Im ersten Schritt entwickelt das Forschungsteam ein Prüfverfahren für sogenannte Motion-Control-Systeme-Systeme, die in der Automatisierungsindustrie elektronisch die Bewegungen beispielsweise von Förderbändern und Roboterarmen regeln. Motion-Control-Systeme bestehen aus einer Vielzahl an Komponenten, die reibungslos ineinander greifen müssen. Doch was geschieht, wenn während des Betriebs bei einer dieser Komponenten ein Fehler auftritt? Zum Beispiel könnten einzelne Chips in einem Steuergerät ausfallen, ein Motor könnte sich aufgrund eines Lagerschadens erhitzen oder ein Sensor fehlerhafte Daten liefern. Solche Fehler dürfen weder zu einem Ausfall des Gesamtsystems führen noch einzelne Bauteile zerstören. Ebenso muss verhindert werden, dass beispielsweise ein ausschlagender Roboterarm Menschen verletzen kann.

Mit der im Projekt Effektiv - 'Effiziente Fehlersimulation mit virtuellen Prototypen zur Qualifikation intelligenter Motion-Control-Systeme in der Industrieautomatisierung' - entwickelten Methode lassen sich Motion-Control-Systeme anhand virtueller Prototypen schon in einer frühen Entwicklungsphase auf Herz und Nieren prüfen. Vor dem realen Prototyp wird ein virtuelles Modell des Systems erstellt. An diesem Modell werden alle relevanten Fehlerszenarien durchgespielt. So lassen sich Fehler vermeiden und das Gesamtsystem wird robuster und sicherer.

Derzeit arbeitet die Automatisierungsindustrie noch mit klassischen Hardware-Prototypen. Das heißt, die unterschiedlichen Komponenten werden relativ spät im Entwicklungsprozess zusammengefügt und dann als Gesamtsystem getestet. „Virtuelle Modelle sind viel früher und umfassender überprüfbar als die bisherigen Hardware-Prototypen. Das reduziert die Zahl der Entwicklungszyklen und vermeidet kostspielige Nachbesserungen“, sagt Dr. Jan-Hendrik Oetjens, der das Projekt Effektiv bei Robert Bosch koordiniert. Gerade bei neuen, sehr komplexen Produkten ist das Risiko einer spät entdeckten Fehlfunktion groß und ein Stresstest deshalb besonders sinnvoll.

Auch wenn die Methode für die Automatisierungsindustrie entwickelt wird, soll sie in vielen weiteren Industriezweigen anwendbar sein. Zum Beispiel kann sie helfen, in Fahrzeugen das Elektronische Stabilitätsprogramm ESP sowie Fahrerassistenz- oder Airbagsysteme sicherer zu machen.

Das Projekt hat im Oktober 2013 begonnen und ist auf drei Jahre angelegt. Damit möglichst viele Kompetenzen in den Stresstest einfließen und die Methode breit anwendbar ist, arbeiten drei Unternehmen und vier Forschungseinrichtungen aus Deutschland zusammen: Die Firma Robert Bosch leitet das Konsortium, Infineon Technologies ist Entwicklungs- und Siemens Anwendungspartner. Die Aufgabe der Forschungspartner übernehmen das FZI Forschungszentrum Informatik in Karlsruhe, die Universität Bremen, die Universität Paderborn sowie die Eberhard Karls Universität Tübingen.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Forschungsprojekt Effektiv im Rahmen des Forschungsprogramms IKT 2020 mit mehr als sieben Millionen Euro.