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iNTENCE automotive electronicsAusführbare Spezifikation – Das Lastenheft zum anfassen
Agenda
Kurzvorstellung iNTENCE
© iNTENCE automotive electronics Seite 2
KURZVORSTELLUNG
iNTENCE automotive electronics
Wurde 2007 gegründet und ist
Entwicklungspartner für softwareintensive Systeme
in der Automobilbranche mit 60 Mitarbeitern an den Standorten
Regensburg und Ingolstadt.
Zu unseren Kernkompetenzen zählen unter anderem
• Karosserie- und Komfortelektronik
• Infotainment
• Fahrerassistenz
• Elektromobilität
• Embedded Systeme: Smart Grid, Medizin- und Bahntechnik
• Training & Consulting: Software Quality, Projektmanagement
Zu unseren Kunden zählen u.a.:
28. September 2015
Agenda
Kurzvorstellung iNTENCE
© iNTENCE automotive electronics Seite 328. September 2015
28. September 2015 Seite 3
ESE Kongress
T
E
A
M
Andreas Lachenschmidt (Dipl. Inf.) Leiter Softwareentwicklung
Experte bei iNTENCE für
• Modellbasierte Softwareentwicklung im
AUTOSAR – Umfeld
• Softwaretest
• Architekturreviews
• Optimierung Entwicklungsprozesse
Sebastian Höller (Dipl. Inf. (FH)) AUTOSAR Architekt
Experte bei iNTENCE für
• Softwareentwicklung im AUTOSAR – Umfeld
• Requirements Engineering
• Entwicklung und Konfiguration Basissoftware
Seite 4
Agenda
© iNTENCE automotive electronics
Der Weg zu besseren
Anforderungen
Idee und Einsatzbeispiele
© iNTENCE automotive electronics
28. September 2015© iNTENCE automotive electronics Seite 6
Komplexe Funktionen
Umfang festlegen
Entscheidungen treffen
Machbarkeit überprüfen
Mit Stakeholdern kommunizieren
…
Spezifikation von Funktionen
28. September 2015© iNTENCE automotive electronics Seite 7
Spezifikation von Funktionen
28. September 2015© iNTENCE automotive electronics Seite 8
Spezifikation von Funktionen
Der klassische Weg
© iNTENCE automotive electronics Seite 9
OEM
Zulieferer
LH
Prosa Spezifikation als Basis für den Beginn der SW-Serienentwicklung
28. September 2015
Funktionsspezifikation
Der klassische Weg
28. September 2015© iNTENCE automotive electronics Seite 10
Funktion VisionVoller
UmfangDetaillierung Qualität
Anforderungen Lastenheft Pflichtenheft
Prozess Serienentwicklungsprozesse
Entwicklungsstufen A-Muster B-MusterC-
Muster Serie
OEM
Zulieferer
Verbesserung der Spezifikation
© iNTENCE automotive electronics Seite 11
OEM
Zulieferer
LH
Iterative Funktionsspezifikation in Modell und Prosa vor Softwareentwicklung
Impact Analyse von Spezifikationsänderungen am Modell
28. September 2015
Funktionsspezifikation iterativ / inkrementell
Requirements Management Interface
Ziele der Modellbildung
28. September 2015 Seite 12
Erlebbarkeit
Funktionsgestaltung
Vollständigkeit
Verbesserung der
Spezifikation durch
Modellbildung
• Funktion vor
Serienentwicklung
sichtbar
• Lücken werden bei der
Entwicklung des Soll-Modells
identifiziert
• Wiedersprüche werden
aufgedeckt
• Idee der Funktion
konkretisieren
• Funktionsumfang
festlegen
Umsetzbarkeit
• Geforderte
Funktionen werden
auf Relevanz und
Machbarkeit geprüft
Testbarkeit
• Einsatz des Soll-
Modells im
Integrations- und
Abnahmetest
© iNTENCE automotive electronics
Erlebbarkeit der Spezifikation
Modell am PC ausführen als Basis für Absprachen mit Funktionsverantwortlichen
Einsatz des Modell in Demonstratoren
Integration des Modells in Fahrzeugmodelle von Fahrsimulatoren
Integration des Modells in Prototypenfahrzeuge
© iNTENCE automotive electronics Seite 13
Simulink Coder
MATLAB / Simulink /
Stateflow
28. September 2015
Ziele der Modellbildung
28. September 2015 Seite 14
Erlebbarkeit
Funktionsgestaltung
Vollständigkeit
Verbesserung der
Spezifikation durch
Modellbildung
• Funktion vor
Serienentwicklung
sichtbar
• Lücken werden bei der
Entwicklung des Soll-Modells
identifiziert
• Wiedersprüche werden
aufgedeckt
• Idee der Funktion
konkretisieren
• Funktionsumfang
festlegen
Umsetzbarkeit
• Geforderte
