-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatisierten Prüfung der Softwareimplementierung eines Steuerungssystems.
-
Bei einem „Steuerungssystem” handelt es sich in der Regel um ein elektronisches, steuerbares System, das insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik oftmals auch als „Steuergerät” bezeichnet wird.
-
Im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist unter einem „Steuerungssystem” ein System zu verstehen, das die Aufgaben des Messens, Steuerns, Regelns und/oder Kalibrierens erfüllt. Der Begriff „Steuerungssystem” ist also nicht auf das beschränkt, was im engeren Sinn einengend als Steuerung definiert ist. Vielmehr werden in der Praxis auch Regelungssysteme als Steuerungssysteme bezeichnet. Daher fallen im Sinne der vorliegenden Anmeldung auch Regelungssysteme unter den Begriff eines „Steuerungssystems”.
-
In elektronischen Steuerungssystemen ist zur Erfüllung der durch diese durchzuführenden Aufgaben in aller Regel eine Software (ablauffähiges Computerprogramm) implementiert. Um ein ordnungsgemäßes und störungsfreies Funktionieren von Steuerungssystemen zu gewährleisten, ist es daher erforderlich, die Spezifikation eines Steuergeräts vorab gegen die Implementierung zu testen, d. h. zu überprüfen, ob sich das Steuergerät entsprechend den Vorgaben des Lastenhefts verhält. Hierdurch können die Funktionsabläufe eines Steuerungssystems verifiziert werden.
-
Aus der
DE 10 2007 028 721 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verifizierung von Funktionsabläufen eines Steuergerätes bekannt, wobei einem zu testenden Steuergerät ein Entwicklungssteuergerät parallel geschaltet ist und das Steuergerät eine Software aufweist, welche die in einem Lastenheft/einer Spezifikation beschriebenen Funktionen ausführt und dementsprechend wenigstens ein Ausgangssignal am Ausgang erzeugt und das Entwicklungssteuergerät eine Zustandsmaschine aufweist, die anhand eines Lastenheftes/einer Spezifikation generiert wird, wobei wenigstens ein Zustand der Zustandsmaschine als Ausgangsgröße dem Ausgang des Entwicklungssteuergerätes anliegt. An den Eingängen des Steuergerätes und den Eingängen des Entwicklungssteuergerätes werden identische Eingangsgrößen angelegt und in Echtzeit parallel in dem Steuergerät und in dem Entwicklungssteuergerät verarbeitet. Wenigstens eine durch die Zustandsmaschine (ZM) des Entwicklungssteuergerätes erzeugte Ausgangsgröße wird mit der entsprechenden Ausgangsgröße des Steuergerätes in Echtzeit verglichen und ausgewertet, und anhand der Auswertung werden die Funktionsabläufe des Steuergerätes verifiziert.
-
Und die
DE 10 2007 029 285 A1 hat eine Testvorrichtung zum Testen und ein zugehöriges Verfahren zum Betreiben der Testvorrichtung wenigstens eines elektronischen Steuerungssystems zum Gegenstand, wobei die Testvorrichtung einen adressierbaren physikalischen Speicher aufweist und die Testvorrichtung geeignet und eingerichtet ist, über einen Datenkanal mit dem zu testenden Steuerungssystem in Verbindung gebracht zu werden. Die Testvorrichtung ist ferner geeignet und eingerichtet, wenigstens ein Umgebungsmodell zu berechnen und wenigstens ein Testmodell auszuführen, wobei das Umgebungsmodell durch Ausgabe von Umgebungsmodelldaten an das Steuerungssystem und durch Aufnahme von Steuerungssystemdaten aus dem Steuerungssystem über den Datenkanal in Wechselwirkung stehen kann. Das Testmodell ist zur Beeinflussung des Umgebungsmodells, zur Beeinflussung der Berechnung des Umgebungsmodells und/oder zur Beeinflussung des elektronischen Steuerungssystems ausführbar, wobei das Umgebungsmodell unter anderem durch Umgebungsmodellvariablen beschrieben ist, die an Speicherorten des Speichers unter festen physikalischen Adressen abgelegt sind. Die Testvorrichtung ist zur Änderung der Umgebungsmodellvariablen geeignet und eingerichtet und die Testvorrichtung umfasst eine Einheit zum Zuordnen, in welcher die Zuordnung aller oder eines Teils der Umgebungsmodellvariablen zu den zugeordneten physikalischen Adressen des Speichers lesbar abgelegt ist.
