Absicherung der funktionalen Sicherheit autonomer Systeme

gefördert durch:
Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie (StMWi)

Projektverantwortlich: Prof. Dr. Jürgen Mottok

Kooperationspartner: imbus AG, e:fs TechHub GmbH

Laufzeit: 2020-2023

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Vorgehensweisen und Tools zur Sicherstellung der funktionalen Sicherheit autonomer Systeme

An der Entwicklung autonomer Fahrzeuge und autonomer Systeme (selbstfahrende Autos, Züge, Flugzeuge, Drohnen, Roboter, Schiffe etc.) und zugehöriger neuer Mobilitätskonzepte wird in nahezu jedem bedeutenden Industriezweig gearbeitet.

Hersteller, denen es nicht gelingt, die funktionale Sicherheit (Functional Safety) ihrer autonomen Produkte objektiv zu belegen, werden für solche neuen Produkte nur sehr verspätet oder gar keine Markt- bzw. Betriebszulassung erhalten. Hersteller, deren Systeme im Betrieb durch Unfälle Schlagzeilen machen, werden massiv Reputation und Marktanteile verlieren (was auch auf ihre klassischen, noch nicht autonomen Systeme negative Rückwirkung haben wird). Selbst für bislang marktführende Hersteller kann dies existenzbedrohende Auswirkungen haben.

Die deutsche und insbesondere auch die bayerische Industrie benötigen daher wirksame Vorgehensweisen und Tools, die Hersteller (inkl. Zulieferer) autonomer Fahrzeuge und Systeme wesentlich besser als heute darin unterstützen, Produkte oder Produktkomponenten, die autonom agieren mit der jeweils notwendigen Funktionalität in funktionaler Sicherheit (Functional Safety) auszustatten (Design und Entwicklung), diese mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand und der nötigen Schnelligkeit (Time-to-Market) zu testen (Absicherung und Erprobung) und gegenüber Dritten die Erfüllung aller sicherheitsrelevanter Kriterien und Vorschriften lückenlos nachzuweisen (Dokumentation und Zulassung).

Szenario-basiertes Testen als neuer und zielführender Lösungsansatz

Mittels Szenarien können Nutzungs- und Verkehrsszenarien eines autonomen Fahrzeugs oder komplette Missionsverläufe eines autonomen Systems herstellerunabhängig modelliert und beschrieben werden und systematisch nach Risiko- bzw. Gefährdungs-Potential bewertet und priorisiert werden. Anschließend können diese Szenarien als Testanweisungen für den Test eingesetzt werden ‒ sowohl hochautomatisiert in Simulationen als auch in der Erprobung in der Realität.

HOLMES³ hat das Ziel, eine herstellerübergreifend anwendbare Vorgehensweise und Tool-Umgebung zu entwickeln und bereitzustellen, welche die praktische Anwendung von szenariobasiertem Testen ermöglicht – zunächst in der bayerischen Automobilindustrie und anschließend in allen Unternehmen und Branchen, die intelligente, autonome Systeme entwickeln oder betreiben.

Graphische Kausalität ‒ menschlich transparent und mathematisch aussagekräftig

Der für diesen Kontext neuartige Kern der Absicherungstoolkette ist eine Kausale Inferenz Engine. Sie besitzt die Eigenschaft, das Expertenwissen als graphische, strukturelle und numerische Repräsentation aufzunehmen und eröffnet damit die innovative Möglichkeit, den Experten über eine graphische Benutzeroberfläche iterativ in den Absicherungsprozess einzubinden.

Ziel ist es, die Verarbeitungskette, Datenanalyse und Visualisierung als Tool bzw. Plugin für die Testautomatisierung zu entwickeln. Außerdem soll eine Datenbank mit entdeckten kritischen Szenarien aufgebaut werden, die das zugrundeliegende Expertenwissen verknüpft.