Qualität dauerhaft sicherstellen
Smart-Home-Services brauchen Smart Testing
Smart-Home-Systeme unterliegen permanenten Veränderungsprozessen: Neue Komponenten werden hinzugefügt und vorhandene laufend aktualisiert. An jeder Stelle des Ecosystems kann eine Änderung zu Störungen im Gesamtsystem führen. Mit Smart Testing können Anbieter die Qualität ihres Smart-Home-Systems dauerhaft sicherstellen.
Bild: Oliver TjadenUm auf dem Markt erfolgreich zu sein, müssen Smart-Home-Produkte einfach zu verbinden und zu bedienen sein. Die Anwender möchten den Ein-Knopf drücken, und das Gerät soll sofort eingebunden sein und funktionieren. Zusätzlich müssen die Geräte miteinander harmonieren und die gleiche Sprache sprechen: jetzt und künftig. Auch Datenschutz und -sicherheit stehen im Fokus der Produktentwicklung. Denn für Verbraucher ist es entscheidend, dass ihre personenbezogenen Daten bei allen Anwendungen geschützt sind. Auf der anderen Seite kommt es auf eine übergreifende Vernetzung von Produkten, Services und Daten über offene Schnittstellen (APIs) und Cloud an. Erst das Zusammenspiel von Apps oder Bedienpanels, Gateways und cloudbasierten Diensten ermöglicht die smarten Services. Das kontinuierliche Aktualisieren dieser Softwarekomponenten darf bei den Anwendern aber nicht zu Problemen führen. Probleme und Fehler im Zusammenspiel der Komponenten müssen identifiziert werden, bevor der Kunde sie wahrnimmt. Dabei stellt die stetig steigende Komplexität der Systeme durch immer mehr miteinander verbundene Geräte und Schnittstellen die Hersteller vor Herausforderungen. Hinzu kommt: Ecosysteme für Smart Homes sind auch ein Ausgangspunkt, um datengetriebene Geschäftsmodelle zu etablieren. So entsteht zurzeit eine neue Plattformökonomie rund um das Thema Smart Home. Die Integration der neuen Geschäftsprozesse, die auf Datenaustausch und Analyse basieren, ist ebenfalls auf das korrekte Zusammenspiel des Ecosystems angewiesen. Einfachheit, Sicherheit und Interoperabilität1, also die Fähigkeit von Geräten, Systemen oder Anwendungen, Information auszutauschen und die ausgetauschte Information zu verwenden, sind ein Muss von Smart-Home-Anwendungen für Verbraucher ebenso wie aus Herstellersicht. Dieses Zusammenwachsen von Technologien und die übergreifende Zusammenarbeit zwischen Produktherstellern gelten als entscheidende Schlüsselfaktoren im Wettbewerb.2
Was macht das Testing von SmartHome-Services herausfordernd?
Da Smart Home eine Anwendungsdomäne von IoT ist, lassen sich dessen Komponenten auch als vereinfachte generische IoT Architektur darstellen. IoT-Anwendungen und im speziellen Smart-Home-Systeme bestehen aus vielen einzelnen Bausteinen, die oft unabhängig voneinander entwickelt werden. Nur wenn alle beteiligten Systeme und Komponenten - von den Geräten und ihren Sensoren über Gateways und Devices, Apps und Websites, Backend-Systemen und Übertragungsprotokolle - gemeinsam betrachtet und überprüft werden, lässt sich Qualität sicherstellen. Dazu muss eine entsprechende Automatisierungsarchitektur Benutzeraktionen in allen beteiligten Systemen automatisiert durchführen und auch Ergebnisse verifizieren können. Folgende Komponenten können z.B. automatisiert bedient und die Ergebnisse verifiziert werden:
- • User-Interfaces wie Apps, Websites oder Sprachdienste
- • Smarte Geräte durch das Drücken von Tasten, Einstellungen über Regler, Überprüfen durch Ablesen von Geräte-Displays
- • Sammeln und Auswerten von Informationen aus Gateways, Kommunikation zwischen den beteiligten Systemen und über Schnittstellen angebundene Systeme.
Darüber hinaus ist es nur mit automatisierten und konfigurierbaren Abläufen möglich, die unzähligen Kombinationen sich ändernder Geräte-Firmware, weiterentwickelte Software, neue App-Versionen und integrierte Cloud-Services zu testen:
- • Interoperabilität als Fundament für die Services ist nicht nur das Zusammenspiel zwischen den Devices und dem Gateway. Auch über APIs eingebundene Services (works with) und Partnersysteme gehörten dazu.
