Autonomes Fahren Vertrauenswürdige Simulation: Morai und KIT starten Forschungsprojekt

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Morai Inc. Thomas Guntschnig

CADFEM Germany GmbH

Morai startet gemeinsam mit dem Institut für Produktentwicklung (IPEK) am KIT ein Forschungsprojekt zum Einsatz von vertrauenswürdiger Simulation bei der Fahrzeugentwicklung. 

Morai, Anbieter einer Simulationsplattform für autonome Fahrzeuge, gibt  den Start einer Forschungsinitiative mit Prof. Tobias Düser vom IPEK – Institut für Produktentwicklung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) bekannt. TÜV SÜD übernimmt dabei als neutraler Projektpartner die unabhängige Prüfung der erarbeiteten Ergebnisse und Bewertungsmethoden. Das Projekt mit dem Titel „Credibility Assessment Framework for the Morai Digital Twin Simulation Platform“ zielt darauf ab, eine robuste, industriekonforme Methode zur Bewertung und Demonstration der Zuverlässigkeit von Simulations-Toolchains zu etablieren, insbesondere für die Verifizierung und Validierung automatisierter Fahrzeuge.

Bewältigung einer kritischen Herausforderung beim autonomen Fahren

Simulation entwickelt sich zu einem wesentlichen Bestandteil bei der Entwicklung und Validierung automatisierter Fahrzeuge, insbesondere da globale Vorschriften zunehmend simulationsbasierte Tests für die Typgenehmigung vorgeben. Die Gewährleistung der Glaubwürdigkeit und Zuverlässigkeit der simulationsbasierten Validierung bleibt jedoch eine zentrale Herausforderung für die Branche.

Das Forschungsprojekt von Morai und dem IPEK soll diese Lücke schließen, indem die Digital-Twin-Simulation-Plattform von Morai mit bestehenden Standards, Vorschriften und Richtlinien – etwa den NATM-Richtlinien (New Assessment/Test Method) der Wirtschaftskommission der Vereinten Nationen von Europa (UNECE) – in Einklang gebracht wird. TÜV SÜD prüft als neutraler Projektpartner die entwickelten Ansätze und bewertet deren Konformität. Das Projekt schafft damit einen strukturierten, branchenkonformen Rahmen für die Bewertung der Vertrauenswürdigkeit von Simulationen und bietet einen skalierbaren, standardisierten Ansatz für virtuelle Validierung.

Indem sie das Fehlen eines klar definierten Prozesses zur Vertrauenswürdigkeitsbewertung für AV-Simulations-Toolchains behebt, hat diese Projektinitiative das Potenzial, neue Industriestandards für die Zuverlässigkeit virtueller Tests zu setzen. Die im Rahmen dieses Projekts entwickelte strukturierte Methodik soll die regulatorische Akzeptanz simulationsbasierter Verifizierung und Validierung verbessern und zur breiteren Einführung der Simulation als Grundpfeiler der sicherheitsrelevanten Validierung automatisierter Fahrzeuge beitragen.

Verbesserung der Vertrauenswürdigkeit von Simulationen für die Validierung autonomer Fahrzeuge

Morai bietet eine umfassende virtuelle Testumgebung, die als Ergänzung zu realen Tests dient und eine effiziente Entwicklung und Validierung durch fortschrittliche Simulation und Digital Twin-Technologie ermöglicht. Das Unternehmen hat es sich zur Mission gemacht, Innovationen in der Mobilitätsindustrie voranzutreiben. Dazu engagiert sich Morai aktiv in globalen Standardisierungs-Gremien, um Simulationen als international anerkannten Maßstab für die Bewertung und Verifizierung der Sicherheit und Zuverlässigkeit autonomer Fahrzeuge zu etablieren.

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Simulation als gesetzlich vorgeschriebene regulatorische Anforderung.

Jun Hong, CEO von Morai, erklärt: „Bei der Nutzung von Simulationstechnologie zur Sicherheitsvalidierung autonomer Fahrzeuge geht es nicht mehr nur um Effizienzsteigerung oder Kostensenkung; sie wird weltweit immer mehr zu einer gesetzlich vorgeschriebenen regulatorischen Anforderung. Durch dieses Forschungsprojekt mit dem KIT und die neutrale Prüfung durch TÜV SÜD entwickeln wir eine Methode zur Validierung der Glaubwürdigkeit von Simulation, die internationalen Standards entspricht und einen strukturierten Ansatz zur Gewährleistung von Leistung und Sicherheit autonomer Fahrzeuge bietet. Darüber hinaus werden wir unsere Bemühungen zur Weiterentwicklung der Simulationswerkzeuge von Morai beschleunigen, um globale Prüfstandards wie ISO 26262, UNECE NATM und SAE J3016 (Level 2-4+) zu erfüllen. Dies wird unsere Position als vertrauenswürdiger Marktführer im Bereich des autonomen Fahrens weiter festigen.“

Einheitliche Industriestandards in der virtuellen Absicherung

Der akademische Projektpartner, das IPEK – Institut für Produktentwicklung am KIT, hat sich als renommierte Forschungseinrichtung für XiL-basierte Validierungsmethoden etabliert, welches unter anderem für Advanced Driver Assistance und automatisierte Fahrsysteme bereits Anwendung findet. Unter der Leitung von Prof. Tobias Düser wird das Projektteam am IPEK dazu beitragen, wissenschaftliche Ansätze zur Glaubwürdigkeit von Simulationen zu definieren und die Integration dieser Methoden in Industriestandards zu unterstützen. Das Projekt wird Model-based Systems Engineering (MBSE) als wichtigen Bestandteil der Methodik einsetzen und dessen Anwendung im AV-Systemdesign nutzen, um virtuelle Test-Toolchains zu strukturieren und zu analysieren.

