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Hochautomatisierte Systeme

Hochautomatisierte Systeme sicher und kosteneffektiv entwickeln

SafeTRANS veröffentlicht Roadmap und Positionspapier zu domänenübergreifenden Forschungsherausforderungen mit Handlungsempfehlungen.

Inhaltsverzeichnis

Einer der zentralen Trends in der Transportdomäne ist der zunehmende Einsatz von Assistenzsys­temen, die den Weg hin zum autonomen Fahren bzw. Fliegen ebnen. Diese Hochautomatisierung ist sowohl Konsequenz des technologischen Fortschritts als auch eine Antwort auf den Kundenwunsch nach komfortabler, sicherer und umweltschonender Mobilität.

Die Entwicklung hochautomatisierter Systeme stellt eine große Herausforderung dar, da hierzu bisher weitgehend getrennte Bereiche (wie z.B. ITK, Halbleiter- und Sensortechnologie, Software-Engineering) zusammengeführt und Systeme enormer Komplexität geschaffen werden sollen. Branchenübergreifende Standards müssen etabliert und berücksichtigt werden. Darüber hinaus soll der Entwicklungsprozess schneller und kosteneffizient bei gleichzeitig hoher Qualität sein. Um in diesem neuen Rahmen erfolgreich agieren zu können, sind branchenübergreifende Gespräche zwischen Herstellern (OEMs) und Zulieferern unerlässlich, damit grundlegende Prozesse abgestimmt werden können.
Ein wesentlicher Schritt hin zum übergreifenden Dialog in der Transportdomäne ist die vom SafeTRANS-Arbeitskreis Hochautomatisierte Systeme veröffentlichte Roadmap Hochautomatisierte Systeme: Testen, Safety und Entwicklungsprozesse. Die Roadmap skizziert Forschungs- und Regulierungsthemen für einen kosten­effektiven und sicheren Einsatz hochautomatisierter Systeme, mit Fokus auf dem gesamten Entwicklungsprozess, einschließlich Architektur und Sicherheitsaspekten sowie Verifikation und Validierung (V&V) .

Kernempfehlung: Lernen aus Feldbeobachtungen

Eine der wichtigsten Empfehlungen, die der Arbeitskreis erarbeitet hat und in der Roadmap darlegt, ist die Etablierung eines Systems, das hochautomatisierte Systeme kontinuierlich hinsichtlich ihrer Funktion überwacht und von Daten aus der Feldbeobachtung lernt (Meta-Ebenen-Lernprozess).
Die hohe Komplexität der Umwelt macht die Durchführung einer ausreichend großen Anzahl von Feldtests für hochautonome Systeme impraktikabel. Als Lösung wird eine Meta-Ebene des Lernprozesses vorgeschlagen. Abbildung 1 zeigt diesen Prozess, bei dem die Systeme im realen Einsatz beobachtet und die dabei erhobenen Daten als Basis für einen Lernprozess genutzt werden. Die sowohl personen- als auch herstellerbezogenen anonymisierten Daten werden von einer unabhängigen (technischen) Stelle ausgewertet und führen zu erweiterten Richtlinien für neue Features und/oder neue Funktionalitäten sowie für den Entwicklungs- und Validierungsprozess (z.B. neue, zu prüfende Szenarien, etc.). Ziele des Meta-Ebenen-Lernprozesses sind:
Die Wahrnehmungsfähigkeiten des Systems zu verbessern und
situationsangepasstes und sicheres Verhalten der Systeme zu gewährleisten.
Ein solcher Lernprozess ermöglicht eine kontinuierliche Evolution autonomer Systeme, auch dank der Möglichkeit der virtuellen Freigabe neuer Features und Funktionen im Rahmen eines modellzentrierten Entwicklungsprozesses.
Die Schlüsselelemente des Meta-Ebenen Lernprozesses umfassen:

  1. Umweltmodelle
  2. Entwicklungsrahmen/Framework 
  3. Architektur 
  4. Absicherung und Test, V&V
  5. Aufbau einer auf diesem Lernprozess basierenden Community

Diese grundlegenden Elemente müssen entsprechend standardisiert sein, benötigen eine gemeinsame offene Simulationsumgebung und konkrete, akzeptierte (Test-)Szenarien für die Freigabe.

Abbildung 1: Wesentliche Elemente eines Systems der kontinuierlichen Überwachung und des Lernens aus Feldbeobachtungen für hochautomatisierte Systeme mit den fünf Handlungsbereichen: Umweltmodelle, Entwicklungsrahmen/Framework, Absicherung und Test sowie Aufbau einer Community.

Basierend auf dem skizzierten Meta-Eben-Lernprozess leitet die Roadmap Forschungsbereiche (Abbildung 2) mit konkreten Forschungsprioritäten ab.

Abbildung 2: Forschungsbereiche

Hintergrund

Die SafeTRANS-Arbeitsgruppe Hochautomatisierte Systeme, die im November 2014 startete, bietet Experten aus unterschiedlichen Verkehrsdomänen (Automobilbau, Luftfahrt, Bahn- und Seefahrt) und Bereichen (insbesondere OEMs, Zulieferindustrie, Systemintegratoren und wissenschaftliche Einrichtungen) ein Forum, um Erfahrungen zur Entwicklung und Einführung automatisierter Systeme auszutauschen und übergreifende Forschungsthemen zu identifizieren und zu analysieren.
In mehreren Expertenworkshops mit insgesamt 44 Teilnehmern wurden Gemeinsamkeiten und Synergiepotenziale identifiziert und analysiert. Die Arbeit des Arbeitskreises baut auf bestehenden nationalen und europäischen Roadmaps für hochautomatisierte Systeme auf. Das Positionspapier sowie die Roadmap richten sich an öffentliche Institutionen - für regulatorische Belange sowie zur Gestaltung des Rahmens für Forschung und Entwicklung - und an die Industrie - zur Abstimmung von Forschungs- und Entwicklungsvorhaben sowie hinsichtlich Normung und Standardisierung.

Um das Positionspapier und die Roadmap kostenfrei zu erhalten kontaktieren Sie bitte SafeTRANS unter:
info@safetrans-de.org

An der Roadmap Hochautomatisierte Systeme: Testen, Safety und Entwicklungsprozesse - Forschungsherausforderungen und Handlungsempfehlungen mitwirkende Organisationen:
Airbus Defence & Space, Airbus DS Electronics and Border Security, ASES, ATLAS Elektronik, AVL LIST, AVL Software and Funktions, BMW, Continental, Daimler, DLR, fortiss, Fraunhofer IESE, ITK Engineering, KIT FAST Institut, paluno/Universität Duisburg-Essen, Robert Bosch GmbH, RWTH Aachen, SafeTRANS, Safran Engineering Services, SIEMENS, VIRTUAL VEHICLE Research Center

www.safetrans-de.org