„Rückrufaktion kostet dreistelligen Millionenbetrag“, „Markteinführung verschoben“ – so oder so ähnlich lauten seit Jahren oft Schlagzeilen, wenn über neue Produkte geschrieben wird. Das betrifft nicht nur Autos oder das Mautsystem, sondern auch Fernseher, digitale Kameras oder Handys.
Oft sind Qualitätsprobleme die Ursache für verzögerte Markteinführungen und Rückrufaktionen. Der Fehlerteufel in Sachen Qualität steckt dabei meist nur im Detail. Ein „nur“, das den Herstellern allerdings schnell teuer zu stehen kommt. Nicht nur Rückrufaktionen kosten Millionen, auch eine verspätete Markteinführung kann den Erfolg ganzer Produktreihen gefährden. Mal ist es eine Batteriesteuerung, die nicht so recht will, mal die Benutzerführung der Digitalkamera, die einem Hersteller oder einem bestimmten Modell Qualitätsprobleme beschert. Der Schuldige ist meist schnell gefunden: Wieder einmal hat ein „Embedded System“ versagt.
Embedded Systems, das sind kleine, hochgradig spezialisierte elektronische Helfer, getrimmt auf die Ausführung einer bestimmten Aufgabe unter zeitkritischen Bedingungen. Das klingt erst einmal sehr kompliziert, ist es technologisch auch – um so alltäglicher ist es heute jedoch für jeden, diesen elektronischen Helfern ständig zu begegnen. Sechzig mal pro Tag – schreibt die New York Times. Embedded Systems finden sich in Waschmaschinen, im DVD-Player, im Elektroherd, im Handy – oder sie übernehmen eben die Steuerung der Motorelektronik, des ABS oder des Airbag-Systems im Auto. 70 solcher elektronischer Echtzeitarbeiter sind in einem Fahrzeug der Oberklasse keine Seltenheit. 70 flotte Echtzeitarbeiter, die streiken können. Wird eine Rückrufaktion fällig, wird’s für den Hersteller teuer – und das Image leidet mit.
Stürzt der PC zu Hause ab, drückt der Anwender die Reset-Taste. Gerät in einem Embedded System der Prozessor außer Rand und Band, wird plötzlich die Wäsche nicht richtig sauber, werden Handy-Gespräche unterbrochen, wollen elektronische Fensterheber nicht so recht wie der Fahrer. „Ein verruchter Besen, der nicht hören will! Stock, der du gewesen, Steh doch wieder still“ – Goethes Zauberlehrling lässt grüßen. Reset-Option? Fehlanzeige. Verkauft ist verkauft. Jetzt muss die Technologie beim Verbraucher funktionieren. Die Steuerung der Waschmaschine mag noch eine vergleichsweise einfache Übung sein. Der technologische Komplexitätsgrad, wie er sich heute in einem modernen Fahrzeug findet, ist ungleich höher. Ungleich höher auch ist das wirtschaftliche Risiko, treten Fehler auf.
Simulation geht Entwurf voraus
Exakt an diesem Punkt setzt die INCHRON GmbH mit ihrem Simulationswerkzeug chronSIM an: chronSIM ermöglicht Entwicklern bereits in der Designphase die Simulation des Echtzeitverhaltens eines Embedded Systems und des Zusammenspiels mehrerer solcher Systeme. Die Dynamik des Systems wird verständlich, bevor es überhaupt entwickelt oder ein Prototyp hergestellt ist. Oder wie es Dr. Peter Heuell, geschäftsführender INCHRON-Gesellschafter formuliert: „Vor dem ersten Crash-Test können wir bereits sagen, ob die Elektronik im ABS funktioniert oder nicht. Wir simulieren, was alles passieren kann.“
Dies klingt für den Laien einfach, ist nun aber wirklich sehr anspruchsvoll und kompliziert. Peter Heuell erläutert: „Liest man in der Presse von nicht funktionierenden Batteriesteuerungen, Navigationssystemen etc., so sind das typische Vertreter von Echtzeitfehlern, sprich: von dynamischen Fehlern. Der Hersteller weiß nie genau, wann der Kunde welche Taste drückt. Die Herausforderung für den Hersteller lautet herauszufinden, ob es Kombinationen gibt, die das System nicht mehr verarbeiten kann. Übersetzt in die Praxis kann das heißen: Funktioniert der Parkassistent auch, wenn der Fahrer an seinem Navigationssystem eine Einstellungsänderung vornimmt, zeitgleich ein Telefonat für ihn eintrifft und die Klimaanlage gerade registriert, dass sie die Temperatur wieder etwas anheben muss? Wir können über mathematische Methoden und Simulationen die Frage beantworten, ob die davon betroffenen Embedded Systems dieser Belastung, dieser Komplexität gewachsen sind.“
