Automotive SPICE Interview mit Andrei Donciuc, Managing Consultant bei Kugler Maag

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Um belastbare Arbeitsabläufe zu fördern, hat der VDA Automotive SPICE als Prozessreferenzmodell für die System- und Software-Entwicklung entwickelt. Nun gibt es auch Ergänzungsmodelle dazu.

Die Automobilindustrie war lange Jahre intensiv damit beschäftigt, die Qualität der Softwareentwicklung für Steuergeräte sicherzustellen: Um belastbare Arbeitsabläufe zu fördern, hat der VDA Automotive SPICE als Prozessreferenzmodell für die System- und Softwareentwicklung entwickelt. Viele Jahre später gibt es jetzt auch Ergänzungsmodelle zu Automotive SPICE, welche die Besonderheiten bei der Entwicklung von Hardware- und Mechanik-Komponenten in den Blick nehmen. Zu diesem Themenkomplex unterhielten wir uns mit Andrei Donciuc, Managing Consultant bei Kugler Maag Cie.

Herr Donciuc, wie kommt es, dass es gerade jetzt möglich wird, mit Automotive SPICE abgestimmte Arbeitsabläufe für die gesamte Mechatronikentwicklung aufzusetzen?

Mechanikentwicklung per se ist natürlich eine sehr alte Disziplin. Allerdings hat sich hier gerade in den letzten 100 Jahren einiges getan. Jedes mechanische Bauteil wird mittlerweile mit Software-Tools entwickelt. Dadurch ist es möglich, sehr komplexe Formen auszurechnen und durch moderne Produktionsmethoden zu produzieren. Zudem werden die Schnittstellen immer komplexer, da die Mechanik viel mehr Funktionen erfüllen muss. Daher war es höchste Zeit, für die Industrie ein Best Practice und einen gewissen Standard zu etablieren.

Schließlich umfasst ein mechatronisches System alle drei Disziplinen: Embedded-Software (SW) oder -Hardware (HW) sowie die Mechanik (ME). Es ist also für die Gesamtproduktqualität von hoher Bedeutung, dass die Komponenten der jeweiligen Disziplin qualitativ hochwertig sind. Man bedenke schließlich die Maxime, dass ein System höchstens so gut ist, wie das schwächste Glied.

Alle drei Disziplinen nehmen von Jahr zu Jahr an Komplexität zu. Bei mechanischen Bauteilen ist dies bedingt durch modellbasierte Entwicklung, Rechnerkapazität sowie neue Produktionstechnologien. Es gibt auch eine Vielzahl an hochkomplexen Schnittstellen zur „EE HW“ und von „EE HW“ zu „SW“.

Bei ME und HW sind zudem die spät im Prozess gefunden Fehler aufwendiger und teurer zu korrigieren als in der SW-Entwicklung. Und das ist genau die Philosophie von Automotive SPICE und der entsprechenden Plug-Ins, nämlich Fehler sehr früh im Prozess zu identifizieren und diese zu korrigieren.

In der jüngsten Geschichte sind außerdem viele Fälle von Rückrufaktionen bekannt, die den Ursprung in rein mechanischen Komponenten hatten. All diese Punkte waren die Motivatoren, um entsprechende Plug-Ins zu Automotive SPICE zu entwickeln.

Von wem stammen diese sogenannten SPICE-Plug-Ins für die Mechanik- und Hardwareentwicklung?

Sowohl das Plug-In „SPICE for Mechanical Engineering“ als auch „SPICE for Hardware Engineering“ wurden jeweils von ehrenamtlichen intacs-Arbeitsgruppen entwickelt, dem International Assessor Certification Scheme.

Die Arbeitsgruppen setzen sich aus Experten der entsprechenden Disziplinen, sowie aus den Bereichen von Automotive SPICE und dem Automotive Engineering zusammen. Dabei wird mit besonderem Augenmerk darauf geachtet, dass jede Arbeitsgruppe aus Vertretern von OEMs, Zulieferern sowie Consulting- und Dienstleister-Unternehmen besteht. Damit wird sichergestellt, dass sowohl ein breites als auch ein tiefes Fachwissen vorhanden ist. Dabei ist Ziel der ME SPICE-Arbeitsgruppe, nicht nur ein Modell zu erstellen, dass die Best Practices der Industrie in der Mechanikentwicklung dokumentiert, sondern zugleich dazugehörige Trainings- und Prüfungsunterlagen zur Verfügung stellen kann.

