3. G EFORDERTE F UNKTIONSUMFÄNGE DER S ENSORIK
3.3. Requirements Engineering
3.3.3. Durchführung des Requirements Engineering
Im nachfolgenden Teil erfolgt die Durchführung des Requirements Engineering zur Erarbeitung der Anforderungen an die Sensorik für die drei in 3.1 definierten Use Cases nach der in 3.3.2 beschriebenen Vorgehensweise. Da die Anforderungen an die Sensorik in Use Case 1, dem autonomen Valet-Parken, am höchsten sind und sämtliche Anforderungen der Use Cases 2 und 3 beinhaltet wird die Anforderungsanalyse nur für diesen Use Case durchgeführt.
3.3.3.1. Ermittlung von Anforderungen
Tätigkeiten im Vorfeld der Ermittlung von Anforderungen:
• Ziele finden: Im Fahrzeug sind keinerlei Sensoren zur Erfassung der Umgebung vorhanden. Für den Use Case 1 wird Sensorik zur Umfelderfassung für den Nah- und Mittelbereich sowie zur Erfassung des Fahrzustandes (Geschwindigkeit, Richtung) benötigt
• Stakeholder finden: Konstrukteure, die eine Integration der Sensorik in das Fahrzeug realisieren; Softwareentwickler, die die Daten der Sensorik verarbeiten;
Anwender, die das Fahrzeug benutzen
• Systemumfang festlegen: Der Systemumfang beinhaltet die Sensorik mit ihren Schnittstellen zur Datenverarbeitung sowie den Schnittstellen zur mechanischen Integration in das Fahrzeug.
Zur Ermittlung der Anforderungen und um festzustellen worin das eigentliche Problem besteht, das es zu lösen gilt, wird die Technik des Mind Mapping eingesetzt. Für den vorliegenden Fall bietet diese Methode eine gute Möglichkeit die Anforderungen zu erarbeiten, in Abb. 55 ist die entstandene Mind Map dargestellt.
Abb. 55: Mind Map „Anforderungen an die Sensorik“
3.3.3.2. Beschreibung der Anforderungen
Auf Basis der Mind Map erfolgt die Beschreibung der Anforderungen. Zu Beginn werden die Anforderungen der ersten Stufe beschrieben, die einen groben Überblick über die geforderten Requirements gibt:
• Mechanische Integration
Die Sensorik muss geeignet sein sie mechanisch in das Fahrzeug zu integrieren.
• Schnittstellen zur Software und Hardware
Die Sensorik muss die Möglichkeit bieten sie mit entsprechenden Schnittstellen an die Hardware anzubinden und durch eine Software auszuwerten.
• Umwelteinflüsse
Die Sensorik muss unter allen auftretenden Umwelteinflüssen funktionieren.
• Zuverlässigkeit
Die Sensorik muss eine dem Stand der Technik entsprechende Zuverlässigkeit aufweisen.
• Nahbereichserfassung
Die Sensorik muss eine Erfassung des gesamten Nahbereichs ermöglichen.
• Mittelbereichserfassung
Die Sensorik muss eine Erfassung des gesamten Mittelbereichs ermöglichen.
Im nächsten Schritt werden die zuvor genannten Anforderungen verfeinert und so die einzelnen Requirements ermittelt:
Mechanische Integration Die Sensorik muss…
• Vibrationen, die im Betrieb des Fahrzeugs auftreten, standhalten.
• im vorhandenen Bauraum untergebracht werden können.
• in korrekter (vom Hersteller freigegebener) Einbaulage integriert werden.
• so integriert werden, dass eine Zugänglichkeit ermöglicht wird.
Schnittstellen zur Soft- und Hardware Die Sensorik muss…
• in bestehende Bussysteme integriert werden können.
• mittels Sensordatenfusion verknüpft werden können.
• eine Kommunikation mit der Datenverarbeitung ermöglichen.
• mit der Datenverarbeitung kompatibel sein.
Umwelteinflüsse
Die Sensorik muss unempfindlich gegenüber…
• Blendung
• Dunkelheit
• Steinschlag
• Regen
• Schnee
• Schmutz
• Temperatur
• Luftfeuchtigkeit sein.
Zuverlässigkeit Die Sensorik muss…
• gegen Beschädigungen geschützt sein.
• EMV-Richtlinien und -Normen entsprechen.
• die erforderliche Genauigkeit erreichen.
