Nem „lehet”, hanem „kell”

Az autóipar kihívásai ösztönzik a méréstechnológia fejlődését

„Az autóiparban használhatatlanok a hagyományos, múltba tekintő szemlélettel tervezett mérőrendszerek. Méréstechnikai berendezések gyártójaként és egy Tesla tulajdonosaként „páholyból szemlélődve” figyeltem fel az önjáró járművek ígérte lehetőségekre, és tapasztaltam meg a kihívásaikat a mobilhálózaton keresztül történő szoftverfrissítéstől egészen az autóipari mérnökökkel folytatott, a biztonsági követelmények kielégítésének nehézségeivel kapcsolatos beszélgetésekig. Aki a konvergens technológiák világában él, tapasztalni fogja, hogy az NI platformja és ökoszisztémája egyedülálló módon tudja kezelni ezeket a máig megoldatlan problémákat.” – Dr. James Truchard

A repüléstechnikai és a katonai területeken egyre nehezebb gyorsítani az új fejlesztések bevezetésének idejét és elkerülni a programcsúszásokat. A járműipar fogyasztóinak igényei bonyolultabb vizsgálatokat tesznek szükségessé, és új költségeket eredményeznek, például a fedélzeti szórakoztató rendszerek terén. A tesztelésért felelős vezetőknek ezért megfizethető áron kell megoldást találniuk rádiófrekvenciás átvitellel és gépi látással kapcsolatos vizsgálatokhoz, kielégítve az egyre több be- és kimeneti vonalat igénylő eljárások követelményeit.
Bár az iparági előírások irányt mutatnak azzal kapcsolatban, hogy milyen módon garantálható a beágyazott elektronikai rendszerek biztonsága, ezek betartásához a beágyazott szoftverek viselkedését a valós helyzetek rendkívül széles körében kell alaposan vizsgálni. A beágyazott programok minőségközpontú tervezése és vizsgálata megzavarhatja az üzleti elvárások közötti eddigi egyensúlyt: ilyen igény például a gyors piacra jutás, az olcsó tesztelés, valamint azoknak a műszaki követelményeknek a kielégítése, amelyek az új képességek iránti fogyasztói keresletből és a termék piaci megkülönböztethetőségéből fakadnak.
Minden beágyazott rendszert gyártó vállalatnak hasonló igényeket kell kielégítenie, de a biztonságkritikus alkalmazásoknál nem engedhetnek a minőségből. A fejlesztési stratégiájukba korszerű környezetszimulációs (HIL^[1]) vizsgálatokat beépítő vállalatok csökkenthetik a minőséggel kapcsolatos problémákra fordítandó költségeiket, javíthatják a piac róluk alkotott képét és – ami a legfontosabb – teljesíthetik a biztonsággal kapcsolatos elvárásokat is.

A HIL-vizsgálatokkal mind a biztonsági, mind az üzleti igények kielégíthetők

A biztonsági követelmények teljesítéséhez át kell látni minden lehetséges egészségügyi veszélyt és kockázatot, emellett képesnek kell lenni alaposan vizsgálni az ilyen helyzeteket is. A HIL-mérésekkel olcsóbban és gyorsabban elégíthetők ki ezek a szigorodó tesztelési követelmények, mint a fizikai és helyszíni vizsgálatokkal. E módszer révén a vállalatok dinamikusan szimulálhatják a való világ különféle környezeteit, és matematikai modellekkel zárt hurkú visszacsatolást létesíthetnek a tesztelt vezérlő felé. A helyszíni mérések időigényének és a gyári mérőcellák terhelésének csökkentésével kapcsolatos erősödő kényszer, valamint a vezérlők funkcióinak bővülése és a vizsgálati esetek számának növekedése miatt egyre inkább előtérbe kerülnek a környezetszimulációs (HIL) mérések. A hibrid elektromos járművek motorvezérlői kezelik a belsőégésű motor és a villanymotor közötti biztonságos átváltást, ezzel új funkcionalitási szinteket megvalósítva. A Subaru első hibrid elektromos autója, a Subaru XV Crosstrek tervezésekor a Fuji Heavy Industries mérnökeinek az újszerű hajtáslánc egészét lefedő, teljes körű vizsgálati tervet kellett kidolgozniuk.

