Was ist ein softwaredefiniertes Fahrzeug?
Derzeit ist in der Automobilbranche viel von „Software-Defined Vehicles“ (SDVs) die Rede, doch nicht jeder versteht, was damit gemeint ist. Sind nicht bereits alle Fahrzeuge mit Automobilsoftware ausgestattet?
Das tun sie zwar, doch softwaredefinierte Fahrzeuge nutzen Automobilsoftware auf weitaus leistungsfähigere Weise. Die grundlegenden Funktionen softwaredefinierter Fahrzeuge werden durch Software bereitgestellt, die auf fortschrittlichen Hardware-Ressourcen und einem modernen Betriebssystem aufbaut. Im Gegensatz dazu standen in den Fahrzeugen der Vergangenheit zahlreiche einzelne Hardwareblöcke und Sensoren mit festgelegten Funktionen. Softwaregesteuerte Fahrzeuge sind flexibler und besser aufrüstbar, nutzen und teilen Daten und sind mit der Cloud verbunden. Das bedeutet, dass sie im Laufe der Zeit verbessert werden können – ähnlich wie es Kunden von anderen digitalen Geräten erwarten. Außerdem ermöglicht es der Automobilindustrie, über den gesamten Lebenszyklus des Fahrzeugs hinweg mithilfe von Software neue Geschäftsmodelle, Merkmale und Funktionen zu erschließen.
Das mögen auf den ersten Blick keine wesentlichen Unterschiede sein, doch sie sind von enormer Bedeutung und bieten sowohl Fahrzeugherstellern als auch Verbrauchern Vorteile und Chancen. In diesem Blogbeitrag beleuchte ich die entscheidenden Aspekte, die bei der Entwicklung softwaredefinierter Fahrzeuge durch OEMs zu beachten sind.
Softwaregesteuerte Fahrzeuge: Flexibel und aufrüstbar
Funktionen im Zeitverlauf hinzufügen
Ein entscheidender Aspekt softwaredefinierter Fahrzeuge ist ihre Flexibilität und die Möglichkeit zur kontinuierlichen Softwareentwicklung. In der Vergangenheit wurden Fahrzeuge so konzipiert, dass sie beim Verlassen des Fließbands über bestimmte Merkmale und Funktionen verfügten – und das war alles, wozu sie während ihrer gesamten Lebensdauer in der Lage waren. Im Gegensatz dazu erwarten Verbraucher bei ihren Smartphones aktualisierbare Software; sie sind es mittlerweile gewohnt, dass sich die Technologie verbessert und schrittweise neue Funktionen hinzukommen.
Können Sie sich vorstellen, dass Ihr Smartphone einmalig programmiert wäre und nicht mehr mit neuen Funktionen und Features aktualisiert werden könnte? Hersteller wie Tesla sind zwar für ihr autonomes Fahren bekannt, doch noch wichtiger ist, dass sie gezeigt haben, dass die Möglichkeit, Fahrzeuge per Software zu verbessern, für ihre Kunden einen entscheidenden Mehrwert darstellt – im Gegensatz zu früheren Fahrzeugmodellen, bei denen dies nicht möglich war.
Over-the-Air-Updates (OTA)
Ein softwaredefiniertes Fahrzeug bietet eine erweiterbare Softwareplattform, die nach der Produktion kontinuierlich aktualisiert werden kann, um Funktionen und neue Dienste hinzuzufügen, die zuvor nicht vorgesehen waren – und zwar durch Software-Updates. Diese Flexibilität ermöglicht es Automobilherstellern, Dienstleistern und anderen, Fahrzeuge nach der Produktion per Software um Funktionen und Verbesserungen zu erweitern. Für die Verbraucher bedeutet dies ein besseres Nutzererlebnis: Das von ihnen gekaufte Fahrzeug wird verbessert, Probleme werden behoben und es bietet Erfahrungen, an die beim Kauf noch niemand gedacht hatte. Ich sage gerne, dass wir Fahrzeuge so konzipieren müssen, dass sie in Zukunft Funktionen bieten, an die wir heute noch gar nicht gedacht haben. Dazu benötigen wir flexible und aufrüstbare Fahrzeuge, was zunehmend bedeutet, dass neue Funktionen durch Softwareentwicklung bereitgestellt werden.
Over-the-Air-Updates sind ein leistungsstarkes Instrument, das in der Automobilindustrie zunehmend an Beliebtheit gewinnt, insbesondere nach dem Vorbild von Tesla, Mercedes-Benz, Hyundai und anderen Herstellern, die aktiv Software-Updates für ihre Fahrzeuge anbieten. Um diesen schrittweisen Wandel durch Software zu erreichen, muss die zugrunde liegende Hardware zukünftige Over-the-Air-Updates vorwegnehmen und Hardware-Technologie enthalten, die eine Weiterentwicklung nach der Fertigung ermöglicht. Auch wenn viele Erstausrüster möglicherweise noch nicht bereit für eine vollständig offene Technologieplattform sind und aus Gründen der Cybersicherheit Bedenken hinsichtlich der Anbindung an externe Systeme haben, besteht dennoch die Möglichkeit, im Laufe der Zeit Software-Updates durchzuführen, die sich nahtlos in bestehende Fahrzeugsysteme integrieren lassen, sofern das Fahrzeug von vornherein so konzipiert wurde, dass es aktualisierbar ist.