• eine hohe Ausfallsicherheit bieten.
• eine hohe Verfügbarkeit aufweisen.
Nahbereichserfassung Die Sensorik muss…
• Motorräder
• Tiere
• Fußgänger
• Radfahrer
• PKW’s
• LKW’s
• Lichtsignale
• Laternen
• Schrankenanlagen
• Fahrbahnbegrenzungen
• geparkte Fahrzeuge
• Gebäude
• Bordsteine
• Bäume
• Verkehrszeichen
• Fahrstreifen
• Parkplätze
• Bodenmarkierungen
• Objekthöhen
zuverlässig erfassen und erkennen.
Mittelbereichserfassung
Die Sensorik muss schnell bewegende Verkehrsteilnehmer wie…
• Motorräder
• PKW’s
• LKW’s
zuverlässig erfassen und erkennen.
In weiterer Folge müssen die erarbeiteten Requirements systematisch gruppiert bzw.
klassifiziert werden. In der Praxis wird zur Klassifizierung häufig das „Kano-Modell“8 (siehe Abb. 56) eingesetzt, bei dem die Anforderungen an Produktmerkmale mit der Kundenzufriedenheit in Beziehung gesetzt werden.
Abb. 56: „Kano-Modell“
Im „Kano-Modell“ werden drei Typen von Anforderungen erhoben:
• Basisanforderungen, die als selbstverständlich vorausgesetzt werden. Eine Nichterfüllung dieser Anforderungen ist ein KO-Kriterium.
• Vergleichsanforderungen sind explizit gefordert und korrelieren direkt mit der Kundenzufriedenheit.
• „Begeisterungs“-Anforderungen haben großen Einfluss auf die Kundenzufriedenheit, sie betreffen Produktmerkmale, die der Kunde erst bei der Benutzung kennen und schätzen lernt.
(vgl. [PAR10], S.46-47)
8 Klassifikation von Anforderungen (vgl. [PAR10], S.46)
Vor der Durchführung der Kano-Analyse müssen die erarbeiteten Requirements in funktionale und nicht funktionale Anforderungen unterteilt werden, da nur die nicht funktionalen Anforderungen optional sind. Funktionale Anforderungen müssen zwingend erfüllt werden und werden somit nicht in der Analyse berücksichtigt.
Nachfolgend sind die ermittelten Anforderungen an die Sensorik in funktionale und nicht funktionale Anforderungen eingeteilt werden. Funktionale Anforderungen beschreiben die gewünschten Funktionalitäten eines Systems. Die nicht funktionalen Anforderungen beschreiben in welcher Qualität eine geforderte Funktionalität zu erbringen ist.
Funktionale Anforderungen
Der größte Teil der Requirements ist den funktionalen Anforderungen zuzuordnen, die die gewünschten Funktionalitäten beschreiben:
Der Erfassungsbereich der Sensorik muss bei mindestens 60 m liegen.
Der Erfassungsbereich der Sensorik beim Parken/Rangieren muss bei mindestens 2,5 m liegen.
Die Sensorik muss…
• Vibrationen, die im Betrieb des Fahrzeugs auftreten, standhalten.
• im vorhandenen Bauraum untergebracht werden können.
• in korrekter (vom Hersteller freigegebener) Einbaulage integriert werden.
• in bestehende Bussysteme integriert werden können.
• eine Kommunikation mit der Datenverarbeitung ermöglichen.
• mit der Datenverarbeitung kompatibel sein.
• unempfindlich gegenüber Temperatur sein.
• unempfindlich gegenüber Luftfeuchtigkeit sein.
• gegen Beschädigungen geschützt sein.
• EMV-Richtlinien und -Normen entsprechen.
• die erforderliche Genauigkeit erreichen.
Die Sensorik muss…
• Motorräder
• Tiere
• Fußgänger
• Radfahrer
• PKW’s
• LKW’s
• Lichtsignale
• Laternen
• Schrankenanlagen
• Fahrbahnbegrenzungen
• geparkte Fahrzeuge
• Gebäude
• Bordsteine
• Bäume
• Verkehrszeichen
• Fahrstreifen
• Parkplätze
• Bodenmarkierungen
• Objekthöhen
zuverlässig erfassen und erkennen.
Die Sensorik muss schnell bewegende Verkehrsteilnehmer wie…
• Motorräder
• PKW’s
• LKW’s
zuverlässig erfassen und erkennen.
