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10 embedded world – the official daily 2023 Donnerstag 16 3 2023 Messe-News Software-Entwicklung Chancen der modellbasierten Entwicklung Software ist ein entscheidender Faktor für den Erfolg eines Produkts auf dem Markt Um komplexe Software mit besserer Qualität in kürzerer Zeit zu entwickeln bietet es sich an Model-Based Design zu nutzen Von Dr Frank Graeber Model-Based Design unterstützt und fördert die Zusammenarbeit Als Vorgehensweise bietet es eine gemeinsame Sprache für funktionsübergreifende Teams aus verschiedenen Branchen und Bereichen wie zum Beispiel Luftund Raumfahrt Automobilbau und der Industrie der Motorsteuerung Signalverarbeitung und Automatisierungstechnik Ingenieure nutzen während des gesamten Entwicklungsprozesses Modelle von der Anforderungsspezifikation der Systemarchitektur und dem Entwurf über die Simulation und automatische Code-Generierung bis hin zur Verifizierung und Validierung Mit der Modellierung der Systemarchitektur und Simulation können Unternehmen wertvolle Ressourcen sparen Der Einsatz von Modellen in der Systementwicklung kann nach zwei Jahren zu Einsparungen von insgesamt bis zu 55 % führen so eine Untersuchung von Jerry Krasner für Embedded Market Forecasters Bereichsübergreifende Sprache als Ansatz reduziert die Mehrdeutigkeit bei Produktspezifikationen und ermöglicht den Einsatz von Simulationen zur Validierung von Anforderungen Durch die Verwendung von Modellen zur Simulation und Verfeinerung der Funktion vor der eigentlichen Produktion können Produktfehler viel früher und zu einem Zeitpunkt im Entwicklungsprozess aufgedeckt werden an dem ihre Behebung weniger kostspielig ist Modellbasierte Entwicklung erleichtert agiles Arbeiten Model-Based Design ist auf agile Entwicklungspraktiken ausgerichtet Auf diese Weise können Entwicklungsteams Bugs und Entwicklungsprobleme bereits in den frühen Phasen eines Projekts entdecken und jederzeit Änderungen an den Spezifikationen berücksichtigen Auf diese Weise kann schnell auf wechselnde Kundenwünsche eingegangen werden – ein entscheidender Vorteil Model-Based Design erweitert die agilen Prinzipien auf die Entwicklung von Systemen die sowohl physische Komponenten als auch Software umfassen Systemsimulationen mit mehreren Domänen führen schnell zu funktionierenden Entwürfen und erleichtern die Interaktion mit dem Kunden sodass Ingenieure sich rasch an veränderte Anforderungen anpassen können Die automatische Code-Generierung erzeugt funktionierende Software die sie sofort auf einem Zielsystem einsetzen und testen können Ein modellbasierter Ansatz ermöglicht es beispielsweise schnell Iterationen durchzuführen indem man sich mit Continuous-Integration-Systemen CI verbindet So lassen sich Code und Modelle während des gesamten Entwicklungszyklus automatisch testen und verifizieren Vorteile auch für bestehende Systeme Auch für bereits bestehende und sich im Betrieb befindliche Systeme können die Prinzipien des Model-Based Design angewendet werden um Prozesse effizienter zu gestalten Zum Beispiel können Entwickler digitale Zwillinge erstellen um den Systembetrieb zu optimieren den Systemstatus zu überwachen und dem Entwicklungsteam somit kontinuierlich Rückmeldungen für Verbesserungen zu geben Darunter fallen etwa Anwendungen wie die vorausschauende Wartung Predictive Maintenance oder Fehlererkennung in Echtzeit Unternehmen können so die Zeit bis zur Fehlerbehebung deutlich reduzieren Systems Engineering Ingenieure verwenden Modelbased Systems Engineering MBSE um die Systemkomplexität zu bewältigen die Kommunikation zu verbessern und optimierte Systeme