Automobil-Testsystem Konfigurator

Die Firma ETAS beschloss, einen Konfigurator für die LabCar-Hardware zu entwickeln. Dieser sollte sowohl im Intranet als auch später im Internet für Mitarbeiter und Kunden verfügbar sein. Die primäre Anforderung war die Entwicklung einer benutzerfreundlichen Oberfläche, die als Prototyp implementiert werden sollte. Der Konfigurator selbst sollte als Web-Applikation realisiert werden, wobei die Wahl zwischen PHP und Visual Basic noch offen war. Zu Beginn gab es noch keine konkrete Vorstellung der Gesamtarchitektur der Anwendung. Das Ziel war die Vereinfachung der Konfiguration von LabCars, die als komplexe Testsysteme im Automobilbereich eingesetzt werden. Der Konfigurator sollte sowohl den internen Workflow optimieren als auch den Kunden einen einfacheren Zugang zur Konfiguration bieten. Die Entwicklung sollte schrittweise erfolgen, beginnend mit dem Design und der Implementierung der Benutzeroberfläche als Prototyp, bevor die endgültige Web-Applikation entwickelt wurde.

Ein zentrales Problem bestand in der Komplexität der LabCar-Hardware und der Signalsimulation. Kunden wünschen sich eine spezifische Anzahl von Signalen, die durch ein LabCar simuliert werden sollen. Der Aufbau eines solchen LabCars erfordert die Auswahl bestimmter Karten und Piggy-Backs, die in einer geeigneten Box untergebracht werden müssen. Die Zuordnung von Signalen zu Karten ist jedoch nicht trivial, da eine Karte mehrere, möglicherweise sogar gleichzeitig unterschiedliche Signale, realisieren kann und manche Signaltypen durch verschiedene Karten simuliert werden können. Der Konfigurator muss daher aus mehreren möglichen Konfigurationen die günstigste ermitteln. Die Simulation von Umgebungseinflüssen auf das Steuergerät erfolgt über eine Signalbox, die Ausgangssignale interpretiert und realitätsnahe Eingangssignale generiert. Eine Lastbox dient der Last- und Fehlersimulation, wobei letztere Kabel- oder Steckverbinderfehler wie Kurzschlüsse, Unterbrechungen oder Widerstandsänderungen simulieren kann. Diese Komplexität der Hardwarekomponenten und deren Zusammenspiel stellt eine zentrale Herausforderung bei der Entwicklung des Konfigurators dar und erfordert eine leistungsfähige und flexible Softwarelösung.

Der LabCar-Konfigurator zielt auf ein breites Spektrum an Benutzergruppen ab, sowohl interne als auch externe. Im Fokus stehen zunächst die ETAS-Mitarbeiter, insbesondere die Verkäufer von LabCars. Der Konfigurator soll sowohl unerfahrenen als auch erfahrenen Verkäufern als Hilfestellung dienen. Kunden und Interessenten bilden eine weitere wichtige Benutzergruppe, die den Konfigurator nutzen, um sich zu informieren oder ein LabCar zu konfigurieren. Die unterschiedlichen Bedürfnisse dieser Gruppen müssen bei der Entwicklung der Benutzeroberfläche und der Funktionalität berücksichtigt werden. Die Definition von Personas dient dazu, die spezifischen Anforderungen der verschiedenen Benutzergruppen besser zu erfassen und so ein optimales Benutzererlebnis zu gewährleisten. Diese Persona-basierte Entwicklung soll zu einer höheren Akzeptanz und Effizienz des LabCar-Konfigurators führen. Eine ausführliche Analyse der Benutzeranforderungen ist daher essentiell für den Erfolg des Projekts.

Die Daten zu den LabCar-Komponenten sind über verschiedene Systeme verteilt. Preisinformationen stammen beispielsweise aus einem SAP-System, während weitere Daten in Oracle-Datenbanken und E-Matrix gespeichert sind. Es handelt sich um sensible Unternehmensdaten, weshalb eine direkte Anbindung an die internen Datenbanken nicht möglich ist. Eine kontrollierte Datenübertragung erfordert daher die Implementierung einer Schnittstelle. Die Lösung besteht in einer systemunabhängigen XML-Schnittstelle. Diese XML-Schnittstelle ermöglicht den Datenaustausch zwischen den verschiedenen Systemen und schützt gleichzeitig die Sicherheit der Unternehmensdaten. Die Nutzung von XML bietet den Vorteil der Systemunabhängigkeit und einer flexiblen Datenstruktur. Der Aufbau und die Pflege dieser Schnittstelle ist ein wichtiger Aspekt der Entwicklung des LabCar-Konfigurators und stellt sicher, dass die Daten aus verschiedenen Quellen effizient und sicher zusammengeführt werden können.

