Qualitätsmanagement Autohersteller und ihre Zulieferer sitzen in einem Boot

Automotive SPICE (ISO 15504), die Norm ISO 26262 oder Autosar definieren den Rahmen für die Elektronik/Elektrik-Entwicklung in der Autoindustrie neu. Ohne systematisches Qualitätsmanagement, gerade im Zusammenspiel zwischen Hersteller und Zulieferer, sind die resultierenden Herausforderungen nicht zu meistern.

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MicroConsult Microelectronics Consulting & Training GmbH

Axivion GmbH

Parasoft® Deutschland GmbH

SQS Software Quality Systems AG

Was passiert, wenn ein moderner Bus im Nahverkehr an einer Haltestelle zum Stehen kommt? Der Fahrer drückt nur einen Knopf und das Fahrzeug stellt damit automatisch nicht nur die Bremsen fest, sondern entkuppelt zum Beispiel auch, öffnet die Türen oder hebt und senkt den Einstiegsbereich. An dieser übergeordneten Fahrzeugfunktion sind rund 10 Steuergeräte beteiligt.

Fahrzeughersteller können all diese Funktionalitäten nicht mehr über 1:1-Verbindungen oder Domännetzwerke realisieren. Die Antwort der Hersteller sind standardisierte Elektronik/Elektrik-Plattformen (kurz E/E), ermöglicht durch ein flexibles Netzwerk von Steuerungen. Die darauf aufbauenden Geräte stammen von vielen unterschiedlichen Herstellern. Die Aufgabe der OEMs (Original Equipment Manufacturer) ist es in erster Linie, diese unterschiedlichen Geräte und Hersteller miteinander zu synchronisieren.

Dabei stellen sich Fragen wie: Wie müssen die einzelnen technischen Lösungen aussehen, damit sie die Plattformstandards erfüllen? Welche Nachrichten dürfen überhaupt auf dem Netz implementiert werden? Welche Priorität haben die einzelnen Nachrichten? Hinzu kommt: Erstellt ein Fahrzeughersteller heute solch eine E/E-Plattform, muss diese aus Gründen der Investitionssicherung über Jahre Bestand haben – und zwar über diverse Modellreihen hinweg.

Qualitätsmanagement ist das Gebot der Stunde

Was sind Beispiele für notwendige Prozesse, Instrumente und Maßnahmen, die für eine erfolgreiche Umsetzung von Verbesserungsprojekten notwendig sind?

Wenn Fahrzeughersteller ihre Prozesse definieren, können sie in der Regel auf bestehende Templates zurückgreifen. Sie sollten es sogar, denn diese Prozessvorlagen beschleunigen das Vorgehen erheblich. So können sie zum Beispiel Rollenbeschreibungen einfach übernehmen und müssen nicht alles selbst definieren. Da zudem viele Grundelemente branchenunspezifisch sind, kann die Fahrzeugindustrie von Erfahrungen jener Wirtschaftssparten profitieren, die durch ihr regulatives Umfeld in der Prozessgestaltung bereits weiter fortgeschritten sind. Nur die Artefakte sind natürlich andere. Außerdem kommt bei Automotive eine hohe Komplexität durch die Variantenvielfalt dazu.

Im Produktentstehungsprozess ist die Erstellung von E/E-Meilensteinen notwendig. Denn der Produktentstehungsprozess der Fahrzeughersteller ist klar von den mechanischen Fahrzeugbauteilen her getrieben. Doch sind die Meilensteine, die für die Erstellung dieser Bauteile definiert werden, für die Elektronik zu grob.

Gleichzeitig muss die Elektronik fast von Anfang an eine Stabilität aufweisen, die „einbauwürdig“ ist. Deshalb müssen die E/E-Verantwortlichen sehr früh im Entwicklungsprozess wissen, welche Spezifikationen die richtige ist und welche Funktionen sie unter welchen Rahmenbedingungen liefern müssen. Die Meilensteine klären Fragen wie: Wann ist was zu machen? Wann müssen die Anforderungen fertig erstellt sein? Wann muss die Testumgebung stehen?

Zentrale Prozesse sind das Qualitätsmanagement (QM) und die Qualitätssicherung (QS) in der E/E-Entwicklung. In der Qualitätssicherungsstrategie ist festgeschrieben und gesammelt, welche Qualitätsmerkmale es gibt und auf welche Qualitätsmerkmale getestet werden soll. Wenn zum Beispiel hohe Sicherheitsanforderungen bestehen, ist es unter Umständen notwendig, redundante Systeme zu bauen. Zudem bedarf es eigener Meilensteine für QM und QS: Wann wird kontrolliert und wie? Zu welchen Zeitpunkten? Und mit welchen Kriterien?

Zum einen zielen QM und QS also auf den sogenannten Qualitäts-Fingerabdruck, der festlegt, welche Qualitätseigenschaften aus den Geschäftszielen und Kundenwünschen für das Produkt ableitbar sind – wie zum Beispiel Portabilität, Performance oder Benutzerfreundlichkeit. Zum anderen definieren sie das prozessuale Vorgehen bei den regelmäßigen Qualitätschecks bis ins Detail. Dahinter steht die Grundannahme von SPICE, dass ein hochwertiges Vorgehen mit hoher Wahrscheinlichkeit auch zu den spezifizierten Produkten in gewollter Qualität führt (siehe Abbildungen).

Das Konfigurationsmanagement ist sehr anspruchsvoll und bedarf einer vertieften Konzept- und Planungsphase. Der Grund: Nachdem die Elektronik entwickelt ist, müssen die Hersteller diese zusätzlich ja auch in die Produktion bringen. Das Konfigurationsmanagement muss also so aufgebaut sein, dass es später Informationen an Produktionssysteme übergeben kann. Dies erfordert zusätzliche Schnittstellen.

Zum Release-Management gehört im Fahrzeugbau immer auch das Variantenmanagement. Das heißt: Wie lassen sich die Dutzende von Steuergeräten so aufsetzen, damit sie in all den unterschiedlichen Fahrzeugvarianten gleichermaßen funktionieren? Schließlich soll der Gewinn, den eine einheitliche E/E-Plattform bringt, nicht gleich wieder durch eine große Anzahl an Varianten beeinträchtigt werden.

Gegenstand des Testmanagements ist aus Sicht eines OEM vorrangig der Hardware-in-the-loop-(HiL-)Test. Dabei zählt vor allem folgendes Know-how: Welche besonderen Vorgehensweisen sind hier im Vergleich zu herkömmlichen Software-Tests notwendig? Wie lässt sich das Testmanagement in großen Testorganisationen und Testumgebungen effizient und effektiv aufbauen?

Beim Change-Management ist eine saubere Dokumentation und die Kommunikation von Änderungen Voraussetzung. Dazu braucht es nicht viel Know-how. Doch ist es nicht immer eine leichte Aufgabe, alle Mitarbeiter auch zur entsprechenden Disziplin zu bewegen.

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