Quelle: eKapija | Dienstag, 22.10.2019.| 11:14
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Produktentwicklung mit integrierter Software auf Testbasis - Höhere Qualität und günstigere Entwicklung mit Typhoon HIL

Demonstration der Typhoon HIL-Ausrüstung auf dem Symposium über Mikronetzwerk-Controller und verteilte Energieressourcen, das 2017 an der MIT Universität organisiert wurde


Software ist überall. Nicht nur in den offensichtlichen Formen wie Apps auf Telefonen, Tablets, Computern, Smartwatches und Fernsehgeräten oder Onlinediensten. Software ist in jeder Phase unseres Lebens enthalten, von der Hausarbeit bis zum Netzstecker, den wir für selbstverständlich halten. Die Software ist in Fahrassistenzsystemen. In Klimaanlagen, die den Komfort des Raumes überwachen. Im erweiterten Programm für Fleckenentfernung. In Telefonladegeräten (und in den Akkus, deren Lebensdauer mit Software verlängert und eine Überhitzung und Explosion verhindert wird). Im Duschkopf, der je nach Wassertemperatur die Farbe wechselt. In Flugzeugsystemen, die den Piloten das Bedienen erleichtern und den Luftverkehr zur sichersten Transportart machen. Integrierte Steuerungssoftware ist allgegenwärtig.

Die Methoden zur Qualitätssicherung dieser Art von Software waren jedoch nicht vollständig mit ihrer Expansion verbunden. Geerdete Flotten neuer Flugzeugmodelle, Notfall-Upgrades von Software, die das Gaspedal in Autos steuert, Zurückrufen eines Handymodells oder von 10.000 elektrischen Drohnen… Dies sind nur Beispiele, die die Aufmerksamkeit der Öffentlichkeit auf sich gezogen haben, während Hunderttausende winziger Softwarefehler als neuer Bestandteil des Lebens vorübergehen und von den meisten Nutzern durch Ausschalten und Wiedereinschalten des Geräts gelöst werden.

Es gibt jedoch einen Bereich, in dem die Qualität von Steuerungssoftware für das Funktionieren der gesamten Gesellschaft und Wirtschaft von entscheidender Bedeutung ist und in dem die Kosten für das Starten und Herunterfahren eines Systems zur Behebung einer Softwarefehlfunktion Verluste in Millionenhöhe verursachen kann: Energiewirtschaft. Der drastische Anstieg der Anzahl von softwaregesteuerten Geräten im Energiesystem und die Verbesserung des Verteilernetzes für die Elektrifizierung des Straßenverkehrs passieren weit weg von den Augen der Öffentlichkeit, obwohl die Verfügbarkeit von Elektrizität ein Eckpfeiler des modernen Lebensstils ist und die Qualitätsanforderungen an die Software, mit der diese Systeme verwaltet werden, auf ein einzigartiges Niveau ansteigen.

Das Unternehmen Typhoon HIL Inc., dessen Forschungs- und Entwicklungszentrum sich in Serbien befindet, hat die beste Lösung für die Entwicklung neuer softwaregesteuerter Geräte und Systeme auf dem Gebiet der Energieelektronik geschaffen, unabhängig davon, ob sie eigenständig arbeiten oder an das Vertriebsnetz angeschlossen werden sollen. Mit diesen Lösungen kann Steuerungssoftware in allen Phasen der Entwicklung automatisch getestet werden - vom Prototyping bis zum Software-Upgrade in vorhandenen Geräten. Auf diese Weise adressieren diese Lösungen alle zentralen Herausforderungen, denen sich Hightech-Unternehmen gegenübersehen: Produktivität, Sicherheit, Mangel an qualifizierten Arbeitskräften und die Besonderheit interner Entwicklungsprozesse.

