Zur interdisziplinären Entwicklung sicherheitskritischer Assistenz- und Automationssysteme im Automobil

Abstract

Assistenz- und Automationssysteme im Automobil zeichnen sich verstärkt durch eine große Komplexität und hohen Vernetzungsgrad aus. Weiterhin existiert eine Vielzahl von Anforderungen anderer Fachdisziplinen an die Funktionsentwicklung, wie beispielsweise in den Bereichen der funktionalen Sicherheit und der Fahrer-Fahrzeug-Interaktion. Somit ergibt sich für die Entwickler nicht nur eine gestiegene Komplexität der Assistenzsysteme, sondern auch der einzuhaltenden Entwicklungsprozesse. Die vorliegende Arbeit liefert eine neue Methode, die Entwickler bei der Bewältigung dieser Komplexität unterstützt. Dabei wird ihnen problemorientiert und zielgerichtet relevantes Wissen anderer Fachdisziplinen aufbereitet und zur Verfügung gestellt. Somit können Entwurfsalternativen früher als bisher im Kontext der Gesamtentwicklung bewertet werden, was sich positiv auf Produktqualität und Entwicklungszeit auswirkt. Eine wichtige Basis dieser Methode ist die Formalisierung des Entwicklungsprozesses. Dazu wird ein iteratives und rekursives Vorgehensmodell definiert, welches verschiedene Disziplinen und ihr Domänenwissen integriert. Die Formalisierung ist mit einer großen Offenheit gestaltet, um das formalisierte Domänenwissen langfristig und flexibel in verschiedenen Projekten wiederverwenden zu können. Zur Formalisierung von Domänenwissen wird die Web Ontology Language (OWL) verwendet, eine international standardisierte Sprachfamilie zur maschinenlesbaren Wissensrepräsentation. In einem weiteren Schritt beschreibt diese Arbeit, wie auf Basis des formalisierten Domänenwissens die interdisziplinären Entwicklungsaktivitäten effizient verknüpft werden können. Dazu wird die Analysierbarkeit des formalisierten Wissens für automatische Schlussfolgerungen auf der vorhandenen Wissensbasis genutzt. So werden insbesondere Einflussanalysen möglich, um über die eigene Domäne hinaus Änderungen bezüglich des Gesamtentwicklungsprozesses zu bewerten. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine prototypische Werkzeugkette implementiert, die die beschriebene Methode umsetzt und generische Analyseschritte auf Basis der OWL implementiert. Durch die Werkzeugintegration kann der Nutzen der Wissensaufbereitung für einen Funktionsentwickler aufgezeigt und Hinweise bezüglich der technischen Skalierbarkeit der Methode gegeben werden. Als Anwendungsbeispiel im Rahmen der prototypischen Implementierung dient die angedeutete Weiterentwicklung eines radarbasierten Abstandsregeltempomaten zu einem Notbremssystem. Dazu werden funktionale Anforderungen mit einem Spezifikationswerkzeug modelliert und annotiert. Eine Einflussanalyse über das zuvor formalisierte Domänenwissen liefert daraufhin ein maßgeschneidertes Vorgehensmodell. Dabei wird insbesondere der Einfluss der funktionalen Sicherheit auf die Funktionsentwicklung beleuchtet, indem aus einem formalisierten Wissensmodell des Standards ISO 26262 notwendige Anforderungen und Methoden für den Gesamtentwicklungsprozess abgeleitet werden.