Softwaresimulation: Crashtests mit dem digitalen Zwilling

Das Zusammenspiel von Softwaresystemen lässt sich am effektivsten in digitalen Simulationen testen. Dazu hat das Fraunhofer Institut mit Feral eine Plattform entwickelt, die über digitale Zwillinge Analoges und Digitales verknüpft.

Ralf Kalmar vor der spielerischen Demonstration der Feral-Plattform (Foto: CRN)

Wenn softwarebasierte Systeme in der menschlichen Umwelt autonom agieren, gibt es keinen Spielraum in Sachen Fehlertoleranz: von sicherheitsrelevanten Entscheidungen können im Extremfall Menschenleben abhängen. Deshalb sind aufwendige Tests unabdingbar, weil die Einzelleistung und das Zusammenspiel vieler Komponenten und Systeme getestet werden müssen. So beispielsweise bei Fahrzeugplattformen, die mit Fahrerassistenzsystemen oder Funktionen zum autonomen Fahren ausgestattet werden. Ein Test dieser Systeme in der realen Umgebung ist aufwendig und kostenintensiv, da hunderttausendfache Wiederholungen und Simulationen durchgeführt werden müssen.

Auf der Cebit präsentierte das Fraunhofer Institut deshalb eine Plattform, die den digitalen Test verschiedener Ökosysteme ermöglicht. Veranschaulicht wurde dies anhand von automatisiert fahrenden Modellautos, die gleichzeitig virtuell dargestellt wurden und auf unterschiedliche Szenarien reagieren mussten. Im geschützten virtuellen Raum konnte so beispielsweise die korrekte Funktionsweise einer Fußgängererkennung oder das fehlerfreie Zusammenspiel zweier Funktionen von unterschiedlichen Herstellern demonstriert werden. Die digitalen Zwillinge ersparen so physische Aufbauten und Versuche und können gezielt Situationen testen, die in der Realität nur selten auftreten oder risikoreich sind.

Die Feral-Plattform (Foto: CRN)

Das Simulationsframework erlaubt es, zahlreiche Vernetzungsszenarien mit unterschiedlichen Protokollen, darunter CAN, Flexray und Ethernet, zu realisieren. Die zugrundeliegenden Konzepte und das Feral-Rahmenwerk können unabhängig vom Anwendungszweck bei alle Systemen eingesetzt werden. Dies gilt insbesondere für komplexe heterogene Systeme, bei denen hohe Qualitätsanforderungen, Null-Fehler-Toleranz und Zuverlässigkeit im Vordergrund stehen. Ein naheliegendes Anwendungsfeld ist das autonome Fahren, doch es seien viele weitere Anwendungsfälle denkbar, von der Medizin über die Industrie bis zur Logistik, erklärt Ralf Kalmar, Geschäftsfeldmanager für Autonome Systeme, im Gespräch mit CRN. Ein entscheidender Vorteil sei zudem, dass modellbasierter Verfahren bereits in frühen Entwicklungsstadien getestet und so langwierige Folgekosten vermieden werden können.