zu erstellen Erfolgreiches MBSE erfordert die Synthese von Stakeholder-Anforderungen in Architekturmodelle um intuitive Systembeschreibungen zu erstellen Matlab Simulink und System Composer bilden zusammen eine einzige Umgebung für die Erstellung beschreibender Architekturmodelle die nahtlos in detaillierte Implementierungsmodelle übergehen Systemingenieure können einen digitalen Faden erstellen um zwischen Systemanforderungen Architekturmodellen Implementierungsmodellen und eingebetteter Software zu navigieren Dr Frank Graeber Manager Application Engineering bei MathWorks Bild The Mat hW or ks Bild The Mat hW or ks Demos am Messestand von MathWorks Auf der embedded world hat MathWorks an seinem Messestand in Halle 4 an Stand 110 Demos aufgebaut an denen Experten von MathWorks praktische Anwendungen im Betrieb vorführen und erklären HIL-Tests von Batteriemanagementsystemen MathWorks schlägt einen pragmatischen digitalen Ansatz vor bei dem die Steuerungs-Anlagenund BMS-Testartefakte einen einzigen digitalen Faden bilden der über alle Entwicklungsstufen hinweg wiederverwendet werden kann Die Demo konzentriert sich auf virtuelle BMS-Tests unter Verwendung der HiL-Simulation Hardwareinthe-Loop Algorithmen zur Bilderklassifizierung Diese Demo veranschaulicht den KI-Arbeitsablauf vom Entwurf bis zum Einsatz auf Speicherprogrammierbaren Steuerungen SPS Fokus ist die binäre Klassifizierung von Hexnüssen »gut« oder »schlecht« Lageranwendung mit mobilem Manipulator Dieses Beispiel demonstriert wie ein durchgängiger Pickand-Place-Arbeitsablauf für einen mobilen Manipulator wie den Kinova Gen3 der auf einem mobilen Husky-Roboter montiert ist effizient in Simulink eingerichtet werden kann Es umfasst die Simulation einer Recyclinganlage den Entwurf eines Aufgabenplaners und Module für die Wahrnehmung Bewegungsund Bahnplanung sowie die Steuerung Processorinthe-Loop-Simulation mit AI-Komponenten MathWorks zeigt wie virtuelle Sensormodelle mit verschiedenen maschinellen Lerntechniken entwickelt werden Am Beispiel der BMS-SOC-Schätzung State of Charge wird aufgezeigt wie KI-Modelle in das Model-Based Design integriert werden können sodass Nutzer ihre Entwicklung mithilfe von Simulationen testen und auf einem Zielsystem mit automatischer Codegenerierung implementieren können Puls-Doppler-Radar mit AMD Xilinx RFSoC In dieser Demo erläutert MathWorks einen neuen Model-Based-Design-Arbeitsablauf zur Hardware-Software-Partitionierung am Beispiel eines Distanz-Doppler-Radar-Algorithmus Es ist Zeit für Modelbased Design Unternehmen müssen sich heute stets neu erfinden um in einer Zeit voller Veränderungen zu bestehen – sei es durch schnellere agilere Prozesse höhere Qualität oder durch die Erschließung neuer Geschäftsmöglichkeiten Trotz der vielfältigen Vorteile des modellbasierten Ansatzes zögern Entscheider oft Model-Based Design einzusetzen Das ist verständlich denn insbesondere für kleinere Entwicklungsteams bedeutet eine Veränderung zunächst ein Risiko Nicht jedes Unternehmen verfügt über genug Personal um den neuen Prozess zu erproben und neue Werkzeuge mit genügend Vorlaufzeit zu erlernen Dagegen stehen jedoch die positiven Berichte von Teams die diesen Weg gegangen sind und im Rückblick zu dem Ergebnis kommen dass es riskanter gewesen wäre Model-Based Design nicht einzuführen Die Einführung von Model-Based Design kann ein entscheidender Faktor für die Systementwicklung sein Schließlich kann für Unternehmen deren Produkte Tausende oder Millionen von Euro kosten die Verringerung der Prototypen um nur eine Einheit dazu beitragen die Rentabilität zu erhöhen hs The MathWorks Halle 4 Stand 110