Touch-Screen-Interaktion auf der Mittelkonsole zur Steuerung von Funktionen im Fahrzeug

Ausgehend von den Trends und Veränderungen im Bereich automobiler Benutzerschnittstellen während der letzten Jahre wurde in dieser Arbeit ein Touch-Screen-Bedienkonzept für die Fahrzeugmittelkonsole entwickelt, das als Alternative zur herkömmlichen Bedienung über haptische Kontrollelemente dienen kann. Mit Blick auf die stetige Zunahme an Infotainment-Funktionen in Fahrzeugen bieten Touch-Screens gegenüber konventionellen Knöpfen und Schaltern eine erhöhte Flexibilität, sowie die Chance auf eine verbesserte Bedienbarkeit. Im Gegenzug jedoch bringen sie aufgrund ihrer glatten Oberfläche die Problematik einer fehlenden Haptik mit sich, was zu einer möglichen Erhöhung der visuellen Ablenkung und damit zu einem potentiellen Sicherheitsrisiko im Straßenverkehr führen kann. Vor diesem Hintergrund sollte ein Bedienkonzept erforscht werden, das möglichst intuitiv bedienbar ist und dabei wenig Blickkontakt benötigt. Zu diesem Zweck wurde unter Verwendung einer ausgebauten Fahrzeugmittelkonsole und einem Android-Tablet ein Prototyp anhand einer Klimasteuerung umgesetzt, der neben einem Vergleich verschiedener Touch-Screen-Bedienmethoden zusätzlich das generelle Touch-Screen-Konzept mit einer konventionellen Klimasteuerung vergleichen sollte. Die Evaluierung erfolgte dabei mithilfe eines Fahrsimulators. Gezeigtwerden konnte in erster Linie das Potential einer Touch-Screen-Bedienung unter Kombination von Wisch- und Tipp-Gesten, sowie eine denkbare Ausweitung des Touch-Screen-Anwendungsgebietes über reine Infotainment-Funktionen hinaus.Based on recent trends and changes in the field of automotive user interfaces during the last years, a touch-screen interaction concept for vehicle center consoles was developed in this work, which can serve as an alternative to the conventional operation with tactile controls. With an eye toward the continuous increase of information and entertainment features in vehicles, touch-screens offer the chance for increased flexibility and usability. However, due to their smooth surface, they reveal a lack of tactile feedback, which can lead to a potential increase of visual distraction and therefore provide a potential safety hazard on the road. On that account, an intuitive interaction concept should be explored that requires as little eye contact as possible. For this purpose a prototype based on a vehicle center console and an Android-based tablet for a climate control has been implemented. On the one hand this allows for a comparison between different touch screen interaction concepts, on the other hand it provides the possibility to compare the overall touch screen concept against traditional tactile climate controls. The evaluation with this prototype was done using a driving simulator setup. In first line the findings show the potential of a touch screen interaction concept with the combination of swipe- and tapgestures. Furthermore, we show that the expansion of a touch screen concept beyond the infotainment system's functions is a conceivable option

Zuverlässigkeitsbewertung von vernetzten eingebetteten Systemen mittels Fehlereffektsimulation

Die Bedeutsamkeit von eingebetteten Systemen steigt kontinuierlich. Dies zeigt sich bereits anhand ihrer hohen Verbreitung. Neben der reinen Anzahl steigt zusätzlich die Komplexität der einzelnen Systeme. Dies resultiert nicht nur in einem steigenden Entwurfsaufwand, sondern betrifft zusätzlich den Analyseaufwand. Hierbei ist zu beachten, dass die Systeme vermehrt sicherheitsrelevante Aufgaben übernehmen. Ein anschauliches Beispiel stellen Systeme zur Fahrerassistenz bzw. Fahrzeugautomatisierung dar. Durch den rasanten Fortschritt in den letzten Jahren, wird erwartet, dass diese Systeme in den nächsten Jahren bereits hochautomatisiertes Fahren ermöglichen. Für solche Systeme bedeutet ein Ausfall bzw. falsch erbrachter Dienst schwerwiegende Folgen für die Umwelt und Personen im Umfeld. Eine Sicherheitsbewertung ist zwingend vorgeschrieben. Die hohe Vernetzung der einzelnen Systeme bedingt, dass eine isolierte Betrachtung nicht mehr ausreichend ist. Deshalb muss die Analyse neben der gestiegenen Komplexität der einzelnen Systeme zusätzlich die Interaktionen mit weiteren Systemen beachten. Aktuelle Standards empfehlen zur Sicherheitsbewertung häufig Verfahren wie Brainstorming, Fehlermöglichkeits- und Fehlereinflussanalysen oder Fehlerbaumanalysen. Der Erfolg dieser Verfahren ist meist sehr stark von den beteiligten Personen geprägt und fordert ein umfassendes Systemwissen. Die beteiligten Personen müssen die zuvor beschriebene erhöhte Komplexität und Vernetzung beachten und analysieren. Diese Arbeit stellt einen Ansatz zur Unterstützung der Sicherheitsbewertung vor. Ziel ist, das benötigte Systemwissen von den beteiligten Personen, auf ein Simulationsmodell zu übertragen. Der Anwender ermittelt anhand des Simulationsmodells die systemweiten Fehlereffekte. Die Analyse der Fehlerpropagierung bildet die Grundlage der traditionellen Sicherheitsanalysen. Da das Simulationsmodell die Systemkomplexität und die Systemabhängigkeiten beinhaltet, reduzieren sich die Anforderungen an die beteiligten Personen und folglich der Analyseaufwand. Um solch ein Vorgehen zu ermöglichen, wird eine Methode zur Fehlerinjektion in Simulationsmodelle vorgestellt. Hierbei ist vor allem die Unterstützung unterschiedlicher Abstraktionsgrade, insbesondere von sehr abstrakten System-Level-Modellen, wichtig. Des Weiteren wird ein Ansatz zur umfassenden Fehlerspezifikation vorgestellt. Der Ansatz ermöglicht die Spezifikation von Fehlerursachen auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen sowie die automatisierte Einbringung der Fehler in die Simulation. Neben der Einbringung der Fehler bildet die Beobachtung und Analyse der Fehlereffekte weitere wichtige Aspekte. Eine modellbasierte Spezifikation rundet den Ansatz ab und vereinfacht die Integration in einen modellgetriebenen Entwurf

