Benutzer:JochenKoehler/System Structure and Parameterization

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System Structure and Parameterization (SSP) ist ein standardisiertes, offenes Datenformat zur Beschreibung von komplexen, hierarchischen (technischen) Systemen, die simuliert werden sollen. Eine SSP Datei enthält dabei die Definition der Systemarchitektur, der Schnittstellen der Systemelemente und deren Parametrierung.

Ziel von SSP ist es, den Austausch und die Integration von Systemelementen zu vereinfachen, die in einer verteilten Entwicklung des zu simulierenden Systems in unterschiedlichsten Tools entstanden sind.

Beschreibung

SSP wird als Projekt der Modelica Association entwickelt und ist angelehnt an den FMI Standard. FMI ermöglicht den Austausch von einzelnen Simulationskomponenten, SSP von kompletten Simulationssystemen, deren Varianten und Parametrierung. Die Simulationskomponenten eines in SSP beschriebenen Simulationssystems können auch von FMI unabhängig sein und beliebige Implementierungen abbilden. Im Rahmen der Modelica Association ist für die Unterstützung der verteilten Simulation von Systemen auch der DCP Standard entstanden. Der Fokus liegt auf der Austauschbarkeit von kompletten Systembeschreibungen zwischen verschiedenen Tools in allen Stadien einer Modellentwicklung.

SSP ist konzipiert, um die Simulation von Systemen unterschiedlichster Domänen zu unterstützen. Domänenspezifische Anforderungen können über vorhandene Erweiterungsmechanismen abgebildet werden – einen sog. Layered Standard. Als Beispiel für die Simulation von autonomen Fahrzeugen kann der OSI Standard in SSP integriert werden. Der OSI Standard definiert spezifische Schnittstellen zwischen Komponenten, die in einem Systemmodell im Kontext des autonomen Fahrens relevant sind.

Anwendung von SSP bei der Erstellung eines zu simulierenden Systems

• Entwurf der initialen Systemarchitektur in unterschiedlichen Varianten:
  • Aufbau des Systems aus hierarchisch verschachtelten Systemen und Einzelkomponenten
  • Spezifikation der Schnittstellen der Systemelemente
  • Definition der Verbindungen zwischen den Systemelementen
• Verteilen der Systemarchitektur bzw. Teilen der Systemarchitektur an Prozessbeteiligte (z.B. Lieferanten von Einzelkomponenten und deren Simulationsmodelle) im SSP Format
• Laden der Systemarchitektur bzw. Teilen der Systemarchitektur in die Toollandschaft der Prozessbeteiligten
• Implementieren der Simulationskomponente(n) gemäß der in SSP definierten Schnittstellenspezifikation.
• Bereitstellen der implementierten Simulationskomponente(n) im SSP Format.
• Validierung und Integration aller im SSP Format bereitgestellter Simulationskomponente(n) zum zu simulierenden Gesamtsystem
• Verteilen des zu simulierenden Gesamtsystems an unterschiedliche Simulationsumgebungen in unterschiedlichen Reifegraden der Entwicklung (MIL, SIL, HIL) inkl. Parametrierung.
• Verteilen von separaten Parameterdateien für zu simulierende Systeme.

<Dieser Prozess kann selbstverständlich adaptiert werden; Bild, das den Prozess veranschaulicht>

Die wichtigsten Vorteile

• Mit SSP können die Systemelemente eines komplexen, zu simulierenden Systems und deren Schnittstellen eindeutig spezifiziert werden.
• Diese Spezifikation in SSP kann zur Kommunikation des Gesamtentwurfs und als Vorlage zur Implementierung von System- und Einzelkomponenten sowie für deren Integration zu einem Gesamtsystem genutzt und ausgetauscht werden.
• In SSP können einmal entworfene Systemelemente in unterschiedlichen Modellen über Links oder als Kopie wiederverwendet werden.
• In einem SSP Package können unterschiedliche Systemvarianten enthalten sein. Die Varianten können genutzt werden für alternative Systemmodellierungen, unterschiedliche Parametrierungen oder um eine Historie im Entwurfsprozess abzubilden.
• Mit SSP können zu simulierende Systeme in unterschiedlichen Simulationsumgebungen ausgeführt werden.
• SSP als offenes Datenaustauschformat ist die Basis für Prozessunterstützung und ermöglicht Prozessautomatisierung in der Erstellung von Simulationsmodellen und deren Simulation – Continuous Modelling, Continuous Integration und Continuous Simulation in alle Phasen der Entwicklung (MIL, SIL, HIL).
• Erweiterbarkeit von SSP für Unterstützung spezifischer Anforderungen oder domänenspezifische Erweiterungen: z.B. OSI, Dokumentation von Requirements, Traceability.
• Das Format ist bewusst "schlank" gehalten und wurde auf das Wesentliche beschränkt.
• SSP ist offen bzgl. der Komponentenformate. Es wurde zwar an FMI angelehnt, kann aber auch für beliebige andere Formate genutzt werden.