Das SPICE-Plug-In für die Mechanikentwicklung unterscheidet zwischen der System- und der Komponentenebene. Was war die Absicht, diese beiden Ebenen zu trennen?

In „SPICE for Mechanical Engineering“ ist eine Mechanik-Komponente als Basisstufe der Mechanik-Architektur definiert. Dies kann ein unteilbares Teil eines Zulieferers sein. Nach der Definition der Anforderungen kann diese Komponente bei der Entwicklung als Black-Box betrachtet werden. Dabei ist ein mechanisches System eine Kombination mehrerer mechanischer Komponenten.

Die zwei Ebenen im Modell spiegeln die Entwicklung in der Praxis wider. Denn auf der Mechanik-Systemebene unterscheiden sich die Prozesse, Methoden und Tools von der Entwicklung auf der Mechanik-Komponentenebene.

Im Gegenzug zum doppelten V der Engineeringprozesse in der Mechanikentwicklung sieht das SPICE-Plug-In zur Hardwareentwicklung ziemlich einfach aus: zwei Zwillingsprozesse auf beiden Seiten des V-Modells. Was unterscheidet das Hardware-Engineering von anderen Bereichen wie Maschinenbau oder Softwareentwicklung – ist es wirklich viel einfacher?

Die Entwicklung von Elektronik-Hardware ist nicht einfacher als die mechanische Entwicklung. Stärker noch als bei der Softwareentwicklung spielt bei der Hardware die Funktionale Sicherheit eine Rolle: Für die Hardware gibt es aus Safety-Sicht besondere Metriken, wie Toleranzzeiten oder die Wirksamkeit von Sicherheitsmechanismen. Diese müssen durch besondere Tests nachgewiesen werden. Um dies sicherzustellen, hat die Hardware-Arbeitsgruppe nicht nur vier Prozesse definiert, sondern auch Hardware-spezifische Ergänzungen für bestehende Prozesse des Automotive-SPICE-Modells vorgeschlagen.

Wenn Sie die mechatronische Entwicklung aufeinander abstimmen wollen, stoßen sie schnell auf die Schwierigkeit, dass Software in viel kürzeren Zyklen entwickelt wird als die Hardware. Bei der Mechanikentwicklung kommen noch lange Vorlaufzeiten hinzu. Wie integrieren Sie in der Praxis diese unterschiedlichen Vorgehensweisen miteinander?

Die unterschiedlichen Entwicklungszyklen an sich sind kein großes Problem. Wichtig ist das Timing. Sprich, dass zeitliche Synchronisationspunkte definiert werden, an denen einzelne Komponenten miteinander integriert werden können. Beispielsweise wenn SW zwei-wöchentliche Zyklen, HW monatliche und ME drei-monatliche Entwicklungszyklen durchlaufen. Zu einem bestimmten Zeitpunkt müssen alle Komponenten freigegeben und miteinander integriert werden. Diese zeitlichen Synchronisationspunkte müssen klar definiert sein.

Es kann weiterhin sein, dass nach der Erstfreigabe des Systems (SW + HW + ME), eine neue Systemversion nur durch SW-Änderungen hervorgerufen wird, d.h. eine neue Software wird auf bereits vorhandene Hardware und Mechanik aufgespielt. Die Systemfunktionalität wächst aufgrund von Software-Änderungen. Man wartet also nicht auf die neue Hardware und Mechanik-Version, sondern entwickelt das System durch SW-Entwicklung weiter. Die Voraussetzung dafür ist natürlich, dass die neue Funktionalität keine Hardware- und/oder Mechanik-Änderung benötigt.

Was sagen Anwender, wenn Sie mit denen über ihre Entwicklungsprozesse sprechen – fühlen diese sich von den Plug-Ins zu Automotive SPICE unterstützt?

In den durchgeführten Trainings, Assessments und Beratungsprojekten habe ich ausschließlich positives Feedback zum Modell bekommen. Typischerweise sind die Anwender dankbar, ein strukturiertes Modell als verlässliche Stütze für die Entwicklung zu verwenden.

Wenn ich prüfen will, ob meine Mechatronikprozesse die Anforderungen von Automotive SPICE mitsamt der Plug-Ins erfüllen – wie kann ich mich informieren?

Sie können sich das Modell zu Gemüte führen, eine Schulung buchen, den neuen Mechatronik-Pocket Guide von Kugler Maag Cie lesen oder unser neues YouTube-Video ansehen:

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