Eigene Testarchitektur für immer größere Testabdeckung

Überblick

Weltweit achten Verbraucher beim Fahrzeugkauf zunehmend auf die Benutzeroberfläche oder die Mensch-Maschine-Schnittstelle (Human-Machine Interface, HMI). Ein IVI- (In-Vehicle Infotainment) oder Multimedia-System beeinflusst gemeinsam mit einem digitalen Cockpit stark die Meinung von Fahrern und Beifahrern zum jeweiligen Fahrzeug. Während HMI-bezogene Fahrzeugelektronik etwa 70 Prozent des gesamten fahrzeuginternen Codes ausmacht, wird es durch ständig neue Funktionen, wie AR-Displays (Augmented Reality) und OTA-Programmierung (Over The Air), immer schwieriger, Systeme und Produktionsinfrastruktur schnell zu validieren. Erfolgreiche Fahrzeug-OEMs und First-Tier-Zulieferer haben ihre Testorganisationen in strategische Assets verwandelt, um wettbewerbsfähig zu bleiben und sich von ihrer Konkurrenz abzuheben.

Inhaltsverzeichnis

  1. Wettbewerbsfähig durch Optimierung der Testorganisation
  2. Warum universelle Tester nicht die Antwort sind
  3. Anwender, Prozess und Technologie
  4. So werden Testarchitekturen durch die Branchenkonvergenz beeinflusst
  5. Fazit
  6. Weitere Ressourcen

Wettbewerbsfähig durch Optimierung der Testorganisation

Der Markt rund um Infotainment und Multimedia in Fahrzeugen wächst ständig. So sind Infotainmentsysteme in allen Fahrzeugklassen beliebt und auch externe Anbieter, wie Elektronik- und Softwareunternehmen, versuchen, sich diese Beliebtheit zunutze zu machen. Durch ihre Konkurrenz auf dem Markt sinkt der durchschnittliche Verkaufspreis entsprechender Systeme. Ein HMI-System sollte jedoch in andere Subsysteme integriert werden können und muss einen gewissen Qualitätsstandard einhalten, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Deshalb ist es unerlässlich, Testorganisationen zu optimieren und die Betriebseffizienz zu gewährleisten, ohne dabei auf Qualität zu verzichten.

Abbildung 1: Die Verringerung der Testkosten ist angesichts der starken Konkurrenz und sinkender Verkaufspreise unerlässlich [1].

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Warum universelle Tester nicht die Antwort sind

Universelle Tester klingen natürlich verlockend, führen jedoch nur selten zum Erfolg. Ohne klar definierte Problempunkte konzentrieren Sie sich möglicherweise nur auf die Technologie, betrachten ausschließlich den einzelnen Kunden und enttäuschen so die Erwartungen von Führungsebene und internen Beteiligten. Sofern Sie Standards nicht über mehrere Gruppen und interne Kunden bzw. Endbenutzer hinweg übernehmen, können Sie die gewünschten Ergebnisse und den angestrebten ROI nicht erreichen. Universelle Tester sind zu starr und überladen, decken oft nicht den gesamten Produktlebenszyklus ab und bieten über die Produktabdeckung hinaus keine Skalierbarkeit. Stattdessen können Unternehmen ihre Testorganisationen mithilfe einer automatisierten Testarchitektur homogenisieren, um Test-Assets und -Komponenten übergreifend anwenden zu können und so eine dynamische Ressourcennutzung zu erreichen. Eine solche automatisierte Testarchitektur erstreckt sich über den gesamten Produktlebenszyklus, reduziert die Kosten und optimiert die Geschäftsergebnisse, indem Produkte schneller auf dem Markt gebracht werden. In der Vergangenheit hat sich gezeigt, dass Produkttests eine wichtige Rolle bei der Entwicklung und Herstellung spielen – sie sind eine notwendige Kostenstelle. Doch erst mit einer eigenen Testarchitektur werden diese Prüftechnik-Organisationen von einer Kostenstelle zu einem strategischen Asset.

