Aufsichtsrechtliche Meldungen:

ESI Group (Paris: ESI):

Im Rahmen des von Bosch geleiteten Forschungsprojekts EMPHYSIS wurde der neue „eFMI-Standard“ für den Austausch von Modellen entwickelt, um die modellbasierte Entwicklung von Embedded Software zu beschleunigen. Am 15. September erhielt dieses internationale Gemeinschaftsprojekt, an dem 25 Partner verschiedener Bereiche (wie Automobil- und Informationstechnologie) aus der Industrie und dem Hochschulbereich in Belgien, Kanada, Frankreich, Deutschland und Schweden beteiligt sind, den ITEA Award of Excellence für diese herausragende Leistung.

Besserer Programmcode mit weniger Aufwand dank „eFMI“ – dem neuen Standard für den Austausch digitaler Modelle für Embedded-Geräte

Beim Entwickeln von neuen Funktionen erfahren viele Ingenieure auf die harte Tour, dass ihr hervorragendes Wissen über die Physik ihrer Produkte dennoch bei weitem nicht ausreicht, um eine Funktion für ein Embedded-Zielgerät zu entwickeln. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Anforderungen an sicherheitskritische Software sehr hoch sind, die CPU schwach und der Speicher kleiner als erwartet ist. Dies führt möglicherweise zu einer nie zu realisierenden, hervorragenden ersten Idee für die Bedienung und Steuerung ihres Produkts auf wesentlich intelligentere Weise. Gleichzeitig zeigt dies auf, dass ein Bindeglied zwischen der digitalen Simulation physikalischer Prozesse und der Embedded-Software erforderlich ist.

Ziel des von Bosch geleiteten Projekts EMPHYSIS (Embedded Systems with Physical Models in the Production Code Software) war es, gemeinsam einen neuen offenen Standard zu erarbeiten, der die Basis für die Entwicklung neuer innovativer Tools bildet. Damit können modellbasierte Funktionen direkt in Embedded-Software mit besserem Code und weniger Aufwand realisiert werden. Zu diesem Zweck wurde in dem Projekt die Idee des sehr erfolgreichen Modellaustauschstandards Functional Mock-up Interface (FMI) für Simulationen mit dem Ziel weitergeführt, FMI für Embedded-Systeme weiterzuentwickeln, also den neuen „eFMI-Standard“ zu schaffen. Dies ist die Grundlage für eine Vielzahl fortschrittlicher modellbasierter Konzepte für Steuerung und Diagnose, wie z. B. das Lösen einer Reihe von Differentialgleichungen zur Berechnung eines Signals statt dessen Messung mithilfe eines Sensors. Wenn es uns gelingt, einen Hardware-Sensor durch eine Software zu ersetzen, können wir die Gesamtkosten erheblich senken.

„Das Projekt EMPHYSIS brachte mehrere herausragende Ergebnisse hervor, wie etwa die automatische Generierung von effizientem Programmcode für Embedded-Geräte. Es zeigt, wie effizient gemeinsame Forschungsprojekte die Einführung eines neuen Standards voranbringen und für die Industrie erhebliche Produktivitätszuwächse erzielen können.“

– Jean-François Lavignon, Vice-Chairman von ITEA

Technischer Hintergrund und die Vorteile

Technisch gesehen ist der Standard eFMI insofern innovativ, als er ein zielunabhängiges Zwischenformat bereitstellt, welches durch die völlig neue Sprache GALEC definiert wird (Guarded Algorithmic Language for Embedded Control. Diese neue Programmiersprache gewährleistet, dass ein in dieser Sprache beschriebener Algorithmus in Programmcode übersetzt werden kann, der folgende Merkmale aufweist:

• statische maximale Ausführungszeit (WCET)
• statischer, vorab bekannter Speicherbedarf
• statischer Nachweis, dass keine unzulässigen Speicherzugriffe vorkommen

Mit anderen Worten handelt es sich um Programmcode, der die harten Anforderungen an sicherheitskritische Embedded-Software für Kraftfahrzeuge erfüllt und damit auch für viele andere, weniger restriktive Bereiche wie Robotik, Industrieanwendungen und Konsumgüter geeignet ist.

Dank eFMI und GALEC ist es jetzt möglich, das rechnerisch Wesentliche eines Modells in einem zielunabhängigen Format zu erfassen, das eine solide Grundlage für jeden Codegenerator darstellt. Damit kann hochgradig optimierter Programmcode für beliebige Laufzeitumgebungen und Softwarearchitekturen erzeugt werden. All dies ist in eine nachvollziehbare, erweiterbare und überprüfbare Containerarchitektur eingebettet, die weit über ein einfaches Austauschformat hinausgeht.

Der eFMI-Workflow ermöglicht es Entwicklern, das Modell eines Systems auf einer höheren Abstraktionsebene zu erstellen, wobei von einem wiederverwendbaren, allgemeinen, komponentenorientierten und physisch strukturierten Modell ausgegangen wird. Das Toolkit wandelt dieses dann automatisch in eine Lösung um, die sich besser in Software integrieren lässt.