Oft wird in den Entwicklungsabteilungen dieser Aspekt der Dynamik aufgrund fehlender Tools nicht ausreichend untersucht. Die immer höhere Komplexität, Leistungsfähigkeit und wechselseitige Vernetzung der einzelnen Embedded Systems macht einen solchen Weg aber immer weniger gangbar. „Der Ruf nach einem Paradigmenwechsel wird lauter. Dies gilt nicht nur für den Bereich Automotive, sondern auch für die industrielle Automatisierungstechnik, die Telekommunikation etc.“, so Dr. Ralf Münzenberger, geschäftsführender INCHRON-Gesellschafter. „Die Time-to-Market wird zu einem immer wichtigeren Wettbewerbsfaktor, die Systeme werden komplexer, in Zukunft erfolgt die Entwicklung von Hard- und Software parallel. Trotzdem darf die Qualität der Produkte nicht darunter leiden, will man seinen guten Ruf beim Kunden nicht verlieren. Mit unseren Tools lässt sich die Software in Kombination mit der Hardware simulieren. Sollte die Hardware hinsichtlich ihres Leistungsvermögens zu knapp bemessen sein, ist dies entsprechend frühzeitig erkennbar und über ein Redesign – bereits im Simulationsmodell – behebbar.“ Relevant ist dies auch insbesondere hinsichtlich des hohen Wettbewerbs- und Kostendrucks, unter dem viele Hersteller von Embedded Systems stehen. Jeder Euro zählt – und mit ihm jede Millisekunde: Wenn die Simulation zeigt, dass die langsamere und damit günstigere Hardware in jedem Fall ausreicht, dann kann sie auch ohne Restrisiko verbaut werden.
Hintergrund: INCHRON GmbH erster universitärer Spin-off mit Uni-Patent
Die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg ist mit fünf Prozent an der INCHRON GmbH, einem aus dem Institut für Informatik hervorgegangenen Spin-off-Unternehmen, beteiligt. Die Firmenbeteiligung der Universität wurde erst durch eine Neufassung des Arbeitnehmererfindergesetzes möglich. Gegen Geschäftsanteile wurde der INCHRON GmbH das für die Geschäftsidee der Firma notwendige Patent von der Friedrich-Alexander-Universität zur Verfügung gestellt; die Universität erteilte der INCHRON GmbH des Weiteren eine Lizenz über die damit in Zusammenhang stehende Software. Bereits 2001 gewannen die späteren INCHRON-Gründer Matthias Dörfel, Joachim Meyer-Kayser, Ralf Münzenberger und Frank Slomka mit ihrer Geschäftsidee beim Businessplan-Wettbewerb Nordbayern 2001 den IT-Sonderpreis.
Oft sind Qualitätsprobleme die Ursache für verzögerte Markteinführungen und Rückrufaktionen. Der Fehlerteufel in Sachen Qualität steckt dabei meist nur im Detail. Ein „nur“, das den Herstellern allerdings schnell teuer zu stehen kommt. Nicht nur Rückrufaktionen kosten Millionen, auch eine verspätete Markteinführung kann den Erfolg ganzer Produktreihen gefährden. Mal ist es eine Batteriesteuerung, die nicht so recht will, mal die Benutzerführung der Digitalkamera, die einem Hersteller oder einem bestimmten Modell Qualitätsprobleme beschert. Der Schuldige ist meist schnell gefunden: Wieder einmal hat ein „Embedded System“ versagt.
Embedded Systems, das sind kleine, hochgradig spezialisierte elektronische Helfer, getrimmt auf die Ausführung einer bestimmten Aufgabe unter zeitkritischen Bedingungen. Das klingt erst einmal sehr kompliziert, ist es technologisch auch – um so alltäglicher ist es heute jedoch für jeden, diesen elektronischen Helfern ständig zu begegnen. Sechzig mal pro Tag – schreibt die New York Times. Embedded Systems finden sich in Waschmaschinen, im DVD-Player, im Elektroherd, im Handy – oder sie übernehmen eben die Steuerung der Motorelektronik, des ABS oder des Airbag-Systems im Auto. 70 solcher elektronischer Echtzeitarbeiter sind in einem Fahrzeug der Oberklasse keine Seltenheit. 70 flotte Echtzeitarbeiter, die streiken können. Wird eine Rückrufaktion fällig, wird’s für den Hersteller teuer – und das Image leidet mit.
Stürzt der PC zu Hause ab, drückt der Anwender die Reset-Taste. Gerät in einem Embedded System der Prozessor außer Rand und Band, wird plötzlich die Wäsche nicht richtig sauber, werden Handy-Gespräche unterbrochen, wollen elektronische Fensterheber nicht so recht wie der Fahrer. „Ein verruchter Besen, der nicht hören will! Stock, der du gewesen, Steh doch wieder still“ – Goethes Zauberlehrling lässt grüßen. Reset-Option? Fehlanzeige. Verkauft ist verkauft. Jetzt muss die Technologie beim Verbraucher funktionieren. Die Steuerung der Waschmaschine mag noch eine vergleichsweise einfache Übung sein. Der technologische Komplexitätsgrad, wie er sich heute in einem modernen Fahrzeug findet, ist ungleich höher. Ungleich höher auch ist das wirtschaftliche Risiko, treten Fehler auf.