Der Standardisierungsprozess beinhaltet einen Lebenszyklus und ist essenziell, um Testarchitekturen oder -standards als Produkt zu behandeln und ihre Roadmap mit internen Beteiligten abzustimmen. So werden aus Prüftechnik-Organisationen strategische Assets: durch Erstellung von Standard-Testplattformen, durch Entwicklung wertvollen geistigen Eigentums aus Tests, durch Steigerung der Mitarbeiterproduktivität, durch Senkung der Betriebskosten sowie durch Ausrichtung der Tests an Geschäftszielen. Hierfür müssen Produktmargen, Produktqualität und Markteinführungszeiten ständig optimiert werden.

Abbildung 2: Etwa 70 Prozent der Standardisierungsprojekte scheitern – am häufigsten in einem Gelb-Ampel-Szenario: Einige haben es versucht, sich festgefahren und behalten ihren bisherigen Prozess bei [2].

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Anwender, Prozess und Technologie

Um eine Testarchitektur zu standardisieren, müssen Sie zunächst Anwender, Prozess und Technologie (bzw. technische Elemente) näher untersuchen:

  • Anwender: Um fachkundige und effektive Teams zu schaffen, sollten Sie ein Center of Excellence (CoE) aufbauen. Die Einführung eines Standards ist der schwierigste, aber auch der wichtigste Schritt. Ein CoE fungiert als Kernteam, das interne Standards und Testarchitekturen über verschiedene Gruppen und den gesamten Produktentwicklungszyklus hinweg pflegt und umsetzt. Das CoE-Team sollte sich Feedback und anderen Input von internen Endbenutzern, wie z. B. Testingenieuren, einholen und sein Fachwissen rund um Teststandards einsetzen, um externe Ressourcen zu managen und die Entwicklung von Testern zu beschleunigen. Was alles hierfür spricht, erfahren Sie zum Beispiel unter Valeo investiert in CoE.
  • Prozess: Den internen Teststandard bzw. die Testarchitektur als Produkt zu behandeln, ist essenziell für Standardisierungsbemühungen und für die Steigerung der Produktivität durch schnellere Entwicklung des Testcodes und gesteigerte Auslastung von Test-Assets. Standardisierung ist kein einmaliges technisches Projekt: Stattdessen entwickelt sich ihr Lebenszyklus mit zunehmender Ausrichtung von Endbenutzer-Anforderungen und neuer Technologie weiter. Da Teststrategie und -standardisierung so wichtig sind, muss zunächst unbedingt eine Roadmap entwickelt werden. Eine solche Roadmap nutzt Geschäftsmetriken, um die Entwicklung voranzutreiben und frühe Erfolge zu messen. So lassen sich Führungskräfte überzeugen und Einführung sowie Optimierung beschleunigen bzw. fördern. Erfahren Sie, wie Mazda seine Roadmap für elektrische und elektronische automatisierte Testgeräte sorgfältig plante.
  • Technologie (Technik): Sie können ein umfassendes Finanzmodell einführen, um die Ergebnisse zu messen und zu vergleichen und so über ihre gesamten Standardisierungsprojekte hinweg eine erfolgreiche Kauf- und ROI-Messung einzusetzen. So erfüllte beispielsweise die Informationstechnologie (IT) ursprünglich unterstützende Funktionen, wie z. B. Standard-Computing, Datenspeicherung und Automatisierung von Routineaufgaben. Mit der TCO (Total Cost of Ownership) hat sich die IT jedoch zum strategischen Asset für intelligentere Geschäftsentscheidungen entwickelt. Heute optimiert die IT in führenden Unternehmen wichtige Prozesse und unterstützt Führungskräfte dabei, in Echtzeit fundierte Entscheidungen zu treffen. Darüber hinaus hat die TCO die Teststandardisierung effektiv beeinflusst und versteckte Kosten aufgedeckt, die sich über die gesamten Einführung interner Teststandards hinweg optimieren lassen. In diesem Handbuch erfahren Sie, wie Sie Ihr TCO-Modell entwickeln können.


Abbildung 3: Führende Organisationen optimieren Integration durch Fokus auf Veränderungen bei Anwendern, Prozessen und Technologien [3].

