Software, der Schlüssel zum Fahrzeug der Zukunft

Die Automobilwelt ist in ständigem Wandel begriffen, und in den letzten Jahren lag der Schwerpunkt vor allem auf vernetzten und autonomen Fahrzeugen.

Die Fahrzeuge machen eine große Entwicklung durch, und jeden Tag bieten sie neue Funktionen, sind komplexer und erfordern mehr Sicherheitsmaßnahmen. Erreicht wird dies durch die Integration neuer Dienste und SW-Funktionen. Studien haben bereits ergeben, dass sich die Anzahl der Codezeilen in Fahrzeugen im letzten Jahrzehnt mehr als verzehnfacht hat.

Software übernimmt im Auto immer wichtigere Aufgaben und erleichtert den Datenaustausch mit anderen Verkehrsteilnehmern und der Infrastruktur, die Aktualisierung von Fahrzeugen aus der Cloud und nach und nach auch das autonome Fahren.

Die zunehmende Bedeutung von Fahrzeugsoftware mit der steigenden Anzahl von Codezeilen und der zunehmenden Komplexität der verschiedenen Fahrzeugfunktionen erfordert eine höhere Rechen- und Integrationsleistung.

Diese Evolution der SW-Entwicklungen bewirkt auch eine Evolution und Veränderung der elektrischen und elektronischen Architektur von Fahrzeugen.

Anfänglich handelte es sich um eine verteilte Architektur, bei der es für jeden Dienst oder jede Funktion ein Steuergerät (ECU) gab, das im Fahrzeug installiert war und bei Bedarf Verbindungen mit anderen Steuergeräten herstellte, obwohl es in den meisten Fällen kaum Interaktion zwischen ihnen gab. Jedes dieser Steuergeräte bestand aus einer eigenen Hard- und Software mit einer in den meisten Fällen völlig unterschiedlichen Architektur, die auf die verschiedenen verfügbaren Plattformen zugeschnitten war. Dies führte nicht nur zu einer großen Komplexität und Schwierigkeit bei der Wartung und Lösung von Problemen in Fahrzeugen, sondern auch zu großen Schwierigkeiten bei der Wiederverwendung vieler SW-Entwicklungen zwischen verschiedenen Fahrzeugen oder Herstellern.

Angesichts der zu erwartenden zunehmenden Komplexität wurde mit der Untersuchung alternativer Architekturen begonnen, die die architektonische Entwicklung des Automobils bestimmt haben. Der erste Schritt bestand darin, spezifische Netzwerke mit denjenigen Steuergeräten zu schaffen, die miteinander kommunizieren müssen oder bestimmte Funktionen haben, was eine so genannte domänenzentrierte Architektur darstellt. Die Domain-Steuergeräte sind über den CAN-Bus und eine Ethernet-Verbindung mit den verschiedenen Funktionssteuergeräten verbunden. Diese Architektur unterstützt komplexere Funktionen, bietet mehr Flexibilität und ein schnelleres Kommunikationsnetz.

Für die Zukunft wird an der Definition von Zonenarchitekturen gearbeitet, die die Probleme der Domain-Architektur lösen können, indem sie räumlich nahe beieinander liegende Steuergeräte unter einem einzigen Zonen-Controller gruppieren. Diese Einheit fungiert als Master und verarbeitet alle Daten, die von den verschiedenen Zonen kommen. Die Zentraleinheit und die Steuergeräte sind über eine Ethernet-Verbindung verbunden.

Das Konzept der auf Zonen beruhenden E/A-Architekturen entkoppelt die SW-Funktionalitäten vollständig von der Hardware. Diese Funktionalitäten oder SW-Komponenten können auf ausgelagerten Servern in der Cloud ausgeführt werden, entweder im Zusammenhang mit bestimmten Aufgaben oder auf Anforderung. Dieser Paradigmenwechsel in den Architekturen eröffnet neue Perspektiven und ermöglicht eine nahezu unbegrenzte Anzahl von Optionen.

Ein weiterer Nachteil, der mit der Weiterentwicklung der Architekturen einhergeht, ist die Vielfalt der den einzelnen Steuergeräten verwendeten HW-Plattformen und Betriebssysteme (OS). Dies hat verschiedene OEMs dazu veranlasst, nach neuen Strategien zu suchen, um die Entwicklung zu minimieren und die Übertragbarkeit und Wiederverwendbarkeit der SW zu erhöhen. Diese Strategie besteht in der Schaffung von Abstraktionsschichten, um SW-Entwicklungen zu erreichen, die sowohl von der verwendeten Hardware als auch vom Betriebssystem unabhängig sind, und somit Standardplattformen zu schaffen, die in verschiedenen Fahrzeugen verwendet werden können. Diese Abstraktionsschichten bringen auch andere Vorteile mit sich, wie z. B. die Erleichterung von Neuentwicklungen durch Verringerung ihrer Komplexität und der Entwicklungs- und Integrationszeit sowie die Verringerung des Zeitaufwands für Wartung und Fehlerbehebung. Beispiele hierfür sind Mercedes mit MB.OS, einem datengesteuerten und leicht aktualisierbaren Betriebssystem, das die Verbindung des Fahrzeugs mit der Cloud herstellt, oder Volkswagen mit VW.OS, das einfacher und intuitiver sein wird und die Fernaktualisierung erheblich erleichtert.

Die Welt der Automobilindustrie entwickelt sich ständig weiter, und die Herausforderungen werden in den kommenden Jahren noch zunehmen. Bis vor kurzem schätzte der Vorstandsvorsitzende von Volkswagen, Herbert Diess, dass „Software 90 % der künftigen Innovationen im Automobilbereich ausmachen wird“. Laut Zoran Filipi, dem Vorsitzenden der Abteilung für Automobiltechnik am International Center for Automotive Research der Clemson University, „durchläuft keine andere Branche einen so schnellen technologischen Wandel wie die Automobilindustrie“, und Software spielt bei dieser Revolution eine Schlüsselrolle.

Seit mehr als 18 Jahren arbeitet GMV mit verschiedenen OEMs und Tier-1-Zulieferern zusammen und verfügt daher über solide Erfahrungen in der Entwicklung von Software für die Automobilindustrie. Wir führen Entwicklungen nach den anspruchsvollsten Standards durch, die in der Automobilsoftware erforderlich sind (wie Automotive SPICE CL3) und arbeiten auf verschiedenen Plattformen und Betriebssystemen, was uns erlaubt, Teil des Autos der Gegenwart und des Autos der Zukunft zu sein.

Autor: Beatriz García Navarro