Simulation geht Entwurf voraus
Exakt an diesem Punkt setzt die INCHRON GmbH mit ihrem Simulationswerkzeug chronSIM an: chronSIM ermöglicht Entwicklern bereits in der Designphase die Simulation des Echtzeitverhaltens eines Embedded Systems und des Zusammenspiels mehrerer solcher Systeme. Die Dynamik des Systems wird verständlich, bevor es überhaupt entwickelt oder ein Prototyp hergestellt ist. Oder wie es Dr. Peter Heuell, geschäftsführender INCHRON-Gesellschafter formuliert: „Vor dem ersten Crash-Test können wir bereits sagen, ob die Elektronik im ABS funktioniert oder nicht. Wir simulieren, was alles passieren kann.“
Dies klingt für den Laien einfach, ist nun aber wirklich sehr anspruchsvoll und kompliziert. Peter Heuell erläutert: „Liest man in der Presse von nicht funktionierenden Batteriesteuerungen, Navigationssystemen etc., so sind das typische Vertreter von Echtzeitfehlern, sprich: von dynamischen Fehlern. Der Hersteller weiß nie genau, wann der Kunde welche Taste drückt. Die Herausforderung für den Hersteller lautet herauszufinden, ob es Kombinationen gibt, die das System nicht mehr verarbeiten kann. Übersetzt in die Praxis kann das heißen: Funktioniert der Parkassistent auch, wenn der Fahrer an seinem Navigationssystem eine Einstellungsänderung vornimmt, zeitgleich ein Telefonat für ihn eintrifft und die Klimaanlage gerade registriert, dass sie die Temperatur wieder etwas anheben muss? Wir können über mathematische Methoden und Simulationen die Frage beantworten, ob die davon betroffenen Embedded Systems dieser Belastung, dieser Komplexität gewachsen sind.“
Oft wird in den Entwicklungsabteilungen dieser Aspekt der Dynamik aufgrund fehlender Tools nicht ausreichend untersucht. Die immer höhere Komplexität, Leistungsfähigkeit und wechselseitige Vernetzung der einzelnen Embedded Systems macht einen solchen Weg aber immer weniger gangbar. „Der Ruf nach einem Paradigmenwechsel wird lauter. Dies gilt nicht nur für den Bereich Automotive, sondern auch für die industrielle Automatisierungstechnik, die Telekommunikation etc.“, so Dr. Ralf Münzenberger, geschäftsführender INCHRON-Gesellschafter. „Die Time-to-Market wird zu einem immer wichtigeren Wettbewerbsfaktor, die Systeme werden komplexer, in Zukunft erfolgt die Entwicklung von Hard- und Software parallel. Trotzdem darf die Qualität der Produkte nicht darunter leiden, will man seinen guten Ruf beim Kunden nicht verlieren. Mit unseren Tools lässt sich die Software in Kombination mit der Hardware simulieren. Sollte die Hardware hinsichtlich ihres Leistungsvermögens zu knapp bemessen sein, ist dies entsprechend frühzeitig erkennbar und über ein Redesign – bereits im Simulationsmodell – behebbar.“ Relevant ist dies auch insbesondere hinsichtlich des hohen Wettbewerbs- und Kostendrucks, unter dem viele Hersteller von Embedded Systems stehen. Jeder Euro zählt – und mit ihm jede Millisekunde: Wenn die Simulation zeigt, dass die langsamere und damit günstigere Hardware in jedem Fall ausreicht, dann kann sie auch ohne Restrisiko verbaut werden.
Hintergrund: INCHRON GmbH erster universitärer Spin-off mit Uni-Patent
Die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg ist mit fünf Prozent an der INCHRON GmbH, einem aus dem Institut für Informatik hervorgegangenen Spin-off-Unternehmen, beteiligt. Die Firmenbeteiligung der Universität wurde erst durch eine Neufassung des Arbeitnehmererfindergesetzes möglich. Gegen Geschäftsanteile wurde der INCHRON GmbH das für die Geschäftsidee der Firma notwendige Patent von der Friedrich-Alexander-Universität zur Verfügung gestellt; die Universität erteilte der INCHRON GmbH des Weiteren eine Lizenz über die damit in Zusammenhang stehende Software. Bereits 2001 gewannen die späteren INCHRON-Gründer Matthias Dörfel, Joachim Meyer-Kayser, Ralf Münzenberger und Frank Slomka mit ihrer Geschäftsidee beim Businessplan-Wettbewerb Nordbayern 2001 den IT-Sonderpreis.