-
Die Durchführung und Auswertung von sequentiellen Abläufen eines Steuerungssystems (Steuergeräts) werden nach dem vorbekannten Stand der Technik manuell durch einen Prüfingenieur vorgenommen. Dies ist sehr aufwändig (zeitlich und ressourcenbezogen), da die aufgezeichneten Daten von Hand ausgewertet werden müssen. Auch ist das Ergebnis durch den eingesetzten Prüfingenieur beeinflusst und daher nicht reproduzierbar.
-
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatisierten Prüfung der Softwareimplementierung eines Steuerungssystems zur Verfügung zu stellen, mit dem sequenzielle Abläufe eines Steuerungssystems automatisiert gegen die Implementierung geprüft und hierdurch die Nachteile des Stands der Technik überwunden oder doch verringert werden können.
-
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur automatisierten Prüfung von sequentiellen Abläufen eines Steuerungssystems, insbesondere eines Steuergeräts vorgeschlagen, das folgende Schritte umfasst:
- – Bereitstellen einer elektronischen Recheneinrichtung mit einem darauf ablauffähig installierten Computerprogramm, das ein Modell der Umgebung des Steuerungssystems simuliert;
- – Einlesen einer Spezifikation von wenigstens einem sequentiellen Ablauf eines Steuerungssystems in den Arbeitsspeicher der elektronischen Recheneinrichtung;
- – Prüfung von Transitionen, Prüfung von Systemzuständen und/oder Prüfung, ob Betriebszustandswechsel innerhalb spezifizierter Zeitgrenzen bei dem Steuerungssystem erfolgen, unter Erfassung von Messgrößen von dem Steuerungssystem;
- – Auswertung der Prüfung(en) dahin, ob die sequentiellen Abläufe des Steuerungssystems der Spezifikation entsprechen.
-
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, eine Prüfung von sequenziellen Abläufen bei einem Steuerungssystem (Steuergerät) innerhalb von einem kurzen Zeitraum (bspw. innerhalb von wenigen Stunden) reproduzierbar und einschließlich der Erstellung eines Testergebnisses durchzuführen. Daher kann diese Prüfung regressiv zu jedem „Experimental Software Release” durchgeführt werden, wohingegen bisher eine Prüfung von sequenziellen Abläufen bei einem Steuerungssystem (Steuergerät) nur als abschließende Prüfung, bspw. bei einem Flottenrelease, durchgeführt wurde bzw. durchgeführt werden konnte.
-
Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Prüfung der Transitionen
- – eine Prüfung wenigstens eines Gutfalls, und/oder
- – eine Prüfung wenigstens eines Schlechtfalls.
-
Die Prüfung von wenigstens einem Schlechtfall kann in vorteilhafter Weise die Prüfung, ob einzelne Übergangsbedingungen entsprechend der Spezifikation implementiert sind, und/oder eine Prüfung, ob die Bedatung einzelner Übergangsbedingungen der Spezifikation entspricht, umfassen.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das Verfahren weiter eine Manipulation von wenigstens einem Kalibrierschalter des Steuerungssystems.
-
Die vorliegende Erfindung umfasst auch eine Vorrichtung zur automatisierten Prüfung von sequentiellen Abläufen eines Steuerungssystems, insbesondere eines Steuergeräts. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie
- – eine elektronische Recheneinrichtung mit einem darauf ablauffähig installierten Computerprogramm, das ein Modell der Umgebung des Steuerungssystems simuliert, und bei der eine Spezifikation von wenigstens einem sequentiellen Ablauf eines Steuerungssystems in den Arbeitsspeicher der elektronischen Recheneinrichtung eingelesen ist; und
- – ein Steuerungssystem mit zumindest einer Datenverbindung zu der elektronischen Recheneinrichtung, mit der wenigstens Daten von dem Steuerungssystem zu der Recheneinrichtung übertragbar sind, aufweist.
-
Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung ist bei dem Simulationsmodell eine Zeitscheibe von einer vorgebbaren Länge vorgesehen.
-
Ebenso ist es von Vorteil, wenn die Vorrichtung weiter eine Einrichtung zur Manipulation von wenigstens einem Kalibrierschalter des Steuerungssystems aufweist und/oder wenn das Steuerungssystem ein Brennstoffzellen-Steuergerät ist.