Steuerungssoftware besteht aus Zehntausenden von Codezeilen, die von Entwicklern aus einem oder mehreren geografisch getrennten Teams gemeinsam entwickelt wurden. Diese Komplexität erfordert umfangreiche Tests. Paradoxerweise ist die Anzahl der Softwareentwicklungsingenieure oft bis zu fünfmal so hoch wie die Anzahl der Ingenieure, die Tests und Qualitätskontrollen durchführen.
Typhoon HIL Microgrid Testbed, eine vollständig vertikal integrierte, testbasierte Lösung für die Entwicklung der Steuerungssoftware


Aus diesem Grund wird von Test- und Qualitätskontrollteams ein außergewöhnliches Produktivitätsniveau erwartet. Die Lösungen von Typhoon HIL erfüllen diese Herausforderung durch die Fähigkeit, Tests mit automatischer Berichterstellung vollständig zu automatisieren. Auf diese Weise können Testingenieure dem Entwicklungsteam schnellstmöglich Feedback zur Qualität neu installierter Steuerungssoftware geben. Dies schafft eine kontinuierliche Rückkopplungsschleife zwischen dem Entwicklungsteam und dem Qualitätskontrollteam, die sicherstellt, dass selbst die kleinsten Iterationen der Software in Tausenden von verschiedenen Testszenarien überprüft werden und etwaige Fehler fast augenblicklich erkannt werden.

Die vertikale Integration erhöht auch die Produktivität: Die gesamte Software und Hardware wird von Typhoon HIL hergestellt, sodass die Tests ohne langfristige Integration und Einrichtung verschiedener Teile der Testumgebung von verschiedenen Anbietern sofort beginnen können. Aus diesem Grund verwenden die weltweit führenden Hersteller - Schneider Electric, ABB, Woordward, AVL und Hunderte andere - Typhoon HIL-Lösungen für die Entwicklung und Vorzertifizierung von Solarwechselrichtern, Energiespeichersystemen, Steuerungssystemen für Elektromotoren, Mikrogitter-Managementsystemen und dergleichen.

Egal, ob man Software für einen 3-kW-Konverter, einen 300-kW-Elektroautoantriebsstrang, 1-MW-Elektroautoladegeräte oder eine 5-MW-Mikrowellensteuerung entwickelt, mit Typhoon HIL kann man Steuerungssoftware ohne Risiko auf seinem Arbeitstisch testen, dh. ohne teure Laboreinrichtungen nutzen zu müssen. HIL-Emulatoren mit einem Zeitschritt von 50 ns emulieren den Energieteil des Geräts (z. B. IGBT-Transistoren, Elektromotoren, Batteriezellen usw.), während sich die Steuerungssoftware direkt mit der Emulation verbindet. Da die Steuerungssoftware "nicht weiß", dass sie das emulierte Energiesystem tatsächlich verwaltet, können Ingenieure das Verhalten der Software direkt testen, ohne das Risiko von Kurzschlüssen, zerstörten Prototypen oder sogar Explosionen, die für herkömmliche Tests erforderlich sind.

Diese Lösung erhöht nicht nur die Produktivität und die inhärente Sicherheit, sondern behebt auch den Fachkräftemangel, da die vorhandenen Ingenieure mit weniger Zeitaufwand drei- oder viermal mehr Tests durchführen können. Da das Testen der Automatisierung auf der derzeit beliebtesten Programmiersprache - Python - basiert, kann jedes Team das Testen mit nur wenigen zusätzlichen Zeilen Automatisierungscode auf seine Prozesse zuschneiden.

Auf diese Weise erhöht die testbasierte Entwicklung zwangsläufig die Softwarequalität und reduziert durch Produktivitätssteigerungen und frühzeitiges Erkennen von Fehlern deren Entwicklungskosten, wodurch sowohl Typhoon HIL als auch seine Gerätebenutzer einen konkreten Beitrag zur Entwicklung eines neuen transaktionalen Stromnetzes sowie zur Digitalisierung, Dekarbonisierung und Dezentralisierung der elektrischen Energie leisten.
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