essei

Leitung

Prof. Manfred Hajek - Technische Universität München

Werner Burger - Vorsitzender Fachausschuss Software des BDLI; Diehl Aerospace GmbH

Motivation

Software in Eingebetteten Systemen ist zum treibenden Element bei der Entwicklung von flug-sicherheits-kritischen Avionik-Systemen geworden. Die Anwendungen umfassen software-integrierte Funktionalitäten – bis hin zu autonomem oder auch freien Fliegen - bei unverändert hohen Anforderungen an Verlässlichkeit und Sicherheit.

Die technologische Entwicklung und die zunehmende Integration von eingebetteten Avionik-Systemen führt zu exponentiellem Wachstum sowohl bei Funktionsumfang als auch bei der  Komplexität der Implementierung. Die Beherrschung von Entwicklung und Betrieb solcher komplexen Eingebetteter Systeme ist deshalb ein wesentlicher Innovationstreiber und Wettbewerbsfaktor in der Luftfahrtindustrie.

Nachweislich verlässliche Eingebettete System können aber derzeit nur mit immensem Aufwand entwickelt werden. So liegt der Aufwand für Verifikation und Validation und somit für die Zulassung  von modernen, software-integrierten Luftfahrtsystemen bei  60% des gesamten Entwicklungsaufwands. Eine Vielzahl von Prototypen – etwa zum autonomen Fliegen - die heute in den Entwicklungslaboren entstehen oder gar schon auf der Rollbahn stehen, sind selbst bei Anwendung neuester Methoden von Wissenschaft und Technik kaum mit vertretbarem Aufwand zulassbar. Hierfür entwickelt das ESSEI neuartige Verfahren basierend auf einer durchgehenden modell-basierten Entwicklungs- und Zulasssungsmethodik zusammen mit einer unterstützenden Werkzeugkette.

Ziele

In ESSEI werden modell-basierte Methoden, Techniken und Werkzeuge  zur effizienten Software-Entwicklung für sicherheits-gerichtete und zulassungs-relevante Luftfahrtsysteme erforscht und für den Einsatz in der Luft- und Raumfahrtindustrie aufbereitet; insbesondere werden:

  • Modell-basierte Software-Entwicklungsmethoden und –werkzeuge für einen effizienten Zertifizierungsprozesse erforscht und entwickelt;
  • Forschungsresultate und -werkzeuge  in industriellen Entwicklungsprojekten ausgerollt;
  • Experten zu modell-basierten Prozessen, Techniken und Methoden in der Entwicklung und Zertifizierung eingebetteter Luftfahrt-Systeme ausgebildet;
  • Forschungsarbeiten auf  konkrete Marktbedürfnissen der Industrie ausgerichtet.

Der Bundesverband der deutschen Luft- und Raumfahrtindustrie (BDLI) sieht in der beschleunigten  Umsetzung dieser Ziele eine wesentliche Voraussetzung zum Erhalt und Stärkung der System- und Wettbewerbsfähigkeit.

Ansatz

ESSEI ist ein neugegründeter Forschungsbereich des fortiss An-Instituts der Technischen Universität München (TUM). ESSEI nutzt die am fortiss vorhandene Kompetenz zu eingebetteten Systemen, Software und Services.  Dem ESSEI bietet dies die Möglichkeit, moderne modell-basierte Methoden und Verfahren des fortiss, die bisher überwiegend in der Automobilwirtschaft und der Industrieautomatisierung ihre Anwendung finden, auf die spezifischen Problemstellungen der Luft-  und Raumfahrt anzupassen, weiter zu entwickeln und zu übertragen.

ESSEI kann dabei auf die Ressourcen und Netzwerke der als besonders forschungsstark bekannten Münchner Universitäten zurückgreifen – die TUM ist nach dem weltweiten Shanghai-Ranking die einzige deutsche Top-Universität in der Informatik.

