Soft­ware­feh­ler im Betrieb erkennen

Auf der SPS IPC Dri­ves 2017 prä­sen­tiert das Fraun­ho­fer ESK Auto­tra­ce. In die­sem Pro­jekt ent­wi­ckeln die For­scher zusam­men mit Part­nern aus der Indus­trie eine Sys­tem­lö­sung, die Soft­ware­feh­ler in einer Pro­duk­ti­ons­an­la­ge auf­spürt. Dazu wer­den die inter­nen Zustän­de und das Kom­mu­ni­ka­ti­ons­ver­hal­ten des Sys­tems über soge­nann­te Traces auf­ge­zeich­net und aus­ge­wer­tet – und das im lau­fen­den Betrieb.

Soft­ware­tests und Feh­ler­be­he­bung gehö­ren zu den zeit- und kos­ten­in­ten­si­ven Tätig­kei­ten der Soft­ware­ent­wick­lung. Das gilt umso mehr für ver­netz­te, ver­teil­te Kom­po­nen­ten, die zu einem Gesamt­sys­tem zusam­men­ge­führt wer­den. Bei die­ser Inte­gra­ti­on tre­ten spo­ra­di­sche Feh­ler auf, die mit her­kömm­li­chen Metho­den wie Debug­ging nicht oder nur schwer zu fin­den sind.

Im Pro­jekt Auto­tra­ce ent­ste­hen Soft­ware­werk­zeu­ge, die sol­chen Feh­lern auf die Spur kom­men. Grund­la­ge sind Auf­zeich­nung und Ana­ly­se des Sys­tem- und Kom­mu­ni­ka­ti­ons­ver­hal­tens über soge­nann­te Traces. Dar­aus ent­steht ein Modell des feh­ler­frei­en Betriebs einer Pro­duk­ti­ons­an­la­ge. Die­ses Soll-Ver­hal­ten wird wäh­rend des Betriebs mit dem Ist-Ver­hal­ten ver­gli­chen, wodurch Abwei­chun­gen sofort sicht­bar wer­den. Die Soft­ware­werk­zeu­ge eig­nen sich in glei­cher Wei­se für ande­re ver­netz­te Sys­te­me, wie Steu­er­ge­rä­te im Fahrzeug.

Die Vor­tei­le von Auto­tra­ce lie­gen auf der Hand: Feh­ler wer­den im lau­fen­den Betrieb auf­ge­spürt, wodurch sich die vol­le Funk­ti­ons­fä­hig­keit der Pro­duk­ti­ons­an­la­ge schnel­ler wie­der­her­stel­len lässt. Somit ver­kür­zen sich Aus­fall- und War­tungs­zei­ten, die Betriebs-kos­ten sinken.

Hin­ter dem Pro­jekt Auto­tra­ce steht ein Kon­sor­ti­um aus dem Fraun­ho­fer ESK, Euros Embed­ded Sys­tems, Lau­ter­bach, Solec­trix sowie AVL. Das Fraun­ho­fer ESK beschäf­tigt sich vor allem mit der Modell­bil­dung und der anschlie­ßen­den Ano­ma­lie­er­ken­nung. Auf der SPS IPC Dri­ves in Nürn­berg zeigt das Fraun­ho­fer ESK, wie die Feh­ler­su­che im lau­fen­den Betrieb prak­tisch aus­se­hen kann, und zwar anhand eines Robo­ter­arms und eines Rund­ti­sches, der ver­schie­de­ne Prüf- und Mess­ein­rich­tun­gen ent­hält. Wäh­rend des Betriebs wer­den sowohl die inter­nen Zustän­de der Steue­run­gen als auch alle aus­ge-tausch­ten Nach­rich­ten per Traces erfasst und an ein Sys­tem zur Ano­ma­lie­er­ken­nung wei­ter­ge­lei­tet. Mög­li­che ein­ge­brach­te Feh­ler wer­den vom Sys­tem erkannt und angezeigt.