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So werden Testarchitekturen durch die Branchenkonvergenz beeinflusst

Der 2014 veröffentlichte und seitdem viel zitierte Gartner-Bericht Industry Convergence: The Digital Industrial Revolution stellt die Behauptung auf, dass „Branchenkonvergenz die wichtigste Wachstumschance für Unternehmen darstellt“. [4] Testorganisationen können von anderen Branchen lernen und Ressourcen zusammenführen, um Innovationen zu beschleunigen. Die technologische Konvergenz nimmt ständig zu, z. B. bei Drahtlos-Standards, in IVI sowie in Multimediasystemen für Fahrzeuge. Führende Automobilhersteller nutzen bewährte Testarchitekturen für Halbleiter und Mobilfunk. Eine anbieterübergreifende und softwaredefinierte automatisierte Testarchitektur bietet höchste Flexibilität hinsichtlich Software, Instrumentierung und Testsystemen. Dies wird mit separaten Soft- und Hardwareschichten sowie zwei unterschiedlichen primären Softwareschichten (Testverwaltung und -entwicklung) erreicht. Die Ebene der Testverwaltung (Testmanagement)trenntTest-Verantwortungsbereiche von der Softwareschicht zur Testentwicklung. Das Testmanagement kann Testsequenzen oder -szenarien ausführen und implementieren und über Software wie LabVIEW, C++ oder Python nahezu jeden Testcode aufrufen. So lassen sich aktueller und älterer Testcode einfach in einer Testsequenz vereinheitlichen. Darüber hinaus können Tests so parallel ausgeführt und Ergebnisse in verschiedenen Datenbanken protokolliert werden. Eine führende schlüsselfertige Lösung für Testmanagement, TestStand, nutzt eine flexible, modulare Hardwarearchitektur, um einen Mix von I/O abzudecken. Gleichzeitig hat sich PXI zu einem führenden Ansatz entwickelt und stellt heute weltweit den modularen automatisierten Teststandard mit dem schnellsten Wachstum dar.


Abbildung 4: Softwaredefinierte automatisierte Testarchitektur

Nachdem Sie Ihre Standard-Testarchitektur definiert haben, bewerten Sie entsprechende verfügbare Lösungen, um mit der Entwicklung des Technologiemarktes mitzuhalten. Um beispielsweise einen RF-Prüfstand für IVI-Validierungstests aufzubauen, benötigen Sie mehrere RF-Generatoren für Radio-, Navigations-, Multimedia- und Konnektivitätstests. Mit PXI-basierter modularer RF-Instrumentierung sowie externer Signalerzeugungssoftware, wie z. B. Averna AST-1000, können Sie in kürzerer Zeit einen flexiblen IVI-RF-Prüfstand entwickeln und verwalten. Mit einer flexiblen und modularen Testarchitektur können Sie zudem Automatisierung, Signalsimulation und Kostenoptimierung weiter vorantreiben: Fügen Sie RF-Schaltmodule hinzu, um bei Tests mehrere Geräte zu unterstützen und nutzen Sie die Funktion zur RAID-Aufzeichnung (Redundant Array of Independent Disks) und -Wiedergabe, um reale RF-Signale zu replizieren.

Abbildung 5: Systemdiagramm eines RF-Prüfstands

Abbildung 6: Soft- und Hardwarekomponenten von RF-Prüfständen

Wenn Sie Testanforderungen hinsichtlich Telematik oder V2X-Notrufen (eCall) hinzufügen müssen, können Sie einen Basisstation-Emulator wie NOFFZsUTP5017 BSE in den Prüfstand integrieren (siehe Abbildung unten).

Abbildung 7: Diagramm zu Telematik-Testsystem

Mit Ihrer eigenen Testarchitektur können Sie das Testsystem nach Ihren Anforderungen anpassen und erfüllen so schnell die grundlegenden Testspezifikationen, da das gesamte Ökosystem an die softwaredefinierte automatisierte Testarchitektur gebunden ist. Für Tests hinsichtlich IVI und Multimediasystemen in Fahrzeugen sollten Sie basierend auf der NI-PXI-Plattform, welche die softwaredefinierte automatisierte Testarchitektur beinhaltet, die folgenden Spezifikationen erfüllen.