A Subaru FPGA-áramkörökkel növeli a biztonságot és a megbízhatóságot

A szoftverek kiváló minőségben és határidőre történő kifejlesztése érdekében a hibrid motorvezérlő teszteléséhez korszerű mérőeszközökre és új módszerekre volt szükség. A Subaru FPGA-technológiával biztosította a nagy számítási teljesítményt és a széles körű vizsgálatokat. Például, amikor a jármű megcsúszott a jégen, a vezérlőnek fel kellett ismernie a tapadás csökkenését, és ennek megfelelően kellett vezérelnie a hibrid hajtásláncot. Mivel az ilyen körülményeket tesztpályán nem lehetett következetesen, reprodukálhatóan előidézni, a kapott adatok pontatlanok voltak, a hagyományos HIL-processzorokkal pedig nem lehetett pontosan szimulálni az elektromos motorok modelljeitől elvárt valósághűséget és sebességet.
Nyílt és rugalmas FPGA-modulokat felhasználva, valamint a feldolgozó- és a be‑kimeneti egységet egymáshoz közel elhelyezve sikerült jelentősen lecsökkenteni az adatátviteli időt. A Subaru mérnökei ezzel biztosítani tudták a szükséges számítási teljesítményt, és a saját rendszerükön el tudták végezni a nagyobb biztonságot, jobb megbízhatóságot eredményező, kiélezett helyzetekre vonatkozó HIL-vizsgálatokat, például a tapadás jégen való elvesztésének szimulálását. Nyílt architektúrájú rendszerükben az igen nagy valósághűségű JMAG-RT-modellt használták, és elérték az elektromos motor biztonságos vezérlésének szimulálásához szükséges, 1,2 μs-os szimulációs sebességet. Egyre több fizikai helyszíni vizsgálatot tudtak kiváltani szimulációval – ez hússzor rövidebbé tette a teszteket. Ezzel fel lehetett gyorsítani a piacra jutást, olcsóbban lehetett elvégezni a vizsgálatokat, és nem kellett nélkülözni a csúcsminőségű szoftverek használatát. A Subaru HIL tesztelési platformja olcsóbb, sokrétűbb lehetőségeket nyújt, és gyorsabb is a fizikai környezetben történő méréseknél.

A HIL-megoldásokkal úgy csökkenthetők a költségek, hogy egyúttal be lehet tartani az új fejlesztésekkel együtt járó, szigorodó minőségi
követelményeket is

A bővíthető vizsgálati platformok olcsóbbak és biztonságosabbak

A beágyazott szoftverek tervezőinek és tesztelőinek további területekre kell kiterjeszteniük az itt vázolt módszert, hogy a termék-kibocsátási ütemterveket is betartva lehessen garantálni a minőséget és középpontba állítani a fogyasztó biztonságát. A HIL-vizsgálatokat általában egy adott, erre specializálódott csapatra szokás bízni, de a fejlesztők maguk is gyakran végeznek egyedi, kézileg végrehajtott, gerjesztéses méréseket a funkciók gyors ellenőrzéséhez. Az ilyen jellegű, korlátozott lehetőségeket kínáló vizsgálatok során néhány csatorna adatainak kézi megváltoztatásával elő tudnak idézni a vezérlőben bizonyos vizsgálandó helyzeteket. A HIL-tesztelés későbbi fázisaiban vagy akár a helyszíni mérések alkalmával azonban még sok hibára derülhet fény, amelyek megoldása további időt vesz igénybe. A magasabb szintű automatizálás és a könnyen megismételhető vizsgálati helyzetek több ilyen funkcióhiba felfedését teszik lehetővé, és ennek révén a teszteléseket a viselkedéssel és az integrációval kapcsolatos hibákra lehet összpontosítani. Az ilyen alkalmazásokhoz nincs szükség teljes körű HIL-rendszerekre; ehelyett bővíthető mérőplatformokat kell összeállítani, amelyek költséghatékony megoldást jelentenek a különféle konkrét tesztelési igényekre.
A beágyazott vezérlők képességeinek bővülése ösztönzőleg hat a további innovációra, amivel párhuzamosan az előírások a felhasználók még nagyobb biztonságának irányába fognak fejlődni. A vizsgálati képességeknek úgy kell lépést tartaniuk az új funkciók iránti növekvő igényekkel, hogy egy rendszer egészének minősége ne szenvedjen csorbát. A többletfeladatok nem oldhatók meg pusztán a mérések sávszélességének növelésével, a vizsgáló szervezeteknek korszerű HIL-tesztelési technológiát és új technikákat kell bevezetniük. Mindezek révén biztosítható, hogy az egyre szigorodó és összetettebb biztonsági előírások követelményeinek teljesítésével a mérőplatformok az idővel és költségekkel kapcsolatos, kritikus elvárásokat is képesek legyenek teljesíteni.

^[1]Hardware In the Loop: olyan vizsgálat, amely egy fizikailag realizált objektumot (berendezést, eszközt, folyamatot) úgy vizsgál, hogy az objektum környezetét informatikai eszközökkel (hardver- és szoftvermegoldásokkal) szimulálják. – A szerk megj.

National Instruments Hungary Kft.
1117 Budapest, Neumann J. u. 1/E 2. em. (Infopark E ép.)
Tel.: +36 1 481 1400, e-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
Web: hungary.ni.com
Szakmai tanácsadás: 06 80 204 704
Technikai kérdések: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.

Jelen írás a "Kitekintés az automatizált tesztelés jövőjébe" cikksorozat része, a cikksorozat további részei erre a linkre kattintva érhetők el.