Das Kernstück des Konfigurators ist das Konfigurationsprogramm "LabCar-Konfiguration", welches die eigentliche Konfigurationslogik enthält. Dieses Programm wählt basierend auf Benutzereingaben die passenden Hardwarekomponenten aus und schreibt das Ergebnis in eine XML-Datei ('Configuration'). Das Kernprogramm selbst ist nicht Gegenstand der vorliegenden Arbeit, der Fokus liegt auf der Benutzeroberfläche und den Schnittstellen zum Kernprogramm. Die Benutzeroberfläche stellt den direkten Kontaktpunkt für die Benutzer dar und muss die Komplexität der Konfiguration auf intuitive Weise zugänglich machen. Die Verbindung zur Benutzeroberfläche wird über die XML-Dateien 'Requirements' (Benutzeranforderungen) und 'Configuration' (Konfigurationsergebnis) hergestellt. Ein XML-LabCar-Katalog dient als zentrale Informationsquelle für die einzelnen Komponenten. Die Entwicklung einer effizienten und benutzerfreundlichen Benutzeroberfläche ist daher entscheidend für den Erfolg des LabCar-Konfigurators.

Der LabCar-Konfigurator bietet einen umfassenden Funktionsumfang, der sich auf die Simulation und Konfiguration von LabCar-Hardware konzentriert. Kernfunktionen sind die Signalbox, die die Umgebung eines Steuergeräts simuliert, indem sie Ausgangssignale interpretiert und realistische Eingangssignale generiert. Eine Lastbox ermöglicht sowohl Lastsimulation (elektrische Nachbildung von Aktuatoren) als auch Fehlersimulation (Nachbildung von Kabel- oder Steckverbinderfehlern wie Kurzschlüsse oder Unterbrechungen). Der Konfigurator muss das komplexe Problem lösen, aus verschiedenen Möglichkeiten die günstigste Konfiguration von Karten und Piggy-Backs für die vom Kunden gewünschten Signale zu ermitteln. Eine Karte kann mehrere Signale gleichzeitig realisieren, und manche Signaltypen können durch verschiedene Karten simuliert werden. Der Konfigurator muss daher Optimierungsalgorithmen einsetzen, um die optimale Kombination von Hardwarekomponenten zu finden, die die Kundenanforderungen erfüllt und gleichzeitig kosteneffizient ist. Die automatisierte Durchführung und Dokumentation von Tests am LabCar spart Prüfingenieuren Zeit und ermöglicht es, bewährte Testumfänge in zukünftigen Projekten wiederzuverwenden. Diese Funktionen machen den LabCar-Konfigurator zu einem leistungsstarken Werkzeug für die Entwicklung und das Testen von Steuergeräten im Automobilbereich.

Der LabCar-Konfigurator richtet sich an zwei Hauptgruppen von Benutzern: interne ETAS-Mitarbeiter und externe Kunden. Bei den Mitarbeitern liegt der Fokus auf den Verkäufern von LabCars. Der Konfigurator soll sowohl als Hilfsmittel für unerfahrene Verkäufer dienen, die Unterstützung bei der Konfiguration benötigen, als auch als Werkzeug für erfahrene Verkäufer, um den Konfigurationsprozess zu beschleunigen und zu optimieren. Für neue Mitarbeiter bietet er eine wertvolle Möglichkeit, sich mit dem Aufbau und der Struktur von LabCars vertraut zu machen und das Wissen über die verschiedenen Komponenten zu erweitern. Externe Kunden und Interessenten können den Konfigurator nutzen, um sich über das Produkt LabCar zu informieren, einzelne Komponenten zu betrachten, und eigene Konfigurationen zu erstellen. Sie können Signalein- und -ausgänge, Lastnachbildungen und Fehlersimulationen definieren und erhalten Feedback zu ihrer individuellen Konfiguration. Das Verständnis der Kundenanforderungen ist wichtig, um die Benutzeroberfläche des Konfigurators optimal zu gestalten und seine Benutzerfreundlichkeit sicherzustellen. Eine umfassende Analyse der Benutzeranforderungen verschiedener Gruppen ist essentiell, um ein Werkzeug zu schaffen, das von allen Zielgruppen effektiv genutzt werden kann.