Funktionen werden
auf Relevanz und
Machbarkeit geprüft
Testbarkeit
• Einsatz des Soll-
Modells im
Integrations- und
Abnahmetest
© iNTENCE automotive electronics
Vollständigkeit: Der Link zwischen Lastenheft und Modell
Vollständigkeit bzw. „Abdeckung“
Lücken in Lastenheft und Modell finden
Verlinkung notwendig
14:30 Uhr: Nachverfolgbarkeit von Anforderungen
© iNTENCE automotive electronics Seite 1528. September 2015
Koexistenz von Modell und Lastenheft
Agiler Prozess nahe am Kunden
Modell eine Ergänzung zur Prosa Spezifikation
Rechtliche Verbindlichkeit der Prosa Spezifikation
© iNTENCE automotive electronics Seite 1628. September 2015
LH
Mögliche Zusammenarbeitsmodelle
Variante 1: Spezifikation und Abnahmetest
© iNTENCE automotive electronics Seite 1728. September 2015
OEM
Zulieferer
LH
Ausführbare Spezifikation und Lastenheft parallel
28. September 2015© iNTENCE automotive electronics Seite 18
Funktion Vision Umfang Detaillierung
Anforderungen
Lastenheft
Pflichtenheft
Prozess agil Serienentwicklungsprozesse
EntwicklungsstufenA-
MusterB-
Muster…
Ausführbare Spezifikation
Mögliche Zusammenarbeitsmodelle
© iNTENCE automotive electronics Seite 1928. September 2015
OEM
Zulieferer
PH
Variante 2: Serien SW-Entwickler erstellt Pflichtenheft während der Analysephase
Ausführbare Spezifikation in Anforderungs-Analysephase
28. September 2015© iNTENCE automotive electronics Seite 20
Funktion Vision Umfang Detaillierung
Anforderungen Lastenheft Pflichtenheft
Prozess agil Serienentwicklungsprozesse
EntwicklungsstufenA-
MusterB-
Muster…
Ausführbare Spezifikation
Mögliche Zusammenarbeitsmodelle
© iNTENCE automotive electronics Seite 2128. September 2015
Variante 3: Lastenheft / Pflichtenheft und Modell analog zu Funktionserweiterung
während der Integrationsstufen erweitert
PH PH
Integrationsstufe 1 Integrationsstufe 2
Prototyp vs. Ausführbare Spezifikation
Prototyp ist ein vertikaler technischer Durchstich oder eine horizontale
Demonstration
Ausführbare Spezifikation bildet Anforderungen auf Funktionsebene ab
© iNTENCE automotive electronics Seite 2228. September 2015
Applikation
Middleware
Hardware
Prototyp Ausführbare Spezifikation
Feature
Funktion
Fkt. und HW-Design
Beispiele des Einsatzes
HMI Entwicklung
Virtuelle Entwicklung: Human Machine
Interface (HMI) Simulationen
Designs, Animationen und Interaktionen
erlebbar abbilden
Bedienbare Simulation als Vorlage für
Serienentwicklung
28. September 2015© iNTENCE automotive electronics Seite 23
Komfortelektronik und
Fahrerassistenzsysteme
Daten- und Kommunikationsorientierte
Funktionen darstellen
Soll-Modell Erstellung, Verbesserung des
Lastenheft
Einsatz des Modells im Test
Quelle: Audi
Verwendung des Modells in der
Testumgebung
© iNTENCE automotive electronics
Einsatz im Test
© iNTENCE automotive electronics Seite 25
OEM
Zulieferer
Integrationstest
Abnahmetest
Einsatz der ausführenden Spezifikation im Test
28. September 2015
Funktion
Schnittstellen und Verhalten
Spezifikation
Modell aus Sepzifikationsphase im Test nutzen
Drei Varianten der Modellnutzung evaluiert
© iNTENCE automotive electronics Seite 26
DUT
Testframework
MathWorks / Vector CANoe Interface
Input Output
Einsatz des Modells als Testobjekt
28. September 2015
Variante 1
Modell wird in Testumgebung als Testobjekt eingesetzt
Testfälle können gegen ausführbare Spezifikation entwickelt werden
© iNTENCE automotive electronics Seite 27
DUT
Testframework
MathWorks / Vector CANoe Interface
Input Output
Schnittstelle: z.B. CAN-Bus und CANoe Interface oder Modellschnittstellen
Testframework: CANoe oder Simulink / Stateflow
Testfälle: selbst implementiert oder modelliert und bedatet
Technik und Methodik: Einsatz des Modells als Testobjekt
28. September 2015
Variante 1
© iNTENCE automotive electronics Seite 28
DUT
Testframework
MathWorks / Vector CANoe Interface
Input Output
Bewertung: Einsatz des Modells als Testobjekt
