Einführung einer konzernweiten Testautomatisierung bei der Volkswagen AG

Bei der Einführung des neuen Testautomatisierungskonzeptes EXAM hat MicroNova erheblichen Anteil. Die Integrated Test Services (ITS), eine  weitgehend von MicroNova entwickelte Komponente für die AUDI AG, wird nun als integraler Bestandteil in ein erweitertes übergeordnetes  Testsystem für die Volkswagen AG übernommen. Aufgrund der großen praktischen Anwendungserfahrungen der MicroNova mit EXAM hat das System in relativ kurzer Zeit einen überzeugenden Reifegrad erreicht. In dieser insgesamt ersten Veröffentlichung über EXAM werden die besonderen Leistungen und Vorteile von EXAM erläutert. Siehe hierzu auch das Interview mit den EXAM-Projektleitern bei der Volkswagen AG und der AUDI AG.

Die vermehrten gesetzlichen Anforderungen und Kundenansprüche haben die Entwicklung der Kfz-Elektronik stark beschleunigt. Immer mehr ins Fahrzeug integrierte intelligente Elektronikkomponenten erfordern regressionsfähige Testprozesse, um dem geforderten Qualitätsstandard zu genügen. Dieses Problem berührt nicht nur Automobilhersteller, sondern auch deren Zulieferer. Letztlich kann nur mit Hilfe neuer Testkonzepte die Funktionsweise der Produkte gewährleistet werden.
Bei vielen Unternehmen der Automobilindustrie hat sich die Struktur der Testautomatisierung stark heterogen entwickelt, was zu signifikanten Mehrkosten beispielsweise durch Mehrfachbeauftragung führt. Der Austausch bereits vorhandener Module und Werkzeuge sowie von Tests und Testergebnissen ist nicht möglich und es existiert kein Konzept für die Einbindung neuer Anwendergruppen.
Aus diesem Grund entschied man sich im Volkswagen Konzern für die Entwicklung einer konzerneinheitlichen Testautomatisierung.

Ziele und Anforderungen an EXAM

Das neue System sollte in erster Linie die Entwicklungszeiten durch Übernahmemöglichkeiten vorhandener Komponenten wesentlich verringern. Nachdem dem konzernweit eingeführten System ein größerer Entwicklerpool zur Verfügung steht, erwartet man eine Steigerung des Testoutputs und eine Verbesserung der Zusammenarbeit im Konzern. Darüber hinaus werden neue Anwendergruppen bereits bei der Systemintegration bis hin zum Testbetrieb strategisch unterstützt. Ingesamt betrachtet ergibt sich durch die Vereinheitlichung des Systems eine Reduzierung der Kosten bei mehr Sicherheit.

Was ist EXAM ?

"EXAM (Extended Automation Method) ist ein Konzernprojekt, das Methodik und Prozesse zur Automatisierung der Tests von Steuergeräten mit  Hardware-in-the-Loop-Prüfständen innerhalb des Volkswagen Konzerns und dessen Partnern vereinheitlicht."
Die Beschreibung der Testinhalte wird grafisch mit Hilfe eines CASE-Tools in UML (Unified Modeling Language) erstellt. Damit kann der Testdesigner ohne Kenntnisse der eigentlichen Programmiersprache seine Tests in Sequenzdiagrammen, Use Case Diagrammen und wenigen anderen Darstellungsmöglichkeiten komplett modellieren. Unterstützt wird er von einer umfangreichen standardisierten Funktionsbibliothek. Eine konsequent verfolgte Interface- und Single-Source-Strategie macht einen Austausch von gesamten Testabläufen bzw. einzelnen Abschnitten möglich. Ein weiterer wesentlicher Vorteil liegt darin, dass somit nicht mehr das Augenmerk auf der Programmierung des Testes liegt, sondern  vielmehr auf dem eigentlichen Testinhalt. Als Werkzeug zum Designen der Testfälle wird das CASE-Tool Artisan Studio verwendet. Rund um die eigentlichen Tests in UML hat sich bereits eine durchgängige Toollandschaft entwickelt, welche bei den verschiedenen Aufgaben rund um die drei großen Bereiche des Testworkflows den Anwendern hilft.

Die drei Phasen im Testworkflow:

Modellierung, Entwicklung, Durchführung

Nachdem der Test spezifiziert vorliegt, wird in der Modellierungsphase das Design in UML erstellt. Die anschließende Entwicklungsphase berücksichtigt die Spezifika eines Prüfstandes. Per Knopfdruck wird der Test mit eigenen Parametern und der Typenvarianz ausgestattet und automatisch Quelltext generiert. Der Test ist somit jederzeit reproduzierbar. Als letzter Schritt wird der Test in der Durchführungsphase direkt am Prüfstand ausgeführt. Die Ergebnisse werden dabei automatisch entweder als Datei oder auch gleich in einer Datenbank abgelegt.
Obwohl sich EXAM als reines Testautomatisierungssystem von der Testergebnisbehandlung abgrenzt, existiert zusätzlich auch ein EXAM Tool zur komfortablen Besichtigung, Anpassung und Ausgabe von Testberichten.