ESSEI kooperiert mit führenden deutschen Luftfahrtunternehmen,  um anwendungsnahe und praxisorientierte Forschungsaufgaben zur effizienten Entwicklung software-integrierter Avionik-Systeme  zusammen mit diesen Unternehmen zu bearbeiten. So wird die Leitung des ESSEI aus einem Vertreter der Luftfahrtindustrie und einem Wissenschaftler der Technischen Universität München gebildet, um aktuelle Methoden und Verfahren aus der Forschung zielgerichtet und beschleunigt umzusetzen, um damit dem geschilderten Bedarf in der industrielle Praxis entgegen zu kommen.

ESSEI strebt eine möglichst durchgängige, modell-basierte Entwicklungs-Methodik und Werkzeugkette, vom systematischen Anforderungs-Management über Design und Validierung /Verifikation bis hin zur Zertifizierung, an; ESSEI fokussiert sich hierbei auf die Forschungsthemen:

  • Modell-basierte Software-Entwicklung zur Zertifizierung (z.B. nach DO 178C);
  • Quantitatives und qualitatives Management von Software-Projekten in der Luftfahrt;
  • Modulare Zertifizierung sicherheitskritischer Software-Komponenten;
  • Software-Architekturen zur verlässlichen und sicheren Komponenten-Integration;
  • Kopplung von Entwicklungs-Werkzeugen für sicherheits-gerichtete Software-Systeme;
  • Neuartige Zertifizierungsmethoden für adaptive und autonome Flugsteuerungs-Software.

Portfolio

Die Palette der Aktivitäten, über die das ESSEI eigene Forschung mit jener anderer Forschungseinrichtungen und den Industriepartnern verzahnt,  umfasst:

  • Öffentliche Forschungsprojekte mit unterschiedlichen Fördergebern (EU, BMBF, BMWi) im Verbund mit Partnern der Luftfahrtindustrie;
  • Durchführung von Forschungsprojekten  zu innovativen Software-Lösungen im Auftrag der Industrie;
  • Vorlaufforschung zum Aufbau und Aufbereitung von Lösungskompetenz zum späteren Transfer in die Praxis;
  • Abhaltung von Seminarreihen, Workshops, Informations- und Diskussionsveranstaltungen zur Fachausbildung von Experten.

Dabei findet zwischen ESSEI und den beteiligte Hochschulen und Universitäten ein lebendiger Austausch und Transfer statt. Durch die detaillierte Kenntnis gegenwärtiger und zukünftiger Aufgabenstellungen in der Luftfahrtindustrie kann an den Forschungseinrichtungen frühzeitig mit grundlegenden Forschungsarbeiten begonnen und - in altbewährter Humboldt’scher Tradition - das Lehrangebot an den Universitäten entsprechend gestaltet werden.

Partner

Der Bundesverband der Deutschen Luftfahrtindustrie, insbesondere dessen Fachausschuss Software,  hat  ESSEI initiiert und  die Gründung von ESSEI als Forschungsbereich des fortiss forciert.

Die ESSEI Gründungspartner der deutschen Luftfahrtindustrie sind

Darüber hinaus ist ESSEI auch Forschungspartner von EADS/Astrium GmbH, Silver Atena, EADS/Cassidian GmbH, NordMicro AG&Co. OHG und Philotech Systementwicklung und Software GmbH.

Das Bayerische StMWIVT unterstützt ESSEI über Vorlaufforschungsprojekte und die von ESSEI genutzte Infrastruktur des fortiss.

Ausgewählte Projekte

  • No linkhandler TypoScript configuration found for key tx_fortissprojects_domain_model_project..
  • Modularisierung und Wiederverwendung von Avionik-Software (AG: Liebherr Aerospace)
  • Modell-basierte Entwicklung für Luftfahrtanwendungen (AG: Diehl Aerospace)
  • Zulassbare Avionik Software (AG: AES, Astrium, Cassidian, Diehl Aerospace, NordMicro, Philotec, Silver Atena)

Ansprechpartner

Sebastian Voss