28. September 2015
Variante 1
Parallele Entwicklung von Seriensoftware und Testumgebung möglich
Verifizierung der Testumgebung möglich (Positiv Fälle)
Einsatz des Modells zur Generierung der Testfälle
Generierung der Testfälle und Testdaten (Testharness) aus dem Modell
© iNTENCE automotive electronics Seite 29
TestfalldatenDUT
Simulink Verification and Validation
Input Output
Testframework
28. September 2015
Variante 2
Technik und Methodik: : Einsatz des Modells zur
Generierung der Testfälle
© iNTENCE automotive electronics Seite 3028. September 2015
Variante 2
Schnittstelle: z.B. CAN-Bus und CANoe Interface oder Modellschnittstellen
Testframework: CANoe oder Simulink / Stateflow
Testfälle: Generierung und Bedatung durch MathWorks Model Verifier
TestfalldatenDUT
Simulink Verification and Validation
Input Output
Testframework
Bewertung: Einsatz des Modells zur Generierung der
Testfälle
Schnelle Ableitung von Testfällen und Bedatung möglich
Weitere Bewertung von Hr. Worschow um 15:30
© iNTENCE automotive electronics Seite 3128. September 2015
Variante 2
TestfalldatenDUT
Simulink Verification and Validation
Input Output
Testframework
© iNTENCE automotive electronics Seite 32
Test-Orakel
Software-
Komponente
Testframework
MathWorks / Vector CANoe Interface
Input Output
Einsatz des Modells als Test-Orakel
28. September 2015
Variante 3
Soll-Ist Vergleich zwischen Softwarekomponente und Modell
Stimulation von Softwarekomponente und Modell
Vergleich der Ausgaben
Vergleich
© iNTENCE automotive electronics Seite 33
Technik und Methodik: Einsatz des Modells als Test-
Orakel
28. September 2015
Abstrahierungs- oder Konkretisierungsfunktionen notwendig
Schnittstelle: z.B. CAN-Bus und CANoe Interface und Modellschnittstellen
Testframework: CANoe und parallel Simulink / Stateflow
Testfälle: Generiert oder manuell erstellt
© iNTENCE automotive electronics Seite 34
Test-Orakel
Software-
Komponente
Testframework
MathWorks / Vector CANoe Interface
Input Output
Bewertung: Einsatz des Modells als Test-Orakel
28. September 2015
Variante 3
Erwarteter Output muss nicht in Testfällen festgelegt werden
Vergleich
Vorteile und Grenzen
Erkenntnisse
© iNTENCE automotive electronics
Erkenntnisse
Zeit & Kosten
Aufwand Umsetzung Modell & Kommunikation mit Kunden
Toolbeschaffung & Tool-KnowHow
Einsparung durch
Stabilere Anforderungen in höherer Qualität
Fehler werden früh erkannt
Impact Analyse von Änderungen am Modell
Einsatz Modell im Test
28. September 2015© iNTENCE automotive electronics Seite 36
Funktion Vision Umfang Detaillierung
Anforderungen
Lastenheft
Pflichtenheft
Prozess agil Serienentwicklungsprozesse
EntwicklungsstufenA-
MusterB-
Muster…
Ausführbare Spezifikation
Erkenntnisse
Möglichkeiten und Grenzen der Modellbildung
Wertvolles Mittel zur Kommunikation
Mehrwert des Ansatzes bei neu entwickelten Funktionen am größten früh
Komplexität beherrschen
Überprüfung und Erweiterung bestehender Spezifikationen dennoch sinnvoll
Bei der Modellierung für Einsatzzweck sinnvollen Abstraktionsgrad finden
Aspekte abseits der erlebbaren Funktion nicht exakt abbildbar
zeitliches Verhalten auf dem Target
Dynamik und Genauigkeit von Wertebereichen (Abstraktions- und
Konkretisierungsfunktionen)
HW- und Basis-Software Verhalten
Methode kann auf Widerstand stoßen, wenn Vorteile nicht klar kommuniziert werden
28. September 2015© iNTENCE automotive electronics Seite 37
Erkenntnisse
Methodik
Gemeinsames Baselining LH und Modell essentiell
Varianz in der Spezifikation Varianz im Modell; ABER Überprüfung Notwendigkeit
der Varianten möglich
Vorsicht vor Rückkopplung von Umsetzungsdetails aus Modell zurück in die
Spezifikation; Modell ≠ Architektur oder Implementierungsvorgabe der Seriensoftware
Verworfene Idee: Codegenerierung aus Modell entspricht nicht Trennung zwischen
Entwicklung und Test
Agiler Ansatz in Modellentwicklung führt zu besseren Ergebnissen