Anwendungsszenarien

_{Was sind typische, aber fachlich unterschiedliche Anwendungsszenarien (Anwenderrolle/ fachliches Szenario)?}

• Austausch vorkonfigurierter Fahrdynamiksimulationsverbünde, bestehend aus Streckenmodellen, Steuergeräten, Sensorik/Aktuatorik und Restbussimulation zwischen Simulationsplatformen
• OEM mit neuem Getriebe
• Zulieferer von Komponenten für autonomes Fahren
• Getriebelieferant mit Zulieferkomponenten
• …

Ein Anwendungs-Beispiel

• Truck wie bei FMI-Video als Basis
• SSP ist virtuelle Bauanleitung - Zusammenfügen der einzelnen virtuellen Komponenten (z.B. FMUs)
  • Beispielkomponenten (einfache Streckensimulation)
    • Motor
    • Getriebe
    • Schaltfunktion für Getriebe
    • Fahrzeug (nur Längsdynamik)
    • Fahrermodell
  • Architektur als Bauanleitung
  • Einfache Parametrierung
  • Einfache, funktionale FMUs für lauffähige Simulation
• Mit SSP können alle Komponenten gemeinsam, konsistent parametriert werden
• Es können entweder Referenzen / Links oder Kopien eingebaut werden

Einsatz in der Absicherung Autonomer Fahrfunktionen

• Integration von Modellen der Sensoren, Sensor Fusion, Autonomer Fahrfunktion und Fahrdynamik zu einem zusammengesetzten Traffic Participant Modell im Sinne der OSI Spezifikation.
  • Abgesicherte Sensor Modelle werden von den Sensorzulieferern bereitgestellt
  • Sensor Fusion und Autonome Fahrfunktion werden von den entsprechenden Fachabteilungen bereitgestellt
  • Fahrdynamik mit Beschreibung des Restfahrzeugs wird von der entsprechenden Fachabteilung bereitgestellt
  • Erstellung des Verbundsystems als SSD Beschreibung und Parametrierung mittels SSV/SSM durch Integrationsstelle
• Nutzung des so erzeugten Traffic Participant Verbundmodells auf Simulationsplattformen mit OSI & SSP Unterstützung zur simulativen Absicherung
• Scenario-basiertes Testen unter Einsatz von OpenSCENARIO 1.0 und OpenDRIVE 1.6 zur Szenarienbeschreibung

Wesentliche Funktionen in SSP

• Hierarchische Strukturierung des Systemmodells
• Aufbau der Systeme aus unterschiedlichen Systemelementen
• Beschreibung der unterschiedlichen Systemelemente mit ihren spezifische Eigenschaften
• Beschreibung deren Schnittstellen über Konnektoren
• Beschreibung der Kopplung von Systemelementen über Verbindungen
• Transformation von Daten verbundener Konnektoren mit unterschiedlichen Datentypen
• Definition von im Modell verwendeten Stammdaten (Einheiten, Enumerations, Mime Types)
• Beschreibung von Position, Größen und Anzeige der Elemente in einem Koordinatensystem
• Parametrierung der Systemelemente über Parametersätze und Angabe von Parametermappings
• Referenzierung beliebiger Simulationslogik an den Simulationskomponenten
• Spezifikation und Verteilung von Signalen im Systemmodell über ein Buskonzept (Signalbibliothek und -referenz)

Lizenz

Die SSP-Spezifikationen werden als Open-Source-Lizenzen zur Verfügung gestellt:

• Die Spezifikationen sind unter CC-BY-SA (Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 Unported) lizenziert
• Die XML-Schema-Dateien sind unter der BSD-Lizenz verfügbar.

Architektur

... noch zu ergänzen ...

Technisches Beispiel

... noch zu ergänzen ...

Software

Tool Name	Vendor	Kurz-Beschreibung
SYNECT Model Management	dSPACE	SSP Add-On for SYNECT
OMSimulator	OpenModelica	FMI & TLM based simulator
Model.CONNECT	AVL	A model integration and co-simulation platform connecting virtual and real components
FMI Bench	PMSF	Flexible FMI integration and customization workbench
easySSP	eXXcellent solutions	Cloud based SSP editor in a lightweight and innovative design, easy to use and expandable with powerful pro and customer specific features

Begleitende Standards

• FMI
• DCP

Weblinks

• ssp-standard.org
• Auf Github: github.com/modelica/ssp-standard.org
• fmi-standard.org
• dcp-standard.org

Einzelnachweise

Kategorie:Computersimulation