Verknüpfen von Entwurfs- und Testabläufen durch modellbasierte Entwicklung

​Eine wirksame Verzahnung kann durch folgende Hindernisse erschwert werden: 

• Anpassen des Algorithmus für die Echtzeitausführung – ein Modell muss häufig aus der auf einem Entwicklungscomputer ausgeführten Entwurfssoftware kompiliert werden, bevor es importiert und auf einem Real-Time-Controller verwendet wird, auf dem Testsoftware ausgeführt wird 
• Bestimmen der besten Art und Weise, mit Konstruktionsmodellen zu interagieren 
• Instrumentieren des Codes, um aussagekräftige Ergebnisse zu erhalten 
• Zugriff auf die Hardware oder das Labor 

Denken Sie an die Arbeit von Dan, dem Konstruktionsingenieur, und Tessa, der Testingenieurin. Dan schreibt Algorithmen für die Systemsteuerung von Hybrid-Elektrofahrzeugen (HEV). Er verbringt seinen Tag mit MathWorks MATLAB®- und Simulink®-Software und weiß nicht viel über Echtzeitimplementierung. Er arbeitet derzeit daran, den Controller-Code zu aktualisieren, um einen neuen Sensoreingang zu integrieren.

Dan gibt Tessa seinen Entwurf ohne viel Zusammenarbeit („wirft ihn ihr quasi rüber“). Tessa testet ECU-Steuerungssoftware und E/A mithilfe von Hardware-in-the-Loop (HIL)-Testmethoden und -Tools. Sie verbringt ihren Tag mit Hardware- und Softwaretestsystemen von NI. Sie weiß nicht viel über die Implementierung von Kontrollalgorithmen. Sie hat derzeit die Aufgabe, das neue System für die HEV-Steuerung zu testen, an dem Dan gearbeitet hat. Da es an integrierten Tools mangelt, kann Tessa Dans neues Update nicht einfach auf dem Testsystem zum Laufen bringen.

Kommt Ihnen die Interaktion von Dan und Tessa bekannt vor? Sie ist ein Beispiel für allzu häufige Hindernisse für eine effektive Zusammenarbeit zwischen Entwurfs- und Testteams. 

Viele unserer Kunden stehen vor ähnlichen Problemen, die sich aus diesen Reibungspunkten zwischen Entwurfs- und Testteams ergeben: 

• Austausch zwischen Teams ohne Zusammenarbeit (sich Dinge quasi gegenseitig zuwerfen) 
• Versionskompatibilität 
• Schlecht dokumentierte oder nicht dokumentierte Arbeitsabläufe 
• Plattformprobleme zwischen Entwurfswerkzeugen und Testwerkzeugen (Windows/Linux, Desktop/Echtzeit, 32-Bit/64-Bit, Compiler-Unterschiede) 

Diese Herausforderungen sind es, die Unternehmen daran hindern, das Ziel umfassender Tests mit Best-in-Class-Methoden zu erreichen.

Die meisten Ingenieure möchten aufgrund der versteckten Kosten und Risiken, die mit weniger Tests verbunden sind, so viel wie möglich testen: die Kosten für Nacharbeiten, im Feld gefundene Probleme, die zu Haftungsproblemen, Rückrufen und Auswirkungen auf das Markenimage und den Marktanteil führen. Aber Ressourcen wie Zeit (Zeitplan), Kosten (Budget) und Menschen (Expertise) sind begrenzt, sodass mehr Tests ab einem bestimmten Punkt normalerweise nicht mehr möglich sind, indem mehr Ressourcen auf das Problem geworfen werden. Stattdessen wird diese Entwicklung erreicht, indem Testmethoden und -prozesse grundlegend geändert werden, um innerhalb bestehender Einschränkungen effizienter zu werden. Die Fähigkeit, diesen Wechsel vorzunehmen, ist ein bedeutender Wettbewerbsvorteil, da es bedeutet, mit weniger mehr zu erreichen, Risiken zu minimieren und Qualität und Leistung während eines Programms zu maximieren.

