Oprogramowanie – klucz do pojazdu przyszłości

Świat motoryzacji podlega nieustannym zmianom i w ostatnich latach skupia się przede wszystkim na pojazdach połączonych i autonomicznych.

Pojazdy przechodzą ogromną ewolucję, każdego dnia oferując nowe funkcjonalności, charakteryzując się coraz wyższym stopniem złożoności, a także wymagając wdrażania coraz większych oraz bardziej zaawansowanych środków bezpieczeństwa. Wszystko to osiąga się poprzez dodawanie nowych usług i funkcjonalności oprogramowania. Niektóre badania potwierdziły już, że w ciągu ostatniej dekady obecne w pojazdach linie kodu uległy ponad 10-krotnemu pomnożeniu.

Oprogramowanie przejmuje coraz więcej istotnych funkcji w samochodzie, ułatwiając udostępnianie danych innym użytkownikom dróg i infrastrukturze, aktualizację pojazdów z poziomu chmury oraz stopniowe wdrażanie autonomicznej jazdy.

To rosnące znaczenie, jakie oprogramowanie zyskuje w pojeździe, wraz ze wzrostem liczby linii kodu oraz złożonością związaną z poszczególnymi funkcjami pojazdu, wymaga większej mocy obliczeniowej i integracyjnej.

Wspomniana ewolucja w rozwoju oprogramowania pociąga za sobą z kolei ewolucję i transformację w obrębie architektury elektrycznej oraz elektronicznej pojazdów.

Rozpoczęła się ona od architektury rozproszonej, w obrębie której istniała osobna jednostka ECU (Electronic Control Unit) dla każdej usługi lub funkcjonalności, jaka była instalowana w pojeździe, i w razie potrzeby łączyła się z innymi ECU, choć w większości sytuacji rzadko dochodziło do ich wzajemnej interakcji. Każda z tych ECU składała się z własnego sprzętu i oprogramowania z całkiem odmienną – w większości przypadków – i dostosowaną do różnych dostępnych platform architekturą. Nie tylko wynikały z tego duża złożoność oraz trudności w utrzymaniu pojazdów i w rozwiązywaniu ich problemów, ale także powodowało to znaczne utrudnienia w ponownym wykorzystaniu wielu funkcji oprogramowania w różnych pojazdach lub u różnych producentów.

W obliczu rosnącej nieustannie złożoności rozpoczęto prowadzenie badań nad alternatywnymi architekturami, które stopniowo wyznaczyły drogę ewolucji architektonicznej samochodu. Pierwszym krokiem było stworzenie specyficznych sieci z tymi jednostkami ECU, które musiały wzajemnie się ze sobą komunikować lub które mieściły się w obrębie określonych funkcji, tworząc tak zwaną scentralizowaną architekturę domeny. Jednostki ECU domeny łączą się z poszczególnymi funkcjonalnymi jednostkami ECU za pośrednictwem magistrali CAN i łącza Ethernet. Architektura ta obsługuje bardziej złożone funkcje oraz cechuje się większą elastycznością i szybszą siecią komunikacyjną.

Z myślą o przyszłości prowadzone są obecnie prace nad zdefiniowaniem architektur strefowych, dzięki czemu będzie można rozwiązać problemy dotyczące architektury domeny poprzez grupowanie – w ramach jednego kontrolera strefy – jednostek ECU znajdujących się fizycznie blisko siebie. Kontroler ten pełni funkcję głównego elementu służącego do przetwarzania wszystkich danych pochodzących z różnych stref. Jednostka centralna i poszczególne jednostki ECU połączone są wzajemnie ze sobą za pomocą łącza Ethernet.

Koncepcja strefowych architektur E/E całkowicie oddziela funkcje oprogramowania od sprzętu. Te funkcje lub komponenty oprogramowania mogą być wykonywane na zdalnych serwerach znajdujących się w chmurze i dotyczy to zarówno tych związanych z określonymi zadaniami, jak i tych wykonywanych na żądanie. Ta zmiana paradygmatu w architekturze stwarza nowe perspektywy, oferując w zasadzie nieograniczoną liczbę opcji.

Inną niedogodnością, która pojawiła się wraz z całą ewolucją, jaką przechodzą poszczególne architektury, jest różnorodność platform sprzętowych oraz systemów operacyjnych (OS) stosowanych przez każdą z jednostek ECU. Skłoniło to różnych producentów OEM do poszukiwania nowych strategii w celu uproszczenia działań w ramach opracowywanych rozwiązań oraz zwiększenia przenośności i możliwości ponownego wykorzystania oprogramowania. Chodzi o tworzenie poziomów abstrakcji, dzięki czemu otrzymuje się oprogramowanie niezależne zarówno od używanego sprzętu, jak i systemu operacyjnego, a tym samym jest się w stanie uzyskać standardowe platformy, które mogą być stosowane w różnych pojazdach. Te poziomy abstrakcji zapewniają również inne korzyści, takie jak: ułatwienie opracowywania nowych rozwiązań, gdyż zmniejsza się ich złożoność oraz skraca czas ich rozwoju i integracji, a także skrócenie czasu poświęcanego na konserwację i korektę błędów. Niektóre z przykładów możemy zaobserwować w pojazdach marki Mercedes wyposażonych w MB.OS (system operacyjny oparty na danych i łatwo aktualizowalny, który nawiązywać będzie połączenie samochodu z chmurą) czy też w Volkswagenach z systemem VW.OS, który będzie prostszy i bardziej intuicyjny oraz znacznie ułatwi dokonywanie zdalnych aktualizacji.

Świat motoryzacji przechodzi ciągłą ewolucję i podlega nieustannemu rozwojowi, a liczba wyzwań, przed którymi stoi, w najbliższych latach jeszcze się zwiększy. Herbert Diess – piastujący do niedawna urząd prezesa grupy Volkswagen – szacował, że „oprogramowanie stanowić będzie 90% przyszłych rozwiązań z zakresu innowacyjności w branży motoryzacyjnej”. Cytując słowa Zorana Filipi, kierownika Wydziału Inżynierii Samochodowej w Międzynarodowym Centrum Badań Motoryzacyjnych na Clemson University: „żadna inna branża nie doświadcza zmian technologicznych tak szybko jak branża motoryzacyjna”, a oprogramowanie odgrywa w tej rewolucji kluczową rolę.

Od ponad 18 lat firma GMV współpracuje z różnymi producentami OEM i dostawcami poziomu Tier-1, zdobywając bogate doświadczenie w zakresie inżynierii oprogramowania samochodowego, realizując projekty zgodnie z najbardziej restrykcyjnymi standardami stosowanymi w przypadku oprogramowania motoryzacyjnego (jak Automotive SPICE CL3) oraz pracując na różnych platformach i systemach operacyjnych, co pozwala nam być częścią zarówno samochodu teraźniejszości, jak i przyszłości.

Autor(ka): Beatriz García Navarro