Das Auto jederzeit im Griff: Verbesserte Steuergeräte können Unfallgefahr reduzieren

Das Auto steckt heute voller Elektronik. Verpackt ist sie in sogenannte Steuergeräte die, zusammen mit ihrer Software, als elektronische Helfer das Fahren leichter und sicherer machen sollen. Über die Beherrschbarkeit der zunehmend komplexeren Steuerungssoftware mit Hilfe modellbasierter Prozesse berichtet der Informatiker Prof. Dr. Werner Damm von der Universität Oldenburg.

Unser „liebstes Kind“, das Auto, steckt voller Elektronik. Verpackt ist sie in sogenannte Steuergeräte, die als elektronische Helfer das Fahren leichter und sicherer machen sollen. Begriffe wie Antiblockiersystem (ABS), Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP), Airbagauslöser und Bremsassistent haben längst Einzug in den allgemeinen Sprachgebrauch gehalten. Die Komplexität von Steuergeräten und ihrer Software wird in Zukunft weiter zunehmen, bis hin zu einer möglichen Verschiebung der Rollen zwischen Fahrer und Steuergeräten: Wo heute der Fahrer das Fahrzeug führt, übernimmt dies vielleicht schon bald immer mehr das Fahrzeug selbst.
Über die Beherrschbarkeit der zunehmend komplexeren Steuerungssoftware mit Hilfe modellbasierter Prozesse berichtet Prof. Dr. Werner Damm, Universität Oldenburg, in der jüngsten Ausgabe des Universitätsforschungsmagazins EINBLICKE („Unfallpotenziale durch verbesserte Steuergeräte reduzieren“, EINBLICKE Nr. 31, S. 8-10). Damm ist außerdem Vorstandsmitglied des Informatik-Institut OFFIS (Oldenburger Forschungs- und Entwicklungs-Institut für Informatik-Werkzeuge und -Systeme; An-Institut der Universität), dass an der Verbesserung der Qualität modellbasierter Entwurfsprozesse arbeitet.
Fahrzeuge enthalten heute, je nach Klasse und Ausstattung, zwischen 20 und 60 Steuergeräte, die ständig komplizierter werden. Ein derartiger Eingriff der Elektronik in das Fahrverhalten kann jedoch Gefahren bergen und unter Umständen selber zur Unfallursache werden. Die Automobil- und Zulieferindustrie reagiert darauf mit stärkeren Qualitätskontrollen, um ein Fehlverhalten der Steuergeräte möglichst früh zu erkennen und zu vermeiden. Die Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten von OFFIS zielen auf eine Weiterentwicklung der entsprechenden Technik und vor allem auf fehlerfreies und risikoloses Arbeiten der Steuergeräte. So werden bei der Entwicklung von Steuergeräten heute immer häufiger sogenannte modellbasierte Entwurfsprozesse eingesetzt: Dabei wird im Vorfeld der eigentlichen Entwicklung ein Modell der Steuerung erstellt, das vielfältigen qualitätssichernden Schritten unterzogen werden kann. Diese Modelle werden sowohl für die Systementwicklung als auch für die Softwarespezifikation verwendet. Entscheidender Vorteil eines solchen modellbasierten Prozesses ist, dass damit bereits in einer frühen Phase eine vollständige Verhaltensspezifikation des Steuergerätes vorliegt. Der Entwickler kann durch eine animierte Simulation die gewünschten Funktionen absichern, automatisch für im Testfahrzeug integrierte Rechnersysteme aus den Modellen Codes erzeugen und damit auch während des Fahrbetriebs das Modell-Steuergerät vollständig integrieren.
Die Qualitätsverbesserungen der Steuergeräte durch einen modellbasierten Prozess sind erheblich. Dennoch können nach wie vor Fehler übersehen werden, da selbst einfache Steuergeräte eine hohe Zahl von Systemzuständen annehmen können, die in Probefahrten nicht vollständig erfasst werden, da nur einzelne Verhalten eines Steuergeräts nachgefahren werden können. Sogenannte Modellprüfungsverfahren könnten hier Abhilfe in Form einer vollständigen Analyse eines Systems schaffen. OFFIS arbeitet daran, diese „Laborergebnisse“ in die industrielle Praxis zu übertragen und damit formale Verifikationstechniken zu schaffen.
Das Oldenburger Forschungs- und Entwicklungsinstitut OFFIS ist in zahlreichen, durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung, die EU und durch die Industrie geförderten Projekten tätig. Mit führenden Automobilherstellern, wie zum Beispiel BMW oder Daimler Chrysler bestehen enge Kooperationen. Im Luftfahrtbereich kooperiert OFFIS mit der DASA und Aerospatial, um die Verifikationstechniken für den künftigen Airbus-Entwicklungsprozess einsetzbar zu machen. Auch im Bereich Bahntechnik plant OFFIS eine enge Zusammenarbeit mit der Industrie.

Kontakt: Prof. Dr. Werner Damm, Fachbereich Informatik:, Tel.: 798-4502, E-Mail: damm@informatik.uni-oldenburg.deoder damm@offis.de, Internet: http://ca.informatik.uni-oldenburg.de/

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Gerhard Harms

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