Prof. Tobias Düser, Professor und Institutsleiter des IPEK am KIT, betont die Dringlichkeit einheitlicher Industriestandards in der virtuellen Absicherung: „Simulation und virtuelle Tests sind entscheidend, um automatisierte Fahrzeuge auf die Straße zu bringen. Obwohl beide seit Jahren in der Industrie eingesetzt werden, werden sie aufgrund der Notwendigkeit von Glaubwürdigkeit und Vertrauenswürdigkeit bei Validierungswerkzeugen nur selten für die Zulassung eingesetzt. Unsere Zusammenarbeit zielt darauf ab, einen schlanken, anwendbaren und skalierbaren Prozess zu etablieren, den Regulierungsbehörden und Normungsorganisationen übernehmen können.“

Hauptziele des Projekts

• Entwicklung einer Methode zur Bewertung der Zuverlässigkeit von Simulation: Es wird eine maßgeschneiderte Methodik zur Validierung von Simulationsplattformen erstellt, die eine praktische Anwendung bei der Prüfung und Validierung von AVs im Einklang mit bestehenden Standards, Vorschriften und Richtlinien gewährleistet.
• Anforderungsermittlung der Toolchain: Im Rahmen des Projekts werden kritische Anforderungen für die Beurteilung der Credibility, Prüfung und Validierung der Simulations-Toolchain am Beispiel MORAI als umfassende und zuverlässige Lösung definiert.
• Prüfung durch TÜV SÜD: TÜV SÜD wurde mit der Prüfung der Methodik beauftragt und wird als neutraler Projektpartner die Einhaltung der strengen UNECE-Regelungen gewährleisten, darunter UN/ECE R157 (Automated Lane Keeping Systems) und UN/ECE R171 (Driver Control Assistance Systems).
• Öffentlichkeitsarbeit und Wissensverbreitung: Das Projekt wird gemeinsame Publikationen und akademische Zusammenarbeit umfassen, um die Sichtbarkeit zu erhöhen und Innovationen im Bereich der automatisierten und autonomen Mobilität zu fördern.
• Anwendung in der Praxis: In der letzten Phase des Projekts wird ein Demonstrator für einen realen Anwendungsfall entwickelt, der eine Bewertung und Optimierung der Methodik am Beispiel der MORAI Toolchain beinhaltet.

Förderung globaler Standards für die Sicherheit autonomer Fahrzeuge

Als unabhängiger Dienstleister mit über einem Jahrhundert Erfahrung im Automobilbereich bringt TÜV SÜD für dieses Projekt umfangreiche Erfahrung in der szenariobasierten Validierung und Einhaltung von Vorschriften ein und stellt sicher, dass simulationsbasierte Sicherheitsbewertungen den höchsten Standards entsprechen. Neben der Spezialisierung auf Prüf-, Zertifizierungs-, und Auditierungsdienstleistungen beteiligt sich TÜV SÜD aktiv an internationalen Diskussionen zu Standards und Regulierungen. Dazu gehören u.a. die ISO 3450X-Reihe zu szenariobasierten Tests sowie internationale Initiativen zum autonomen Fahren wie VV Methoden, IAMTS (International Alliance for Mobility Testing and Standardization) und CETRAN (Centre of Excellence for Testing & Research of Autonomous Vehicles).

Christoph Miethaner, Lead Engineer Virtual Methods und Projektleiter, TÜV SÜD: „Die Sicherheit von Straßenfahrzeugen während ihrer Betriebsphase ist sowohl für die Automobilindustrie als auch für die Regulierungsbehörden von größter Bedeutung. Neben der Erstellung einer Sicherheitsargumentation muss die Validierungsphase auch Methoden und Werkzeuge umfassen, mit denen nachgewiesen werden kann, dass ADS und ADAS in allen möglichen Fahrsituationen sicher sind. Szenariobasierte Simulationsansätze sind daher unerlässlich, um die Berechnung einer kontrollierten Vielfalt von Schlüsselvariablen in vielen Iterationen auf sichere, schnelle und dokumentierte Weise zu ermöglichen und den traditionellen Ansatz zu ergänzen, damit kein relevantes Testszenario übersehen wird.“

Da sich die Branche der autonomen Fahrzeuge weiterentwickelt, wird die Credibility von Simulationen eine immer wichtigere Rolle bei der Einhaltung von Vorschriften und der Gewährleistung der Sicherheit spielen. Im Rahmen ihres gemeinsamen Forschungsprojekts wollen Morai und das IPEK am KIT, mit der neutralen Prüfung durch TÜV SÜD, neue Maßstäbe für die simulationsbasierte Validierung setzen und den Weg für effizientere, zuverlässigere und weltweit anerkannte Prüfstandards ebnen.