-
Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
-
Die Figur zeigt schematisch einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
Die nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Die vorliegende Erfindung ist selbstverständlich nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt.
-
Wie in der Figur schematisch dargestellt ist, beginnt das erfindungsgemäße Verfahren zur automatisierten Prüfung von sequentiellen Abläufen eines Steuerungssystems, insbesondere eines Steuergeräts, in Schritt S1 mit dem Bereitstellen einer elektronischen Recheneinrichtung mit einem darauf ablauffähig installierten Computerprogramm, das ein Modell der Umgebung des Steuerungssystems simuliert.
-
Die elektronische Recheneinrichtung ist in der Regel ein Personalcomputer, mit dem die Abläufe in Echtzeit verarbeitet werden können (Real-Time-PC, RTPC). In vorteilhafter Weise weist das Simulationsmodell eine Zeitscheibe von einer vorgebbaren Länge auf, bspw. mit einer Länge von 1 ms, 2 ms, 5 ms, etc. Das Simulationsmodell simuliert die Umgebung eines Steuerungssystems, bspw. die Umgebung eines Brennstoffzellen-Steuergeräts.
-
Im Schritt 32 erfolgt ein Einlesen einer Spezifikation von wenigstens einem sequentiellen Ablauf eines Steuerungssystems in den Arbeitsspeicher der elektronischen Recheneinrichtung. Die Daten für das Einlesen der Spezifikation können hierbei jedes geeignete Format aufweisen, bspw. ein Tabellenformat, insbesondere ein Excel-Format.
-
Danach beginnt die eigentliche automatisierte Prüfung. Im Schritt S3 erfolgt die Prüfung von Transitionen, d. h. die Prüfung von Übergängen zwischen Betriebszuständen, die Prüfung von Systemzuständen, bspw. ein Vergleich des Zustands eines Ventils gegen die Spezifikation, und/oder die Prüfung, ob Betriebszustandswechsel innerhalb spezifizierter Zeitgrenzen bei dem Steuerungssystem erfolgen. Diese Prüfung erfolgt unter Erfassung von Messgrößen von dem Steuerungssystem.
-
Danach erfolgt in Schritt S4 eine Auswertung der Prüfung(en) dahin, ob die sequentiellen Abläufe des Steuerungssystems der Spezifikation entsprechen. Selbstverständlich kann bei mehreren Prüfungen auch bereits nach jeder einzelnen Prüfung eine Auswertung dahin erfolgen, ob das Ergebnis der Prüfung der Spezifikation entspricht.
-
In der Figur nicht dargestellt ist ein weiterer, optionaler Schritt, nämlich das Erstellen eines teilweisen oder vollständigen Testergebnisses.
-
Über entsprechende Werkzeuge ist es möglich, vor und/oder während der Prüfung(en) wenigstens einen Kalibrierschalter des Steuergeräts zu manipulieren.
-
Die Prüfung von Transitionen kann die Prüfung wenigstens eines Gutfalls (Transitionen laut Spezifikation sind erfüllt und Zustandswechsel erfolgt) und/oder die Prüfung wenigstens eines Schlechtfalls (Manipulation einzelner Transitionsbedingungen derart, dass ein Zustandswechsel nicht erfolgt) umfassen.
-
Die Prüfung von wenigstens einem Schlechtfall kann in vorteilhafter Weise eine Prüfung, ob einzelne Übergangsbedingungen entsprechend der Spezifikation implementiert sind, und/oder eine Prüfung, ob die Bedatung einzelner Übergangsbedingungen der Spezifikation entspricht, umfassen.
-
Die vorliegende Erfindung umfasst auch eine Vorrichtung zur automatisierten Prüfung von sequentiellen Abläufen eines Steuerungssystems, insbesondere eines Steuergeräts. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine elektronische Recheneinrichtung mit einem darauf ablauffähig installierten Computerprogramm, das ein Modell der Umgebung des Steuerungssystems simuliert, und bei der eine Spezifikation von wenigstens einem sequentiellen Ablauf eines Steuerungssystems in den Arbeitsspeicher der elektronischen Recheneinrichtung eingelesen ist, sowie ein Steuerungssystem mit zumindest einer Datenverbindung zu der elektronischen Recheneinrichtung, mit der wenigstens Daten von dem Steuerungssystem zu der Recheneinrichtung übertragbar sind, aufweist.
