Komplexe automatisierte Systeme verifizieren und validieren
Fehler an hochautomatisierten Systemen haben meist schwerwiegende Folgen. Da diese Systeme immer komplizierter und vernetzter werden und unvorhergesehene Eigenschaften auftreten, ist eine akribische Verifizierung und Validierung notwendig. Aufgrund der Komplexität ist dies jedoch zeit- und kostenintensiv. Das EU-finanzierte Projekt VALU3S, das im Juli 2023 abgeschlossen wurde, nahm einen zentralen Platz bei der Evaluierung moderner Methoden und Instrumente zur Validierung und Verifizierung automatisierter Systeme ein. Diese kamen aus zahlreichen Sektoren, darunter Automobil, Landwirtschaft, Gesundheitswesen, Luft- und Raumfahrt, Schienenverkehr, industrielle Automatisierung und Robotik.
Mehr Sicherheit
Das Hauptziel von VALU3S bestand darin, einen bereichsübergreifenden Rahmen aufzustellen, um diese ausufernden Komplexitäten zu bewältigen. Dabei wurden Methoden und Instrumente zur Verifizierung und Validierung implementiert, verbessert und geprüft, um Sicherheits- und Datenschutzaspekte zu qualifizieren und quantifizieren. Das Team setzte Demonstratoren mit spezifischen Sicherheits-, Cybersicherheits- und Datenschutzanforderungen in diesen vielseitigen Bereichen ein. So sollte die Validierung und Verifizierung optimiert und letztendlich der Zeit- und Kostenaufwand reduziert werden. Dabei stechen zwei Ergebnisse des Projekts laut Behrooz Sangchoolie, dem Projektkoordinator von VALU3S, besonders heraus. Zum einen wurden mehr als 40 einzelne Instrumente implementiert, verbessert und evaluiert. Diese Instrumente waren von zentraler Bedeutung, um das Hauptziel der Zeit- und Kosteneinsparungen bei der Verifizierung und Validierung automatisierter Systeme bezüglich Sicherheits- und Cybersicherheitsanforderungen zu erreichen. Zum anderen stellt der Aufbau des webbasierten Archivs einen Meilenstein dar. „Im Archiv sind einige der wichtigsten Projektergebnisse enthalten, zum Beispiel die verbesserten Methoden und Instrumente, die Evaluierungsergebnisse der Anwendungsfälle sowie die Prozessmodelle, die anhand der Modellierungssprache für die Verifizierung und Validierung im Projekt erstellt wurden“, ergänzt Sangchoolie.
Die Validierung und Verifizierung entmystifizieren
Eine der größten Herausforderungen bestand in der Harmonisierung der Aktivitäten in den verschiedenen Branchen. Das lag an den abweichenden Reifegraden. Doch das Projektteam verwandelte dieses Problem in eine Stärke, indem Erkenntnisse auf verschiedenen branchenspezifischen Prozessen zusammengeführt wurden. „Viele der Methoden und Instrumente aus dem Projekt wurden auch bei Anwendungsfällen einiger unserer Industriepartner eingesetzt. Auf diese Weise haben wir sichergestellt, dass die im Projekt vorgeschlagenen Lösungen in der Praxis anwendbar sind“, kommentiert Sangchoolie. Dreizehn Anwendungsfälle aus sechs verschiedenen Bereichen bildeten die Grundlage der Demonstratoren in diesem Projekt. Durch die Anwendung der entwickelten Technologien in diesen Anwendungsfällen konnten bei der Abschlussveranstaltung mehr als 20 Demonstratoren vorgeführt werden. Der Erfolg des Projekts bei der Strukturierung der erforderlichen Komponenten und Elemente ergab sich aus einem achtdimensionalen Rahmen für die Verifizierung und Validierung. In diesem Entwurf wurden die Kernelemente für wirksame Verfahren klar abgegrenzt.
Modernste Verifizierung
Im Projekt wurden zwar enorme Fortschritte der Methodiken verzeichnet, doch es bestehen noch weitere Forschungsrichtungen. Künftige Bestrebungen könnten sein: Erweiterung der Instrumente durch modernste Modelle des maschinellen Lernens, umweltfreundliche Praktiken bei der Verifizierung und Validierung, Umwandlung des VALU3S-Archivs in eine zugängliche Plattform und Interessengruppen sowie die Ausbildung von Nachwuchstalenten in diesem Bereich. Dennoch schafft das Projektteam die Voraussetzungen für eine effizientere, kostengünstigere und sicherere Landschaft für hochautomatisierte Systeme in verschiedenen Branchen.
Schlüsselbegriffe
VALU3S, automatisierte Systeme, Sicherheit, bereichsübergreifender Rahmen, Verifizierung und Validierung
