Universität Stuttgart
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Item Open Access Modellbasierter Testprozess der akustischen Mensch-Maschine-Schnittstelle eines Infotainmentsystems im Kraftfahrzeug(2015) Lütze, Lars; Spath, Dieter (Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c.)Die softwarebasierte Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMS) wurde in den vergangenen Jahren zu einem zentralen Bedienelemente im Kraftfahrzeug. Immer komplexere Infotainmentsysteme mit hoher Funktionsdichte erfordern eine stetige Erweiterung und Verbesserung der MMS hinsichtlich des Bedien-komforts und der Bediensicherheit. In diesem Kontext ist die akustische MMS zur Sprachbedienung der Infotainmentsysteme zunehmend in den Vorder-grund gerückt. Durch die sich verkürzenden Entwicklungszyklen, steigenden Kostendruck und die hohe Funktionsdichte neuer Systeme ist die funktionale Qualität der akustischen MMS mit den bisher angewandten Prozessen und Methoden schon heute nur schwer zu gewährleisten. Zur Lösung dieser Herausforderung ist eine These formuliert, nach welcher es möglich ist, die akustische MMS eines Infotainmentsystems im Kfz modell-basiert und automatisiert zu testen. Hierbei soll die MMS selbst als Test-schnittstelle Verwendung finden, wodurch ein „virtueller Tester“ entsteht. Für die Beweisführung stehen zunächst die Eigenschaften und Anforderungen des Modellbasierten Tests (MBT) im Vordergrund. Durch ein modellbasiertes Vorgehen können Testaktivitäten zu einem früheren Zeitpunkt beginnen und mögliche Fehler bereits in einer frühen Projektphase identifiziert werden. Die Gegenüberstellung der Prozesse zum manuellen-, automatischen- und MBT zeigt, dass eine Weiterentwicklung zum MBT auf nahezu alle Testaktivitäten Einfluss hat und das Verständnis zum Test ganzheitlich verändern kann. Um diese Veränderung zielorientiert umzusetzen, findet das Prozessmodell des „Test Process Improvement“ (TPI) Verwendung. Die vorhandenen Test-prozesse werden auf ihre Reife hin beurteilt und notwendige Verbesserungs-maßnahmen definiert. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die reale Prozessreife vorhandener Testprozesse auf einem zufriedenstellenden Niveau bewegt. Durch die Umsetzung der abgeleiteten, konkreten Verbesserungsvorschläge können vorhandene Defizite im Prozess abgestellt werden. Nach einer Analyse bestehender Möglichkeiten zur Modellierung, werden Anforderungen an das Modell formuliert. Auf deren Basis wird eine Model-lierungssyntax entwickelt, welche die formale Modellierung der akustischen MMS eines Infotainmentsystems ermöglicht. In der praktischen Anwendung des entwickelten Formalismus werden sowohl Herausforderungen in der Modellierung erkannt und gelöst, als auch Potenziale der Modellierung identi-fiziert. Es kann bewiesen werden, dass die Modellierung der akustischen MMS im Kraftfahrzeug als formales Zustandsdiagramm möglich ist. Damit ist die Basis geschaffen, um den MBT-Prozess einzuführen und den virtuellen Tester zu realisieren. Ergänzend wird geprüft, ob die entwickelte Modellierungs-syntax auf die haptische MMS übertragen werden kann. Im nächsten Schritt sind auf Basis des entwickelten Modells der akustischen MMS Testfälle zu generieren. Mit diesem Ziel werden verschiedene Werk-zeuge zur Testfallgenerierung evaluiert. Nach der Bestimmung relevanter Anforderungen werden die Werkzeuge einem Praxistests unterzogen. Daten-basis sind die bereits erstellten Testmodelle. Das Werkzeug „MBTsuite“ wird schließlich als jenes mit der höchsten Anforderungsüberdeckung identifiziert. In der Folge werden verschiedene Generierungsstrategien bewertet und Wege einer effizienten Vorgehensweise ausgearbeitet. Es kann bewiesen werden, dass durch Anpassungen der „MBTsuite“ neben der testmodellorien-tierten Vorgehensweise auch die Testfallgenerierung aus dem vorhandenen Systemmodell der akustischen MMS umgesetzt werden kann. Die zentralen Elemente des MBT sind damit realisiert. Die entwickelte Vorgehensweise zur Testfallgenerierung wird auch auf die haptische MMS übertragen. Individuelle Modellcharakteristika erfordern hier abweichende Teststrategien. Um die Effizienz der Testdurchführung zu steigern, wird schließlich eine Testumgebung zur automatischen Ausführung der generierten Testfälle umgesetzt. In diesem Kontext rückt die Verwendung einer expliziten Test-schnittstelle zur Ansteuerung des Infotainmentsystems in den Fokus. Vor- und Nachteile der Schnittstelle werden erörtert, wobei die Risiken in deren Verwendung schließlich überwiegen. Aus diesem Grund wird zunächst ein „einfacher“ Funktionstest des Sprachdialogsystems (SDS) in eine neue Test-umgebung transferiert und so ein automatischer Test ohne die Verwendung einer expliziten Testschnittstelle realisiert. Auf Basis der hierdurch erlangten Erkenntnisse wird schließlich der zum Ziel gesetzte automatische Dialogtest des SDS entwickelt. Hierfür wird die vorhandene Testumgebung um die Möglichkeit der akustischen Systemeingabe und der Erkennung von akustischen Systemausgaben erweitert. Abschließend findet eine Bewertung und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der entwickelten Methodik statt. Es kann gezeigt werden, dass die Effizienz des Prozesses zum Test der akustischen MMS durch die entwickelte, modell-basierte Vorgehensweise gesteigert wird.