-
Bei der Vorrichtung ist in vorteilhafter Weise
- – bei dem Simulationsmodell eine Zeitscheibe von einer vorgebbaren Länge;
- – eine Einrichtung zur Manipulation von wenigstens einem Kalibrierschalter des Steuerungssystems vorgesehen; und/oder
- – ist das Steuerungssystem ein Brennstoffzellen-Steuergerät.
-
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die von der vorliegenden Erfindung umfasst sind, ergeben sich aus der Offenbarung des erfindungsgemäßen Verfahrens, seiner vorteilhaften Weiterbildungen und der Ausführungsbeispiele, auf die insoweit Bezug genommen wird.
-
Die Vorrichtungen, Einrichtungen, Elemente, Baugruppen, Bauelemente, Hard- und Software, etc. die für die erfindungsgemäße Vorrichtung geeignet sind sowie deren mögliches Zusammenwirken sind einem Fachmann bekannt, so dass hierauf in der vorliegenden Anmeldung nicht näher eingegangen zu werden braucht.
-
Nach dem Stand der Technik ist es notwendig, Messdaten aufzuzeichnen und diese nach dem Test manuell auszuwerten. Dies war enorm zeitaufwendig. Durch die vorliegende Erfindung ist es demgegenüber möglich, die Prüfung sequenzieller Abläufe bei einem Steuerungssystem innerhalb kurzer Zeit, bspw. innerhalb weniger Stunden reproduzierbar inkl. Testergebnissen abzuschließen. Daher kann diese Prüfung regressiv zu jedem „Experimental Software Release” durchgeführt werden (bisher wird diese Prüfung bspw. nur zum Zeitpunkt von Flottenreleases durchgeführt).
-
Das erfindungsgemäße Verfahren kann bspw. wie folgt ablaufen: Auf einem RTPC läuft ein Simulationsmodell in einer Zeitscheibe von 1 ms. Das Simulationsmodell simuliert die Umgebung eines Brennstoffzellen-Steuergerätes. Über entsprechende Werkzeuge ist es möglich Kalibrierschalter des Steuergerätes zu manipulieren und Messgrößen zu erfassen.
-
Ablauf der automatisierten Prüfung:
-
- 1. Einlesen der Spezifikation der sequentiellen Abläufe eines Steuergerätes (Excelformat)
- 2. Start der automatisierten Prüfung
- 2.1 Prüfung aller Transitionen (Übergänge zwischen Betriebszuständen)
- 2.1.1 Prüfung des Gutfalls (Transitionen lt. Spezifikation sind erfüllt und Zustandswechsel erfolgt)
- 2.1.2 Prüfung der Schlechtfälle (Manipulation einzelner Transitionsbedingungen so, dass ein Zustandswechsel nicht erfolgt)
- 2.1.2.1 Prüfung, ob einzelne Übergangsbedingungen entsprechend der Spezifikation implementiert sind
- 2.1.2.2 Prüfung, ob die Bedatung einzelner Übergangsbedingungen der Spezifikation entspricht
- 2.2 Prüfung ausgewählter Systemzustände (z. B. Vergleich des Zustandes eines Ventils gegen die Spezifikation)
- 2.3 Prüfung, ob Betriebszustandswechsel innerhalb spezifizierter Zeitgrenzen erfolgen
-
Durch die vorliegende Erfindung ist es möglich, die Spezifikation der sequenziellen Abläufe eines Steuergerätes (Zustände, Transitionen und Einhaltung zeitlicher Grenzen) automatisiert gegen die Implementierung zu prüfen. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind universell bei allen Arten von Steuerungssystemen bzw. Steuergeräten einsetzbar.
-
Durch die vorliegende Erfindung sind wenigstens die folgenden Vorteile erzielbar:
- – Automatisierte Prüfungen von sequentiellen Abläufen
- – in kurzen Zeitabständen
- – mit minimalem personellen Aufwand
- – mit reproduzierbarem Ergebnis
- – mit größerer Testtiefe und Testabdeckung (Möglichkeit der Einbindung von Schlechtfällen)
- – und deren Bedatungen (z. B. Schwellwerte von Übergangsbedingungen)
- – Universelle Einsetzbarkeit über Projekte hinweg.
-
Bezugszeichenliste
-
-
- S1
- Verfahrensschritt 1
- S2
- Verfahrensschritt 2
- S3
- Verfahrensschritt 3
- S4
- Verfahrensschritt 4
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102007028721 A1 [0005]
- DE 102007029285 A1 [0006]