- • Werden echte IoT-Devices bzw. Smart-Home-Geräte anstelle von Simulatoren benutzt, können auch reale Bedingungen hergestellt werden, z.B. vergleichbar jenen, die der Kunde auch bei sich zu Hause vorfindet. Umgebungsbedingungen können darüber hinaus gezielt verändert werden, um Geräte und Kommunikationsverhalten zu verifizieren. Einflüsse und Effekte, wie sie in einer echten Infrastruktur vorkommen, können somit analysiert werden.
- • Aktionen der Benutzer mit unterschiedlichen User-Interfaces automatisiert.
So funktioniert die Smart-Testing-Plattform
Smart Testing heißt kontinuierlich und automatisiert viele verschiedene Testszenarien für verbundene Geräte und Systeme auszuführen und auszuwerten. Die TÜV Rheinland Smart Testing-Plattform integriert und verifiziert dafür alle erforderlichen Geräte, Protokolle, Schnittstellen, Systeme und User Interfaces.
Bild: TÜV Rheinland AGBaustein 1: Integration und Automatisierung
Die Plattform bietet alle notwendigen Funktionen zum Automatisieren von Testfällen. Möglich wird dies mit einer eigens dafür entwickelten Sprache, die sicherstellt, Testfälle, Testdaten und Konfigurationen unabhängig voneinander zu verwalten. Zusätzlich können weitere notwendige Technologien in das System integriert und einfach benutzt werden. Dazu gehören Web und Apptest-Frameworks, z.B. Appium, Selendroid, Selenium, Applikationsprotokolle wie HTTP, JMS, LDAP, SQL, CoAP, MQTT oder ADB, Datenformate wie XML, JSON, CSV sowie Transportprotokolle wie IP, ZigBee oder Telnet. Mit diesem Baustein werden Softwarefunktionen für die Verifikation von Nutzer und Businessprozessen implementiert. Dazu zählen Algorithmen zur Bild- und Tonerkennung oder eine inhaltliche Überprüfung von Daten im Rahmen der Testdurchführung. Ziel ist es herauszufinden, ob das getestete oder ein angebundenes System die richtigen Daten für diesen automatisierten Prozess liefert.
Baustein 2: Elektroniksteuerung und -messung:
Dieser Baustein ermöglicht das Interagieren mit den smarten Geräten wie ein Anwender. Tasten können automatisiert bedient werden, um Pairing-Prozesse durchzuführen oder Einstellungen vorzunehmen. Es können zur Überprüfung eines Tests auch Displays von smarten Geräten ausgelesen und an den Automaten übermittelt werden. Damit Sensoren im Rahmen einer Testdurchführung aktiviert werden, lassen sich auch Umgebungszustände verändern. So lässt sich z.B. Strom schalten, Lichtquellen kontrollieren oder Rauch für Rauchmelder produzieren. Zusätzlich können auch Sensoren, die für die Observation von smarten Geräten integriert sind, ausgelesen werden. Möglich ist dies z.B. für Lichtsensoren zum Messen von Aktionen wie Farbwechsel, Dimmen, Moods von intelligenten Leuchtmitteln.
Baustein 3: Smart-DevicesAutomatisierungsmodule
Dabei handelt es sich um einen standardisierten Ansatz für Design und Produktion der Smart-Device-Module, die alle Funktionen zum Bedienen, Umgebungszustände und Messen beinhalten. CAE-Methoden ermöglichen die gesamte Automatisierungsstruktur auf dem Computer als Modelle zu planen und zu testen. Basierend auf den Modellen werden die Komponenten im Anschluss aus Standardteilen, 3D-Druck oder anderen Fertigungsmethoden zusammengefügt. Ausschlaggebend für diese Vorgehensweise sind die Skalierbarkeit sowie eine kostengünstige und einfach anzuwendende Produktion.
Baustein 4: Reporting und Analytics
Kern ist ein in die Automatisierung integriertes Test-Reporting- und -Management. Alle Informationen zur Testdurchführung werden automatisiert gesammelt und ausgewertet. Darüber hinaus ist eine Open-Big-Data-Anwendung zum Sammeln, Verarbeiten, Speichern und Analysieren aller Arten von Daten integriert. Hier werden weitere Infrastrukturdaten, die Einfluss auf das Verhalten des getesteten Systems haben können, analysiert. Die Plattform kann somit Anforderungen im Bereich Datenanalyse und künstliche Intelligenz zur Unterstützung aller Arten von Anwendungsfällen für Operationen und Support abdecken.