Die Verbindung von Entwürfen und Tests durch modellbasiertes Engineering ist eine grundlegende Möglichkeit, die Entwurfs- und Testeffizienz zu verbessern, was zu Effekten zweiter Ordnung führt. Sie bietet die Möglichkeit, Tests zu einem früheren Zeitpunkt im Entwicklungsprozess zu verschieben (vom Konzept ins Labor und vom Labor auf den Computer), sodass Ingenieure Fehler früher finden, Algorithmen schneller debuggen und den Entwurfs-/Testzyklus schneller durchlaufen können.

Die Etablierung dieses digitalen Fadens – dieser gemeinsamen Sprache, die Teams zur Kommunikation verwenden – beginnt damit, Ketten an Werkzeugen interoperabel zu machen.

^{Abbildung 1: Entwürfe und Tests verbunden durch einen digitalen Faden aus Daten, Codes und Softwarekomponenten.}

Teams benötigen eine Übersetzungsschicht, um die bidirektionale Kommunikation von Informationen zu ermöglichen, wodurch Nacharbeiten, Problembehandlung und Neuimplementierung reduziert werden. MathWorks und NI arbeiten daran, weil wir erkennen, dass Modelle eine primäre Kommunikationsmethode zwischen der Entwurfs- und der Testwelt sind.

Modelle sind reich an Informationen. Sie beschreiben das Verhalten des Systems und bilden die Grundlage für den Aufbau von Testfällen und die Quantifizierung von Testanforderungen. Die Integration derselben Modelle, die für den Entwurf für den Test verwendet werden, ermöglicht eine gemeinsame Plattform zur Bewertung der Leistung und zur Simulation/Emulation der Welt um die zu testenden Geräte und Komponenten. Dies befreit Testteams von werkzeugbedingten Anforderungen und ermöglicht es ihnen, die gleiche Sprache wie die Entwerfenden zu sprechen.

Die Etablierung eines digitalen Fadens zwischen Teams, die Modelle als primäres Kommunikationsmittel verwenden, verbessert die Entwicklungseffizienz. Es verbindet Entwurfs- und Test-Workflows mit interoperablen Tools, die für die Zusammenarbeit entwickelt wurden. Diese Lösung hilft Dan und Tessa, enger zusammenzuarbeiten, häufiger zu testen und ihrem Unternehmen einen Wettbewerbsvorteil zu verschaffen.

MathWorks und NI haben die Kompatibilität zwischen Simulink und VeriStand verbessert. Wir haben jetzt Lock-Step-Versionen (z. B. MATLAB R2020a-Versionskompatibilität mit VeriStand R2020). Und wir arbeiten gemeinsam an weiteren Verbesserungen, wie z. B. einer stärkeren Automatisierung des heute manuellen gemeinsamen Arbeitsablaufs und einem tieferen Zugriff auf Signale und Parameter in der Modellhierarchie.

^{Abbildung 2: Modellintegration von Mathworks Simulink in Echtzeit-Testsoftware.}

^{Abbildung 3: Integration von Software- und Hardware-Tools vom Entwurf bis zum Validierungstest für Model-in-the-Loop- und Hardware-in-the-Loop-Tests.}

• Schnittstellen für Produkte von NI und MathWorks
• Erfahren Sie, wie Sie Modelle aus der Simulink-Software in VeriStand verwenden
• Erfahren Sie, wie Sie Echtzeit-Testanwendungen mit VeriStand erstellen
• Erfahren Sie mehr über die Optimierung von V&V-Test-Workflows

Einige Inhalte stammen von Paul Barnard von MathWorks.

MATLAB® UND SIMULINK® SIND EINGETRAGENE MARKEN VON THE MATHWORKS, INC. DIE EINGETRAGENE MARKE LINUX® WIRD UNTER EINER UNTERLIZENZ VON LMI VERWENDET. LMI IST DER EXKLUSIVE LIZENZNEHMER VON LINUS TORVALDS, DEM WELTWEITEN EIGENTÜMER DER MARKE.