welche Normen existieren in der Automobilindustrie und der<br />
Luftfahrt?<br />
• Kann es einen gemeinsamen SW-Entwicklungsprozess für beide<br />
Branchen geben?<br />
• Wie kann Model-basierte Entwicklung eingesetzt werden?<br />
• Wo kann Effizienzsteigerung erzielt werden?<br />
• Welchen Beitrag kann Tool Qualifikation liefern?<br />
Seite 16<br />
SILVER ATENA Electronic Systems Engineering GmbH
Welchen Beitrag kann Tool Qualifikation liefern?<br />
Aktuelle Situation<br />
• Automatisch generierter Code muss für die Zulassung so geprüft<br />
werden wie manuell erstellter Code<br />
• Der Code-Generator ist nicht kreativ und generiert Code immer von<br />
gleicher Qualität<br />
• Trotzdem müssen manuelle Code Reviews durchgeführt werden<br />
• Praxis: Der Autocode-Generator arbeitet fehlerfrei und im Review werden<br />
keine Fehler gefunden<br />
• Qualität der Code Reviews ist zumindest fragwürdig<br />
Seite 17<br />
SILVER ATENA Electronic Systems Engineering GmbH
Welchen Beitrag kann Tool Qualifikation liefern?<br />
Nutzen / Kosten<br />
• Was spart man sich durch die Tool Qualifikation eines Code-Generators?<br />
• Ausschließlich die Kosten für die manuellen Code-Reviews<br />
• Ca. 100€ pro Unit mit ca. 50 LoCs<br />
• Keine Einsparungen beim Testen<br />
• Was kostet die Tool Qualifikation eines Code-Generators?<br />
• Eigenentwicklung nach einem Sicherheitsstandard<br />
• Die Größe unseres intern entwickelten Code-Generators beträgt<br />
ca. 4.500 LoCs<br />
• Entsprechend den zuvor gezeigten Metriken ergibt sich ein<br />
Aufwand von ca. 300.000€<br />
• Beschaffung eines qualifizierbaren Code-Generators<br />
Kosten<br />
150 – 300T€<br />
• Kosten für einen sog. Qualifikation Kit ca. 100.000€<br />
• Durchführung der Qualifikation in eigener Entwicklungsumgebung<br />
ca. 50.000€<br />
Einsparung<br />
100€/Unit<br />
Seite 18<br />
SILVER ATENA Electronic Systems Engineering GmbH
Welchen Beitrag kann Tool Qualifikation liefern?<br />
Bilanz<br />
• Ab einer Software Größe von 1.500 – 3000 Units mit 50 LoC beginnt sich der<br />
Einsatz eines Qualifizierten Code-Generators auszuzahlen (inklusive<br />
Iterationen)<br />
• Unser H2-Steuergerät hat 80.000 LoC automatisch generiertem Code =><br />
1.600 Units mit 50 LoC<br />
• Zusätzlich müssen noch Wartungskosten und die Einschränkung der<br />
Flexibilität der Entwicklungsumgebung betrachtet werden.<br />
Seite 19<br />
SILVER ATENA Electronic Systems Engineering GmbH
Zusammenfassung<br />
Modell-basierte Entwicklung spart:<br />
• 25% Entwicklungskosten und Zeit<br />
Begründung:<br />
• Frühzeitig abgesicherte Anforderungen und einfaches Design<br />
• Wiederverwendung von Testvektoren<br />
Ausschlaggebenden Erfolgsfaktoren hierzu sind:<br />
• Durchgängig geplanter, dokumentierter und gelebter Entwicklungsprozess<br />
• Durchgängiges Testkonzept<br />
• Auf den Entwicklungsprozess abgestimmte Toolumgebung<br />
• Qualifizierte Tools:<br />
• Sparen Review Kosten<br />
• Verringern aber nicht den Testaufwand<br />
• Rechnen sich eher bei mehrfacher Verwendung<br />
Seite 20<br />
SILVER ATENA Electronic Systems Engineering GmbH
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !<br />
Seite 21<br />
SILVER ATENA Electronic Systems Engineering GmbH
Change language