Mehrere Iterationen und Rückkopplungen zwischen Spezifikations- und
Modellerstellung vorsehen
Enge Zusammenarbeit mit OEM Funktionsverantwortlichen nötig
Abstimmung im 1-2 Wochen Zyklus
28. September 2015© iNTENCE automotive electronics Seite 38
Erkenntnisse
Erkenntnisse aus dem Einsatz im Test
Ausführbare Spezifikation als Testorakel oder DUT bedeutet nicht voller Testumfang
Einsatz im Komponententest und Integrationstest sinnvoll
Konkretisierungs- und Abstraktionsfunktion für Einsatz als Testorakel sind essentiell
Mit nötiger Sorgfalt entwickeln
Im 4 Augen Prinzip
28. September 2015© iNTENCE automotive electronics Seite 39
Erkenntnisse
28. September 2015© iNTENCE automotive electronics Seite 40
Erlebbarkeit
Funktionsgestaltung
Vollständigkeit
Verbesserung der
Spezifikation durch
Modellbildung
• Funktion vor
Serienentwicklung
sichtbar
• Lücken werden bei der
Entwicklung des Soll-Modells
identifiziert
• Wiedersprüche werden
aufgedeckt
• Idee der Funktion
konkretisieren
• Funktionsumfang
festlegen
Umsetzbarkeit
• Geforderte
Funktionen werden
auf Relevanz und
Machbarkeit geprüft
Testbarkeit
• Einsatz des Soll-
Modells im
Integrations- und
Abnahmetest
Mehrwert sofort sichtbar
und erlebbar
Erkenntnisse
28. September 2015© iNTENCE automotive electronics Seite 41
Erlebbarkeit
Funktionsgestaltung
Vollständigkeit
Verbesserung der
Spezifikation durch
Modellbildung
• Funktion vor
Serienentwicklung
sichtbar
• Lücken werden bei der
Entwicklung des Soll-Modells
identifiziert
• Wiedersprüche werden
aufgedeckt
• Idee der Funktion
konkretisieren
• Funktionsumfang
festlegen
Umsetzbarkeit
• Geforderte
Funktionen werden
auf Relevanz und
Machbarkeit geprüft
Testbarkeit
• Einsatz des Soll-
Modells im
Integrations- und
Abnahmetest
+ Funktionsverständnis
+ Konzeptverbesserung
+ Basis für Kommunikation Kunde –
Lieferant
+ Komplexität früh „beherrschen“
+ Entscheidungen erleichtern /
ermöglichen
Erkenntnisse
28. September 2015© iNTENCE automotive electronics Seite 42
Erlebbarkeit
Funktionsgestaltung
Vollständigkeit
Verbesserung der
Spezifikation durch
Modellbildung
• Funktion vor
Serienentwicklung
sichtbar
• Lücken werden bei der
Entwicklung des Soll-Modells
identifiziert
• Wiedersprüche werden
aufgedeckt
• Idee der Funktion
konkretisieren
• Funktionsumfang
festlegen
Umsetzbarkeit
• Geforderte
Funktionen werden
auf Relevanz und
Machbarkeit geprüft
Testbarkeit
• Einsatz des Soll-
Modells im
Integrations- und
Abnahmetest
Mehrwert tritt sofort ein,
muss aber sichtbar
gemacht werden
z.B. als Projekttagebuch
Erkenntnisse
28. September 2015© iNTENCE automotive electronics Seite 43
Erlebbarkeit
Funktionsgestaltung
Vollständigkeit
Verbesserung der
Spezifikation durch
Modellbildung
• Funktion vor
Serienentwicklung
sichtbar
• Lücken werden bei der
Entwicklung des Soll-Modells
identifiziert
• Wiedersprüche werden
aufgedeckt
• Idee der Funktion
konkretisieren
• Funktionsumfang
festlegen
Umsetzbarkeit
• Geforderte
Funktionen werden
auf Relevanz und
Machbarkeit geprüft
Testbarkeit
• Einsatz des Soll-
Modells im
Integrations- und
Abnahmetest
+ Grenzen der Funktion ziehen
+ nötige Detailtiefe besser beurteilen
+ Unschärfe im Lösungsraum reduzieren
+ Themenbereiche außerhalb des Fokus
betrachten
Erkenntnisse
28. September 2015© iNTENCE automotive electronics Seite 44
Erlebbarkeit
Funktionsgestaltung
Vollständigkeit
Verbesserung der
Spezifikation durch
Modellbildung
• Funktion vor
Serienentwicklung
sichtbar
• Lücken werden bei der
Entwicklung des Soll-Modells
identifiziert
• Wiedersprüche werden
aufgedeckt
• Idee der Funktion
konkretisieren
• Funktionsumfang
festlegen
Umsetzbarkeit
• Geforderte
Funktionen werden
auf Relevanz und
Machbarkeit geprüft
Testbarkeit
• Einsatz des Soll-
Modells im
Integrations- und
Abnahmetest
+ ca. jede 4 Anforderung
wurde diskutiert
(Widerspruch,
Interpretation)
+ Verweise auf allg.