Fazit
Smart Testing kann von Smart-Home-Ecosystem-Herstellern und -Anbietern als letzte Stufe zum Testen von Use Cases eingesetzt werden. Dabei werden Testkataloge für Nutzer und Businessprozesse automatisiert und in einer realen Betriebsumgebung durchgeführt. Ziel ist es, Probleme zu identifizieren, die in den im Entwicklungsprozess so nicht zu finden waren, da auch oft erst in der Ende-zu-Ende-Umgebung alle Systeme zur Verfügung stehen. Dafür wird oft nur wenig Zeit vorgesehen. Deshalb hilft hier Automatisierung, eine vollständige Testabdeckung zu erreichen. Smart Testing ist besonders sinnvoll, wenn es bereits während der Entwicklung von Gateway-Software, Apps, Backend-Services oder Device-Firmware eingesetzt wird. Dabei braucht nicht das komplette Ende-zu-Ende-Ecosystem zur Verfügung zu stehen, um zu automatisieren. Da Test- und Konfigurationsdaten von den Testfällen getrennt sind, können die gleichen automatisierten Prozesse in unterschiedlichen Umgebungen verwendet werden. Tests werden dann an den Systemgrenzen mit Traces, ausgetauschten Daten oder über APIs verifiziert. Die Testkataloge werden so selbst zum Teil des Entwicklungsprozesses. Agile Entwicklungsmodelle werden mit Continious Testing und Test Driven Development unterstützt.
1 www.digitaleurope.org
2 KOTSCHI CONSULTING "Global Smart Home
Experts Monitor 2018 - Phase B"
Smart-Home-Systeme unterliegen permanenten Veränderungsprozessen: Neue Komponenten werden hinzugefügt und vorhandene laufend aktualisiert. An jeder Stelle des Ecosystems kann eine Änderung zu Störungen im Gesamtsystem führen. Mit Smart Testing können Anbieter die Qualität ihres Smart-Home-Systems dauerhaft sicherstellen.
Bild: Oliver TjadenUm auf dem Markt erfolgreich zu sein, müssen Smart-Home-Produkte einfach zu verbinden und zu bedienen sein. Die Anwender möchten den Ein-Knopf drücken, und das Gerät soll sofort eingebunden sein und funktionieren. Zusätzlich müssen die Geräte miteinander harmonieren und die gleiche Sprache sprechen: jetzt und künftig. Auch Datenschutz und -sicherheit stehen im Fokus der Produktentwicklung. Denn für Verbraucher ist es entscheidend, dass ihre personenbezogenen Daten bei allen Anwendungen geschützt sind. Auf der anderen Seite kommt es auf eine übergreifende Vernetzung von Produkten, Services und Daten über offene Schnittstellen (APIs) und Cloud an. Erst das Zusammenspiel von Apps oder Bedienpanels, Gateways und cloudbasierten Diensten ermöglicht die smarten Services. Das kontinuierliche Aktualisieren dieser Softwarekomponenten darf bei den Anwendern aber nicht zu Problemen führen. Probleme und Fehler im Zusammenspiel der Komponenten müssen identifiziert werden, bevor der Kunde sie wahrnimmt. Dabei stellt die stetig steigende Komplexität der Systeme durch immer mehr miteinander verbundene Geräte und Schnittstellen die Hersteller vor Herausforderungen. Hinzu kommt: Ecosysteme für Smart Homes sind auch ein Ausgangspunkt, um datengetriebene Geschäftsmodelle zu etablieren. So entsteht zurzeit eine neue Plattformökonomie rund um das Thema Smart Home. Die Integration der neuen Geschäftsprozesse, die auf Datenaustausch und Analyse basieren, ist ebenfalls auf das korrekte Zusammenspiel des Ecosystems angewiesen. Einfachheit, Sicherheit und Interoperabilität1, also die Fähigkeit von Geräten, Systemen oder Anwendungen, Information auszutauschen und die ausgetauschte Information zu verwenden, sind ein Muss von Smart-Home-Anwendungen für Verbraucher ebenso wie aus Herstellersicht. Dieses Zusammenwachsen von Technologien und die übergreifende Zusammenarbeit zwischen Produktherstellern gelten als entscheidende Schlüsselfaktoren im Wettbewerb.2
TÜV Rheinland AG
Dieser Artikel erschien in GEBÄUDEDIGITAL 2 2019 - 07.03.19.Für weitere Artikel besuchen Sie www.gebaeudedigital.de