Der LabCar-Konfigurator spielt eine wichtige Rolle im Wissensmanagement bei ETAS. Er dient der Umwandlung von implizitem Wissen in explizite Formen. Konkret werden die in den XML-Dateien 'Requirements' und 'Configuration' festgehaltenen Geschäftsobjekte und -prozesse, die bisher oft nur implizit im Kopf von Kunden, Verkäufern und Hardwareexperten existierten, explizit dokumentiert und zugänglich gemacht. Das implizite Wissen von ETAS-Verkäufern wird externalisiert und somit Kunden und anderen Mitarbeitern verfügbar. Neue Verkäufer können durch den Konfigurator im Einarbeitungsprozess unterstützt werden, da sie anhand konkreter Beispiele und dokumentierter Konfigurationen lernen können. Der Konfigurator fördert somit Wissensverteilung, Wissenserwerb und Wissensbewahrung, insbesondere im Falle von Mitarbeiterwechseln. Die Externalisierung von Wissen bildet die Basis für Wissensumwandlung, Wissensverteilung und die Schaffung neuen Wissens – die Grundlage für Innovation. Durch die Nutzung des Konfigurators wird die Effizienz gesteigert und das vorhandene Wissen optimal genutzt. Der Prozess der Wissensgenerierung und -weitergabe wird deutlich verbessert.

Für die Umsetzung des LabCar-Konfigurators stand die Wahl zwischen PHP und Visual Basic zur Diskussion. Letztendlich fiel die Entscheidung auf PHP, da ein Interpreter bereits auf dem Intranet-Server von ETAS installiert war und PHP als leicht erlernbar und frei verfügbar galt. Die Architektur der Anwendung war zunächst unklar, wurde aber im Laufe des Projekts als dreischichtige Architektur definiert: Die Benutzungsoberfläche wird vom Webserver bereitgestellt. Die Anwendungsschicht enthält die Geschäftslogik, die durch das Kernprogramm 'LabCar-Konfiguration' gesteuert wird. Dieses Kernprogramm ist jedoch nicht Teil der vorliegenden Arbeit, sondern wird als Black Box betrachtet. Die Datenschicht umfasst den Zugriff auf bestehende Datenquellen (SAP, Oracle, E-Matrix). Der Datenaustausch erfolgt über eine systemunabhängige XML-Schnittstelle. Diese Architektur ermöglicht eine klare Trennung von Präsentationslogik, Geschäftslogik und Datenhaltung, was die Wartbarkeit und Erweiterbarkeit der Anwendung verbessert. Die Wahl von PHP beeinflusste die Entwicklung und Implementierung der Web-Applikation, insbesondere die Möglichkeiten zur Datenverarbeitung und -darstellung. Die Entscheidung für eine dreischichtige Architektur ermöglichte zudem eine Skalierbarkeit der Anwendung.

Ein wesentlicher Aspekt der technischen Umsetzung ist der Umgang mit Daten. Der LabCar-Konfigurator greift auf Daten aus verschiedenen Systemen zu (SAP, Oracle, E-Matrix), die über eine XML-Schnittstelle angebunden werden. Die XML-Dateien 'Requirements' und 'Configuration' bilden die Schnittstelle zur Benutzeroberfläche. 'Requirements' enthält die vom Benutzer definierten Anforderungen, während 'Configuration' das Konfigurationsergebnis beinhaltet. Zusätzlich wird auf einen XML-LabCar-Katalog zugegriffen, der Informationen und technische Details zu den einzelnen LabCar-Komponenten enthält. Die Bedeutung der Daten wird dabei nicht nur als einfacher Text, sondern unter Berücksichtigung der Semantik übertragen. Dies wird durch eine DTD (Document Type Definition) sichergestellt, die die Datenaustausch-Schnittstelle definiert und einen konsistenten Import/Export ermöglicht. Die Verwendung von XML ermöglicht einen effizienten und flexiblen Datenaustausch zwischen verschiedenen Systemen und Komponenten des LabCar-Konfigurators. Der Einsatz von XML bietet Vorteile hinsichtlich der Datenintegrität und der Interoperabilität verschiedener Anwendungen.