Testkomponenten

Spezifikationen

Radio*

AM/FM, DAB/DAB+/DMB, DRM, HD Radio (IBOC), RDS/RDBS (1 Kanal oder 3 Kanäle), TMC-RDS, SiriusXM

Navigation*

BeiDou, Galileo, GLONASS, GPS, QZSS

Video*

ATSC, CMMB, DTMB, DVB-T, DVB-T2, ISDB-T

Konnektivität/Mobilfunk*

Bluetooth, WLAN, WCDMA, LTE, 5G NR

Aufzeichnung und Wiedergabe*

Erfassung realer RF-Spektren wie GNSS und Radio

Audio

Verzerrung (THD, SINAD, IMD), Oktave, Lautstärke, Qualität

Basisstation-Emulation**

MIMO, Handover für LTE und Cat 16, GSM, WCDMA, eCall

* Enthalten in Averna AST-1000 und RF Studio
** Enthalten in NOFFZ sUTP 5017

Abbildung 8: IVI- und Telematik-Testspezifikationen der NI-PXI-Plattform

Ein NI-Ökosystem für automatisiertes Testen umfasst nicht nur RF-Tests, sondern auch Tests hinsichtlich Audio, Video, Fahrzeugbus, NFC und kabelloses Laden, maschinelle Bilderkennung und Motorsteuerung, um den steigenden Test- und Automatisierungsanforderungen gerecht zu werden.

Selbst wenn Sie die Entwicklung von Testern vollständig auslagern müssen, können Sie das Testsystem perfekt verwalten, da es auf Ihrer eigenen Testarchitektur basiert. Die Testarchitektur wird so zu einem Leitprinzip bzw. zu einer gemeinsamen Sprache zwischen Testorganisation und Systemintegration. Sie definiert klar und deutlich, wer für welchen Teil bzw. welche Schicht verantwortlich ist, von der eigentlichen Entwicklung bis hin zum Life-Cycle-Management von Testern.

Abbildung 9: Dieser Harman-Produktionstester für Infotainmentsysteme im Fahrzeug nutzt NOFFZ-Produkte, die auf der softwaredefinierten NI-Testarchitektur basieren.

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Fazit

Die ständig neuen Funktionen erschweren es Anbietern zunehmend, Systeme zu prüfen und eine pünktliche Produktion zu gewährleisten. Angesichts dieser Entwicklung fragen Sie sich vielleicht, ob die Innovationskraft Ihres Messgeräteanbieters Ihre Anforderungen erfüllt. Und noch wichtiger: Wollen Sie wirklich Ihr Geschäft riskieren, um es herauszufinden? Egal, ob Sie Ihr nächstes Testsystem kaufen oder selbst aufbauen: Es ist entscheidend, dass Sie für die Testarchitektur verantwortlich sind. Denn erfolgreiche Fahrzeug-OEMs und First-Tier-Zulieferer, die ihre Testorganisation zu einem strategischen Asset umgebaut haben und ihre Standard-Testarchitektur selbst verwalten, können die Entscheidungsfindung verbessern und wettbewerbsfähig bleiben. Entsprechende Unternehmen haben gezeigt, dass eine softwaredefinierte automatisierte Testarchitektur ein Leitprinzip bzw. eine Strategie darstellt, mit der Testorganisationen aufeinander abgestimmt werden können. So lassen sich Test-Assets und -Komponenten wiederverwenden, Ressourcen dynamisch nutzen und der gesamte Produktlebenszyklus abdecken. Die damit einhergehende schnellere Markteinführung reduziert die Kosten für Qualität und optimiert die Geschäftsergebnisse.

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Weitere Ressourcen

Quellen

[1] „Automotive Infotainment“, ABIresearch, Stand: 4. Februar 2019, https://www.abiresearch.com/market-research/product/1018679-automotive-infotainment/

[2] „Why Test Standardizations Fail“, Augusto Mandelli und Earle Donaghy, NI Business and Technology Assessment Team, Stand: 4. Februar 2019, https://forums.ni.com/t5/NI-Test-Leadership-Council-Forum/TLF-2017-Presentation-Why-Test-Standardizations-Fail-and-What-to/gpm-p/3785320

[3] „Automated Test Outlook 2011“, Stand: 4. Februar 4, 2019, http://www.ni.com/gate/gb/GB_INFOTESTTRENDS1/US

[4] „Industry Convergence – The Digital Industrial Revolution“, Thilo Koslowski, Gartner, Stand: 4. Februar 2019, https://www.gartner.com/doc/2684516/industry-convergence--digital-industrial

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