Nicht funktionale Anforderungen
Der restliche Teil der Requirements zählt zu den nicht funktionalen Anforderungen:
Die Sensorik muss…
• so integriert werden, dass eine Zugänglichkeit ermöglicht wird.
• mittels Sensordatenfusion verknüpft werden können.
• unempfindlich gegenüber Blendung sein.
• unempfindlich gegenüber Dunkelheit sein.
• unempfindlich gegenüber Steinschlag sein.
• unempfindlich gegenüber Regen sein.
• unempfindlich gegenüber Schnee sein.
• unempfindlich gegenüber Schmutz sein.
• eine hohe Ausfallsicherheit bieten.
• eine hohe Verfügbarkeit aufweisen.
Um die Kano-Analyse für die ermittelten Anforderungen durchzuführen wurde ein Fragebogen9 erstellt und von zehn Personen ausgefüllt. Die befragten Personen stellen die Stakeholder dar, Konstrukteure, Softwaredesigner und potentielle Anwender des autonomen Fahrzeugs. In diesem Fragebogen werden für jede Produkteigenschaft zwei Fragen formuliert, eine positive Frage (funktional) und eine negative Frage (dysfunktional).
Beispiele für diese Fragen lauten wie folgt:
„Wie empfinden Sie ein Produkt, das unempfindlich gegenüber Schmutz ist?“
„Wie empfinden Sie ein Produkt, das nicht unempfindlich gegenüber Schmutz ist?“
9 Fragebogen siehe Anhang
Die Auswertung des Fragebogens erfolgt nach dem Schema in Tab. 2.
Dysfunktional
Anforderung mag ich normal neutral
kann damit leben
mag ich nicht
Funktional
mag ich F A A A E
normal G N N N O
neutral G N N N O
kann damit leben G N N N O
mag ich nicht G G G G F
Tab. 2: Auswertematrix „Kano-Modell“
Legende: A: Attraktiv O: Obligatorisch G: Gegenteilig E: Eindimensional F: Fragwürdig N: Neutral
Für jede Anforderung wird aufgrund der gegebenen Antworten auf die funktionale bzw.
dysfunktionale Frage eine Einordnung vorgenommen. Die jeweilige Anforderung wird entsprechend dem am häufigsten genannten Merkmal eingeordnet. Die Auswertung der Fragebögen und die zugehörige Einordnung der Anforderungen ist in Tab. 3 dargestellt.
Anforderung A O G E F N Total Einordnung
1 Zugänglichkeit 3 1 1 5 10 N
2 Sensordatenfusion 1 1 2 6 10 N
3 Blendung 3 7 10 E
4 Dunkelheit 2 7 1 10 E
5 Steinschlag 2 7 1 10 E
6 Regen 2 7 1 10 E
7 Schnee 2 7 1 10 E
8 Schmutz 4 5 1 10 E
9 Ausfallsicherheit 4 1 4 1 10 E
10 Verfügbarkeit 4 5 1 10 E
Tab. 3: Einordnung der Anforderungen
Zur Priorisierung gilt die Reihenfolge O > E > A > N. Nachdem die Einordnung erfolgt ist können die Anforderungen entsprechend den Ergebnissen in das „Kano-Modell“
eingetragen werden. In Abb. 57 ist das Ergebnis mit den eingetragenen Anforderungen dargestellt.
Abb. 57: „Kano-Modell“ mit den Anforderungen
Aus dem Ergebnis ist zu erkennen, dass der größte Teil der Anforderungen im rechten unteren Teil im Bereich der Basis-Anforderungen zu finden ist. Diese Anforderungen werden erwartet und müssen auf jeden Fall erfüllt werden. Zwei der Anforderungen (links oben) wurde von den Probanden als Begeisterungs-Merkmal bewertet, werden diese Anforderungen erfüllt erhöht das die Kundenzufriedenheit stark, ein Fehlen führt nicht zu Unzufriedenheit.
3.3.3.3. Analyse der Anforderungsbeschreibung
Die große Anzahl an Basis-Anforderungen liegt in der Natur der Sache, da viele der Anforderungen zwingend erfüllt sein müssen um eine Sensorik für ein teilautonomes Fahrzeug spezifizieren zu können.
Anforderungen wie die Unterbringung der Sensorik im vorhandenem Bauraum und die Zugänglichkeit der Sensorik zählen zu den Begeisterungsfaktoren.