Schlüssel zur Homologation im hochautomatisierten Fahren
Die Vision des Digitalen Zwillings bestimmt in der Digitalen Transformation die Art und Weise, wie in Zukunft Informationen bereichs- oder unternehmensübergreifend genutzt werden. Viele Unternehmen beschäftigen sich mit dem Digitalen Zwilling, schöpfen das volle Potenzial in der Regel aber nicht aus. Dies gilt auch für die geforderten Prüfverfahren im Rahmen der Homologation.
Bevor ein Auto in Deutschland gebaut und verkauft werden darf, muss das Kraftfahrtbundesamt die neuen Fahrzeugmodelle und -funktionen zulassen. Dies bedeutet, dass der OEM die zertifizierungsrelevanten Fahrzeugfunktionen und -teile vorab prüfen und vom Kraftfahrtbundesamt bestätigen lassen muss. Dieser Vorgang wird als Homologation bezeichnet.
Im Artikel zur Fahrzeug Software-Identifikation mittels RxSWIN für die Fahrzeughomologation erläutert Eva Hauth, Senior Business Consultant bei msg, wie sich die Typzulassung durch die stetige Weiterentwicklung der Fahrzeuge mit der zunehmenden Anzahl von Steuergeräten mehr und mehr zur Elektronik und Software hin entwickelt. Der Trend geht dabei in Richtung Zentralisierung auf wenigen intelligenten Steuergeräten in einem Fahrzeug. Daher soll die in einem Fahrzeug eingesetzte Software nun im Rahmen der Typprüfung und -zulassung stärker berücksichtigt werden. Im Rahmen einer UNECE-Zertifizierung des Software Update Management Systems wird dies unter anderem mithilfe von regulierungsbezogenen Software-Identifikationsnummern umgesetzt, den RxSWINs (Regelung x Software-Identifikationsnummer).
Die Überprüfung und Zulassung von automatisierten oder teilautonomen Fahrfunktionen stellen eine neue Herausforderung in der Homologation dar. Fahrzeugkunden und Behörden erwarten, dass diese neuen Technologien gründlich getestet werden, um die Sicherheit für die Passagiere wie für die Umgebung zu gewährleisten. Durch die zunehmende Anzahl an Kommunikationsschnittstellen kommen Themen wie Cybersicherheit und Datenschutz hinzu, die ebenfalls überprüft und sichergestellt werden müssen. Um die Homologation für das automatisierte Fahren zu ermöglichen, müssen neue Testmethoden und entsprechende Regularien etabliert werden. Die neuen Prüfverfahren müssen dabei physische Realversuche mit szenariobasierten virtuellen Simulationen kombinieren.
Hier kann der Digitale Zwilling bei der Homologation Grundlagenarbeit leisten.
Nach Schätzungen des Darmstädter Fahrzeugtechnikexperten Prof. Hermann Winner in einer Studie sind bis zur sicheren und zuverlässigen Homologation von hochautomatisierten Fahrfunktionen etwa 6,6 Milliarden von Testkilometern notwendig. Das erscheint in der Praxis weder zeitlich noch kommerziell realisierbar. Dies ist nur durch eine IT-gestützte Simulation von Fahrsituationen zu bewältigen. Dabei wird zum einen die hochautomatisierte Fahrfunktion als ein Digitaler Zwilling abgebildet. Zum anderen wird ein auf der Realität basierendes virtuelles Testfeld aufgebaut. So lässt sich die Fahrfunktion in einer virtuellen Testumgebung validieren und absichern. Dies wird als Systems-of-Systems bezeichnet. Die Herausforderung liegt dabei unserer Ansicht nach nicht in der Technologie, sondern in der Entwicklung von Verfahren für die Homologation von hochautomatisierten Fahrfunktionen sowie in der sozialen Akzeptanz.
Aber was zeichnet einen Digitalen Zwilling eigentlich aus? Man versteht darunter eine exakte digitale 1:1 Abbildung eines realen Produktes, einer Fertigungsanlage oder eines Prozesses. Für einen vollständigen Digitalen Zwilling braucht es einen Digitalen Master (SOLL-Zustand) und einen Digitalen Schatten (IST-Zustand). Eine Sensorik erfasst und steuert die Daten und deren Übertragung in die virtuelle Welt. Die Verarbeitung der Daten durch Business Analytics oder Künstliche Intelligenz kann in der realen Welt erfolgen z.B. im Fahrzeug, passiert aber primär im Digitalen Zwilling.
Abb. 1: Definition und Dimensionen des Digitalen Zwillings
Mit unseren Kunden entwickeln wir eine Vision und ein Zielbild des Digitalen Zwillings mit Fokus auf dem Nutzen im jeweiligen Anwendungsfall. Um den Nutzen abzusichern, führen wir zum Beispiel Datenflussanalysen entlang des Lifecycles durch und prüfen die Datenverfügbarkeit und -qualität. Ein Proof-of-Concept (PoC) kann helfen, Transparenz über den Nutzen zu verschaffen. Primär werden mit dem PoC die Konzepte validiert, um sicherzustellen, dass die Daten aussagekräftige Erkenntnisse liefern. Die Herausforderung liegt in der Umsetzung der Digitalen Zwillingskonzepte, da hier holistische Ansätze eine hohe Komplexität und übergreifende Schnittstellen mit sich bringen. Bei der Umsetzung hat sich ein Hybridmodell aus Konzeption und agiler Umsetzung bewährt, das zum einen auf den geplanten Nutzen und Zielbild fokussiert und andererseits genug Flexibilität bietet, um das Konzept iterativ nachzujustieren.
Abb. 2: Leistungsangebot im Bereich Digitaler Zwilling
Fachlich und technisch bringen unsere Expertinnen und Experten umfangreiches IT- und Branchen-Know-how zum Digitalen Zwilling mit. Mit unserer Branchen- und Methodenkompetenz wickeln wir seit vielen Jahren Projekte erfolgreich ab. Im Bereich Homologation unterstützen wir unsere Kundinnen und Kunden bei der Identifikation relevanter Regelungen, bei der Evaluation unternehmensspezifischer Prozesse und Homologationsvorgängen bis zum Erhalt der Typzulassung. Von der Exploration über einen Proof-of-Concept bis zur Implementierung und Betrieb bieten wir qualifizierte Leistungen und Lösungen (End-to-End) aus einer Hand an.
- Schnelle Standortbestimmung durch das „Digital Twin Readiness Assessment“
- Fundierte Erfahrung in der Fertigungsindustrie
- Unabhängiger Systemintegrator für Digitale Zwillinge vom Konzept bis zur Umsetzung
- Umfassende Technologie- und Cloud-Kompetenzen zur Umsetzung Digitaler Zwillinge
- Aktive Beteiligung bei GAIA-X zur Definition des Anwendungsfalls Digitaler Zwilling
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