Wie Luft- und Raumfahrtingenieure mit Model-Based Design Entwicklungsprojekte realisieren

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Mit Hilfe eines Modells können Entwickler ihren Entwurf bereits deutlich früher testen und prüfen, als dies mit herkömmlichen Entwicklungsmethoden möglich ist, die auf physikalische Prototypen angewiesen sind.

Automatische Implementierung

Mit Model-Based Design kann das Modell im Entwicklungsverlauf weiter verfeinert werden, wodurch die Entwickler fortwährend Tests durchführen und den Entwurf überprüfen können. Bevor für physikalische Prototypen Mitarbeiter oder Finanzen zugeteilt werden müssen, können Entwickler den Entwurf auf Modellebene analysieren und Fehler frühzeitig entdecken. Dabei hilft die Überprüfung der Testabdeckung auf Modellebene, bei der Analysekriterien wie MC/DC Coverage zum Einsatz kommen. Wenn der Entwurf in diesem Stadium durch die vorhandenen Testfälle nicht vollständig validiert werden kann, kann das Team bereits feststellen, ob weitere Tests notwendig oder Teile des Entwurfs eventuell sogar überflüssig sind. Die Verwendung von Modellen während der Testphase ist nicht nur in einer digitalen Umgebung möglich, auch Tests mit Teilen des physischen Systems sind möglich. Beispiele hierfür sind «Pilot-in-the-Loop-Simulatoren», die von einem grossen Düsenflugzeughersteller entwickelt wurden, um die Echtzeitinteraktion von Piloten mit aktualisierten Steueralgorithmen zu testen, oder Hardware-in-the-Loop-Tests, die von einem grossen Luftfahrtunternehmen verwendet werden, um zeitweilige Funktionsstörungen des Bremssystems bei einer serienmässigen LRU zu untersuchen.

Wenn die Entwickler sicher sind, dass ihr Algorithmus ordnungsgemäss funktioniert, können sie dessen Verhalten in einer «Embedded-Umgebung» überprüfen. Dem Modell können dabei verschiedene Implementierungsdetails hinzugefügt werden. Anschliessend kann anhand des Modells die Implementierung erstellt werden. Hier können z.B. C- oder HDL-Codes automatisch erzeugt werden. Da die Implementierung automatisch anhand eines Modells erfolgt, werden Fehler vermieden, die typischerweise bei manueller Vorgehensweise entstehen. Da die Ziel-Hardware erst in einem späten Stadium des Prozesses festgelegt wird, kann ein Grossteil des Entwurfs auch bei neuem Zielsystem weiter verwendet werden. Dank automatischer Implementierung ist das Ergebnis wiederholbar und «mitarbeiterunabhängig».

Entwicklung mit Model-Based Design zehnmal schneller

Ein weiterer Vorteil besteht in der Wiederverwendbarkeit früherer Testfälle zum Test der endgültigen Implementierung. Test und Abgleich in Bezug auf die Anforderungen erfolgen demnach schon während des Prozesses statt am Ende.

Die Entwickler eines grossen britischen Rüstungsunternehmens, die software-gesteuerte Funkanlagen (SDR, Software Defined Radio) entwickelt haben, konnten die Überarbeitungszeit und die allgemeine Entwicklungszeit durch Model-Based Design um das Zehnfache senken. Diese Verbesserung war möglich, da das Modell, in dem der Entwickler alle Eigenschaften der Wellenformen der satellitengestützten Kommunikation zusammenführte, direkt mit dem daraus entstehenden Code verknüpft war. Mit Hilfe des vollständig ausführbaren Modells waren die Entwickler in der Lage, Fehler früh zu erkennen und zu beheben statt bis zur Durchführung der Tests der VHDL-Implementierung zu warten.

Fazit

Mit Model-Based Design werden Tests und Prüfungen schon während des Entwicklungsprozesses durchgeführt. Entwickler können so einzelne Entwurfsiterationen sicher und kostensparend durchführen. Somit funktioniert die Implementierung auf Anhieb erwartungsgemäss und kann schneller entwickelt werden. <<

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