Die Benutzeroberfläche des LabCar-Konfigurators nutzt HTML-Tabellen, die auch verschachtelt werden können ('blinde Tabellen'). Diese Technik ermöglicht eine klare Strukturierung der einzelnen Bereiche. Die visuelle Gestaltung verwendet CSS (styles.css) zur Definition von Klassen und zur Gestaltung von Rändern, Rahmen, Abständen und Hintergrundfarben. Die Darstellung der Konfiguration erfolgt über zwei verschiedene Ansichten: 'Component List' und 'Tree View'. Die Daten für diese Ansichten werden in XML-Dateien gespeichert und mit Hilfe von XSLT-Stylesheets in die jeweilige Darstellung transformiert. XPath wird zur Datenabfrage und -verarbeitung eingesetzt, z.B. um Daten aus verschiedenen XML-Dateien zu kombinieren und zu vergleichen. Die Benutzeroberfläche bietet zwei Eingabemodi: 'Interactive' für weniger erfahrene Nutzer und 'Advanced' für erfahrene Nutzer, die clientseitig Daten aus Tabellenkalkulationsprogrammen importieren können. Diese verschiedenen Ansätze zur Darstellung und Eingabe ermöglichen eine bedarfsgerechte Nutzung des LabCar-Konfigurators für unterschiedliche Benutzergruppen und -kenntnisse. Die Verwendung von etablierten Webtechnologien wie HTML, CSS und XML gewährleistet die Kompatibilität mit verschiedenen Browsern.

Der LabCar-Konfigurator optimiert den Beratungs- und Verkaufsprozess erheblich. Die Definition der Kundenanforderungen an ein LabCar ist oft ein langwieriger Prozess, da Kunden zu Beginn nicht immer genau wissen, welche Signalein- und -ausgänge sie benötigen. Der Konfigurator unterstützt die gemeinsame Erarbeitung der Anforderungen durch interaktive Konfiguration. Der Kunde kann selbständig mit der Definition der Signale experimentieren und erhält sofort Feedback. Dies führt zu einem besseren Verständnis des Kunden für die Möglichkeiten und Grenzen der LabCar-Hardware. Kunden mit Vorkenntnissen können präziser ihre Bedürfnisse formulieren, was zu einer Verkürzung des Beratungsprozesses führt. Der Konfigurator ermöglicht eine effizientere Kommunikation zwischen Kunden und Verkäufern, indem er eine gemeinsame Grundlage für die Diskussion schafft und Missverständnisse reduziert. Er fungiert als Werkzeug, das sowohl den Kunden als auch den Verkäufer unterstützt und den gesamten Prozess strafft und beschleunigt. Die gemeinsame Arbeit an der Konfiguration stärkt die Kundenbeziehung und erhöht die Kundenzufriedenheit.

Sobald der Konfigurator im Internet verfügbar ist, dient er als wertvolle Informationsquelle für Kunden und Interessenten. Sie erhalten umfassende Informationen über das Produkt LabCar, die einzelnen Komponenten, technische Details und Preise. Interessenten können sich selbständig mit der Konfiguration von LabCar-Hardware auseinandersetzen, Signale definieren und die Auswirkungen ihrer Entscheidungen beobachten. Nach der Konfiguration erhalten sie Feedback zu ihrem individuellen LabCar. Dies ermöglicht ein tieferes Verständnis der Funktionen und Möglichkeiten und ermöglicht es Kunden, ihre Bedürfnisse besser zu definieren und zu kommunizieren. Für Kunden mit Vorkenntnissen ermöglicht der Konfigurator eine präzise und effiziente Spezifikation ihrer Anforderungen. Der Konfigurator trägt somit zu einer besseren Kundenzufriedenheit bei, da er Transparenz und Selbstbestimmung im Beschaffungsprozess fördert. Die Möglichkeit zur selbstständigen Exploration des Systems reduziert die Abhängigkeit von direkter Beratung und ermöglicht es potenziellen Kunden, ihre Anforderungen selbst zu evaluieren.

Der LabCar-Konfigurator ist ein mächtiges Werkzeug für das Wissensmanagement bei ETAS und die Mitarbeiterausbildung. Er unterstützt neue Mitarbeiter beim Erlernen des Aufbaus und der Struktur von LabCars. Das System bietet Hilfestellungen bei der Definition von Signalein- und -ausgängen und gibt Feedback zur Konfiguration. Die Visualisierung und Dokumentation der Eingaben und Ergebnisse unterstützen den Lernprozess und bieten eine Grundlage für Diskussionen mit Kollegen. Der Konfigurator ermöglicht den Ausbau des Wissens und die Schliessung von Wissenslücken. Durch die Externalisierung von implizitem Wissen wird der Wissensaustausch innerhalb des Unternehmens verbessert, und wertvolles Know-how bleibt auch bei Mitarbeiterwechseln erhalten. Der Konfigurator unterstützt somit Themen des Wissensmanagements wie Wissensverteilung, Wissenserwerb, Wissensbewahrung und Wissensschaffung und trägt zur Förderung von Innovation bei. Die systematische Dokumentation des Wissens verbessert die Qualität der Arbeit und fördert die Zusammenarbeit im Team.