Ansatz zur Entwicklung von SOLL-Prozess Baukästen für die Instanziierung und Konfiguration von SOLL-Prozess Vorschlägen in der automobilen Vorentwicklung = Approach for the development of target-process module sets for the instantiation and configuration of target-process suggestions in the automotive predevelopment

In der vorliegenden Arbeit wird ein Ansatz zur Entwicklung von SOLL-Prozess Baukästen für die agile, situations- und bedarfsgerechte Kombination flexibler und strukturierender Elemente in SOLL-Prozessen vorgestellt. Dieser Ansatz unterstützt Prozessautoren bei der Identifikation von Prozessanforderungen und der Konzipie-rung eines organisationsspezifischen SOLL-Prozess Baukastens. Zudem unterstützt der Ansatz Projektleiter bei der kontextspezifischen Instanziierung und Konfiguration von SOLL-Prozess Vorschlägen, sowie der Erstellung und Adaption von realistischen SOLL-Prozessen. Basierend auf einer Literaturanalyse wird abgeleitet, dass SOLL-Prozesse unsicher-heitsbehafteter Entwicklungsprojekte sowohl flexible wie auch strukturierende Prozesselemente umfassen sollten, wobei die Kombination dieser Prozesselemente kontextindividuell ausgeprägt sein muss. Eine empirische Untersuchung zu den Anforderungen an eine prozessuale Unterstüt-zung in der automobilen Vorentwicklung zeigt das Potential auf, das durch den Einsatz von Prozess Baukästen erschlossen werden kann. Auf Basis des ASD – Agile Systems Design Ansatzes wird ein Ansatz entwickelt, der die Erstellung realistischer SOLL-Prozesse durch den Einsatz von SOLL-Prozess Baukästen in automobilen Vorentwicklungsprojekten unterstützt. Dieser Ansatz wird im Zuge von vier empirischen Untersuchungen in unterschiedlichen Anwendungsbereichen evaluiert. Die erste Studie forciert die Evaluation der grundsätzlichen Realisierbarkeit und Anwendbarkeit des Ansatzes in einer Live-Lab Studie. In der zweiten Studie wird der gesamte Ansatz für die automobile Vorentwicklung der AUDI AG realisiert, angewendet und evaluiert. In der dritten Studie werden ausgewählte Aspekte des Ansatzes in einem automobilen Serienentwicklungsprojekt eines anderen Unterneh-mens realisiert und angewendet, um so Erkenntnisse für eine mögliche Übertragbar-keit zu erhalten. In der vierten Studie werden Experteninterviews mit Prozessautoren aus drei unterschiedlichen Unternehmen der Automobilindustrie durchgeführt, um den Nutzen des Ansatzes aus der Perspektive von Prozessautoren zu evaluieren

Model-based testing of automotive HMIs with consideration for product variability

The human-machine interfaces (HMIs) of today’s premium automotive infotainment systems are complex embedded systems which have special characteristics in comparison to GUIs of standard PC applications, in particular regarding their variability. The variability of infotainment system HMIs results from different car models, product series, markets, equipment configuration possibilities, system types and languages and necessitates enormous testing efforts. The model-based testing approach is a promising solution for reducing testing efforts and increasing test coverage. However, while model-based testing has been widely used for function tests of subsystems in practice, HMI tests have remained manual or only semi-automated and are very time-consuming and work-intensive. Also, it is very difficult to achieve systematic or high test coverage via manual tests. A large amount of research work has addressed GUI testing in recent years. In addition, variability is becoming an ever more popular topic in the domain of software product line development. However, a model-based testing approach for complex HMIs which also considers variability is still lacking. This thesis presents a model-based testing approach for infotainment system HMIs with the particular aim of resolving the variability problem. Furthermore, the thesis provides a foundation for future standards of HMI testing in practice. The proposed approach is based on a model-based HMI testing framework which includes two essential components: a test-oriented HMI specification and a test generation component. The test-oriented HMI specification has a layered structure and is suited to specifying data which is required for testing different features of the HMI. Both the dynamic behavior and the representation of the HMI are the testing focuses of this thesis. The test generation component automatically generates tests from the test-oriented HMI specification. Furthermore, the framework can be extended in order to automatically execute the generated tests. Generated tests must first be initialized, which means that they are enhanced with concrete user input data. Afterwards, initialized tests can be automatically executed with the help of a test execution tool which must be extended into the testing framework. In this thesis, it is proposed to specify and test different HMI-variants which have a large set of commonalities based on the software product line approach. This means the test-oriented HMI specification is extended in order to describe the commonalities and variabilities between HMI variants of an HMI product line. In particular, strategies are developed in order to generate tests for different HMI products. One special feature is that redundancies are avoided both for the test generation and the execution processes. This is especially important for the industrial practice due to limited test resources. Modeling and testing variability of automotive HMIs make up the main research contributions of this thesis. We hope that the results presented in this thesis will offer GUI testing research a solution for model-based testing of multi-variant HMIs and provide the automotive industry with a foundation for future HMI testing standards