Anteile Programmierung und Modellierung
(Abbildung: Anteile Programmierung und Modellierung)

EXAM Entstehung

Auf der Suche nach einem konzerneinheitlichen Testsystem wurde nicht ein neues System erfunden, vielmehr wurden bereits bestehende Systeme für den konzernweiten Einsatz optimiert und aus allen Systemen das Beste zusammengefasst. Eines davon ist Integrated Test Services (ITS).
Nachdem in Zusammenarbeit der MicroNova mit der AUDI AG die Integrated Test Services bis zum heutigen Stand entwickelt wurden, hat MicroNova auch bei der Entwicklung und der Einführung von EXAM maßgebliche Mitarbeit leisten können. So wurden viele der Tools, welche bereits aus dem ITS bekannt waren, an die konzernweiten Bedürfnisse angepasst. Fokus lag hierbei zum Beispiel auf der Austauschbarkeit von Testabläufen. Darüber hinaus wurden zum Ende des Jahres 2005 in verschiedenen Bereichen bei VW diverse Prüfstände prototypisch auf EXAM umgestellt. Schwerpunkt war dabei die Einbindung von Methoden zur Ansteuerung neuer Hardware in die Bibliothek von EXAM. Nachdem auf den prototypischen Prüfständen die Software installiert und angepasst worden war, bestand die Aufgabe nun darin, aus den bereits vor Ort verwendeten Testsystemen diverse beispielhafte Tests in EXAM umzusetzen. Dabei aufgetretene Probleme und Hindernisse flossen sofort wieder in die Entwicklung der nächsten Version von EXAM ein. Erst nachdem die ausgewählten Prüfstände sicher mit EXAM automatisiert angesteuert werden konnten, begannen die Schulungs- und Coaching-Maßnahmen für die Mitarbeiter. Mit Beginn der produktiven Erstellung von Testabläufen bis heute werden die Testdesigner vor Ort durch MicroNova Mitarbeiter unterstützt.
Alle Erfahrungen im Umgang mit UML zum Abbilden von Testinhalten und dem gesamten Workflow von der Modellierung des Tests über die automatische Generierung von Quelltext bis hin zum Testergebnis fließen jetzt in das konzerneinheitliche Testautomatisierungssystem EXAM.

Testprozess und Toolkette
(Abbildung: Testprozess und Toolkette)

 

Vorteile von EXAM

Mit dem Einsatz von Testautomation mit EXAM werden verifizierbare und reproduzierbare Testergebnisse generiert. Durch die Archivierung der erstellten Testprozeduren wird das konzernweite Know-how gebündelt und der Systemnutzungsgrad erhöht.

  • Die Verwendung von Standard-Notationen gewährleistet, dass der Entwurf der Testprozeduren von allen Beteiligten verstanden und diskutiert werden kann.
  • Da Standard-Tools eingesetzt werden, die im Bereich der Softwareentwicklung gängig sind, reduzieren sich die Kosten für den notwendigen Schulungsaufwand.
  • Die vorgegebenen generischen UML-Strukturierungsmodelle sind portabel auf unterschiedliche Testprozeduren anwendbar und wiederverwertbar.
  • Die Adaption anderer Tools des Entwicklungsprozesses ist gewährleistet.
  • Durch die automatische Generierung von Testsequenzen für HiL-Simulatoren wird der manuelle Aufwand zur Testprogrammerstellung stark reduziert.

 

Generisches Testkonzept gewährleistet Hardwareunabhändigkeit
(Abbildung: Generisches Testkonzept gewährleistet Hardwareunabhändigkeit)

 

EXAM heute und Zukunft

Mit Abschluss der Prototypenphase sind derzeit mehrere Prüfplätze bei Volkswagen AG und AUDI AG an EXAM angepasst worden. Weiterhin werden die Prüfplätze von rund 50 Mitarbeitern für Tests in den Bereichen Fahrwerk, Antrieb, Motor, Komfort, Klima und vernetzten Prüfständen umgestellt. Mitarbeiter von MicroNova befassen sich heute maßgeblich mit der Einführung und dem Support von EXAM im Volkswagen Konzern sowie an der Konzeptionierung und Weiterentwicklung des Toolings.