Diese Lösung und der damit verbundenen eFMI-Workflow bieten im Wesentlichen die folgenden Vorteile:

• verkürzte Entwicklungszeiten
• bessere Nutzung von Fachkräften durch Trennung von physikalischer Modellierung und Embedded-Implementierung
• Überwindung der Herstellerabhängigkeit durch Veröffentlichung von eFMI als offener Standard auf GitHub
• Eröffnung neuer Wege der Zusammenarbeit mit OEM-Herstellern

Kontinuierlicher Erfolg

Es wurde ein OEM-Beirat eingerichtet, dessen Aufgabe es ist, zusätzliche Anforderungen, Input und Nutzungsszenarien zu sammeln und die Projektergebnisse einem breiteren Publikum zugänglich zu machen. Dadurch sollen die Akzeptanz und zukünftige Innovationen in neuen Bereichen gesichert werden.

Am 22. März 2021, direkt nach Abschluss des Projekts, hat die gemeinnützige Modelica Association ein neues Projekt unter ihrem Dach offiziell genehmigt, mit dem eFMI weiterentwickelt, standardisiert und gefördert werden soll. Mit der Robert Bosch GmbH, Dassault Systèmes, dem DLR-Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik, dSPACE, der ESI Group, der ETAS GmbH und Modelon AB als Gründungsmitglieder des Lenkungsausschusses und der vor Kurzem beigetretenen Mercedes-Benz AG wird die erste offizielle Veröffentlichung von eFMI 1.0 noch im Jahr 2021 angestrebt. Mit der Entwicklung von 14 Tools im Rahmen des Projekts EMPHYSIS verfügt eFMI bereits vor seiner offiziellen Freigabe über eine breite Basis.

„Besonders stolz als Team macht uns die Tatsache, dass dieser Erfolg nicht nur von unseren Geschäftspartnern und dem OEM-Beirat, der die Stimme der Kunden repräsentiert, sondern auch von der Organisation ITEA anerkannt wird.“

– Oliver Lenord, Forschungsingenieur in der Abteilung Model-based Systems Engineering von Robert Bosch

Der Gesellschaft als Ganzes bringt die bessere Software von EMPHYSIS sicherere, effizientere Fahrzeuge, die in der Lage sind, mit den Anforderungen der Kunden Schritt zu halten und langfristig zur Bewältigung der Klimaproblematik beitragen. Vorerst ist die Botschaft des Projekts jedoch ganz klar: Durch die volle Nutzung einer gleichungsbasierten, komponentenorientierten Modellierungssprache mit einer optimalen Bibliothek lässt sich die Produktivität der modellbasierten Funktionsentwicklung um 90 Prozent steigern.

Projektpartner von EMPHYSIS

Belgien

• Dana Belgium
• Siemens Industry Software NV
• Universität Antwerpen – NEXOR

Kanada

• Maplesoft

Frankreich

• CEA
• Dassault Systèmes SE
• FH Electronics
• Institut Polytechnique de Grenoble
• OSE Engineering
• Renault SAS
• Siemens Industry Software SAS
• SOBEN

Deutschland

• AbsInt Angewandte Informatik GmbH
• Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) – Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik
• dSPACE GmbH
• Elektronische Fahrwerksysteme GmbH
• ESI ITI GmbH, Teil der ESI Group
• ETAS GmbH
• PIKETEC
• Robert Bosch GmbH

Schweden

• Dassault Systèmes AB
• Universität Linköping
• Modelon AB
• RISE - Research Institutes of Sweden SICS East
• Volvo Personvagnar AB

Über ITEA

ITEA ist Teil des EUREKA-Clusterprogramms für Software-Innovation, das es einer großen internationalen Gemeinschaft ermöglicht, im Rahmen finanziell geförderter Projekte zusammenzuarbeiten, bei denen aus innovativen Ideen neue Unternehmen, neue Arbeitsplätze, Wirtschaftswachstum und Vorteile für die Gesellschaft entstehen. https://itea4.org

Über ESI Group

Die ESI Group wurde 1973 gegründet und verfolgt die Vision von einer Welt, in der die Industrie ambitionierte Ergebnisse anstrebt und sich mit wichtigen Themen befasst – Umweltauswirkungen, Sicherheit und Komfort für Verbraucher und Arbeitnehmer sowie anpassungsfähige und nachhaltige Geschäftsmodelle. ESI bietet zuverlässige und kundenspezifische Lösungen, die auf prädiktiver physikalischer Modellierung und virtuellem Prototyping basieren und es Industrieunternehmen ermöglichen, die richtigen Entscheidungen zur richtigen Zeit zu treffen und gleichzeitig ihre Komplexität im Griff zu behalten. ESI ist hauptsächlich in den Bereichen Automobilindustrie und Landtransport, Luft- und Raumfahrt, Verteidigung und Marine sowie Energiewirtschaft und Schwerindustrie tätig. Das Unternehmen ist in mehr als 20 Ländern vertreten, beschäftigt weltweit 1200 Mitarbeiter und erzielte 2020 einen Umsatz von 132,6 Millionen Euro. ESI hat seinen Hauptsitz in Frankreich und ist im Compartment-B-Index von Euronext Paris notiert.

Weitere Informationen finden Sie unter: https://www.esi-group.com/fr.

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