Lastenhefte
+ „sowieso klar“
Erkenntnisse
28. September 2015© iNTENCE automotive electronics Seite 45
Erlebbarkeit
Funktionsgestaltung
Vollständigkeit
Verbesserung der
Spezifikation durch
Modellbildung
• Funktion vor
Serienentwicklung
sichtbar
• Lücken werden bei der
Entwicklung des Soll-Modells
identifiziert
• Wiedersprüche werden
aufgedeckt
• Idee der Funktion
konkretisieren
• Funktionsumfang
festlegen
Umsetzbarkeit
• Geforderte
Funktionen werden
auf Relevanz und
Machbarkeit geprüft
Testbarkeit
• Einsatz des Soll-
Modells im
Integrations- und
Abnahmetest+ Stabilere Anforderungen
bei Start der
Serienentwicklung
+ Änderungen an Modell
validieren spart Zeit und
Kosten
Erkenntnisse
28. September 2015© iNTENCE automotive electronics Seite 46
Erlebbarkeit
Funktionsgestaltung
Vollständigkeit
Verbesserung der
Spezifikation durch
Modellbildung
• Funktion vor
Serienentwicklung
sichtbar
• Lücken werden bei der
Entwicklung des Soll-Modells
identifiziert
• Wiedersprüche werden
aufgedeckt
• Idee der Funktion
konkretisieren
• Funktionsumfang
festlegen
Umsetzbarkeit
• Geforderte
Funktionen werden
auf Relevanz und
Machbarkeit geprüft
Testbarkeit
• Einsatz des Soll-
Modells im
Integrations- und
Abnahmetest
Mehrwert erst bei
Testerstellung sichtbar
Erkenntnisse
28. September 2015© iNTENCE automotive electronics Seite 47
Erlebbarkeit
Funktionsgestaltung
Vollständigkeit
Verbesserung der
Spezifikation durch
Modellbildung
• Funktion vor
Serienentwicklung
sichtbar
• Lücken werden bei der
Entwicklung des Soll-Modells
identifiziert
• Wiedersprüche werden
aufgedeckt
• Idee der Funktion
konkretisieren
• Funktionsumfang
festlegen
Umsetzbarkeit
• Geforderte
Funktionen werden
auf Relevanz und
Machbarkeit geprüft
Testbarkeit
• Einsatz des Soll-
Modells im
Integrations- und
Abnahmetest
+ Testumgebung früh
verfügbar
+ Einsparungen bei
Erstellung Testumgebung
Literaturverzeichnis
Literaturverzeichnis
Dr. Grimm, Christoph, „Modellierung, Simulation, Entwurf heterogener Systeme“,
http://www.ti.informatik.uni-
frankfurt.de/lehre/ws0405/modellierung_simulation/v11.pdf (Stand 03.12.2014)
Biberger, Andreas, „Modellbasiertes Entwickeln und Testen einer AUTOSAR
Software Komponente “
28. September 2015© iNTENCE automotive electronics Seite 48
Kontakt
T 0941.280 460 - 0
Andreas Biberger
www.intence.deBruderwöhrdstr. 29
93055 Regensburg
T 0941.280 460-0
iNTENCE automotive electronics GmbH
T 0941.280 460 - 23
Andreas Lachenschmidt