Neue Geschäftsmodelle
Ein zentrales Thema in der gesamten Automobilbranche ist das Verständnis dafür, wie durch aktualisierbare Software neue Geschäftsmodelle und Funktionen erschlossen werden können. Fahrzeugsoftware bietet das Potenzial, Fahrern neue Möglichkeiten zu eröffnen, sei es über das Infotainment-System oder über Fahrzeug-Apps. So ist es beispielsweise mittlerweile kaum noch möglich, Fahrzeuge zu finden, die kein Musik-Streaming anbieten, während diese Integration noch vor wenigen Jahren eine absolute Neuheit war. Softwaredefinierte Fahrzeuge bieten der Automobilindustrie die Flexibilität, auf neue Trends zu reagieren, sobald diese aufkommen, und neue Funktionen anzubieten, die Kunden nachfragen – ähnlich wie sie es von ihren Smartphones gewohnt sind.
Verknüpfung von Fahrzeugen mit Smartphone-Apps
Ein weiteres Beispiel sind vernetzte Dienste (oder Connected-Car-Dienste). Einige moderne Fahrzeuge verfügen über Fahrzeug-Apps, die das Fernverriegeln der Türen, die Standortbestimmung und andere einfache Einstellungen ermöglichen. Eine moderne Softwarearchitektur ermöglicht es Fahrzeugherstellern, vernetzte Dienste um weitaus leistungsfähigere Funktionen zu erweitern – sei es in einer App oder im Infotainment-System. Diese Funktionen können zur Förderung der Fahrerbindung kostenlos angeboten werden, oder die Hersteller können Software bereitstellen und neue Funktionen in Rechnung stellen, um ihre Einnahmequellen zu verbessern. Ob kostenlos oder kostenpflichtig – ein softwaredefiniertes Fahrzeug kann im Laufe der Zeit durch Software, die dem Fahrer und der Branche insgesamt zugutekommt, einen Mehrwert für die Fahrzeuge schaffen.
Softwaredefinierte elektrische und elektronische Fahrzeugarchitektur
Der Wandel hin zu einem softwaredefinierten Fahrzeug ist eng mit der Weiterentwicklung der elektrischen und elektronischen Fahrzeugarchitektur in der Automobilindustrie verbunden. Mit der Weiterentwicklung der Fahrzeugarchitektur eröffnen sich neue, leistungsstarke Möglichkeiten für den Einsatz von Software. Betrachten wir zunächst einige wichtige Hardware-Veränderungen bei softwaredefinierten Fahrzeugen.
Auf der Grundlage moderner Netzwerke
Ein entscheidender Faktor für diese Flexibilität ist die Vernetzung. Ältere Fahrzeuge wurden mit fest verdrahteten Verbindungen nach Netzwerkstandards wie CAN (Controller Area Network) realisiert, bei denen bestimmte Datenquellen bereits bei der Entwicklung fest mit bestimmten Zielorten verknüpft wurden. Dies weist eine Reihe wesentlicher Schwächen auf.
Erstens lassen sich feste Verbindungen nach der Fertigung nicht mehr ändern, sodass neue Funktionen unter Umständen nicht realisierbar sind, da die erforderlichen Systeme möglicherweise nicht zugänglich sind. Zweitens ist die Verkabelung herkömmlicher Fahrzeuge unglaublich schwer: In der Regel sind allein die Kabel der dritt schwerste Bestandteil eines Fahrzeugs! Diese Verkabelung ist zudem schwierig zu verlegen und erfordert umfangreichen körperlichen Aufwand, um dicke Kabelbündel durch die Kanäle im Fahrzeug zu führen. Schließlich ist die Fehlerdiagnose bei diesen Netzwerken schwierig; wenn eines der Kabel ausfällt oder beschädigt wird, beispielsweise durch einen Unfall, kann es schwierig sein, das Problem zu identifizieren, und die Reparatur kann sich als schwierig oder unmöglich erweisen.
Ethernet im Automobilbereich vereinfacht die Fahrzeugentwicklung
Im Gegensatz dazu nutzen softwaredefinierte Fahrzeuge dynamische, moderne Netzwerktechnologien. Neue Standards für Computernetzwerke wie Automotive Ethernet ermöglichen eine flexible, per Software programmierbare Konnektivität der Fahrzeuge, insbesondere im Hinblick auf die wichtigen Informationsquellen, die zum und vom Fahrzeug fließen. SDVs können sich an softwaredefinierten Netzwerken orientieren und diese um zusätzliche Anforderungen ergänzen, die sicherstellen, dass sicherheitskritischer Datenverkehr priorisiert und Ausfallsicherheit gewährleistet wird.
Ethernet ist eine gemeinsam genutzte Ressource, sodass keine Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zwischen verschiedenen Teilsystemen mehr erforderlich sind. Diese Änderung verringert das Gesamtgewicht der Kabel, vereinfacht die Montage und verbessert die Fahrzeugeffizienz. Ethernet erleichtert die Entwicklung und Fehlerbehebung, da sich Fehlerquellen leichter lokalisieren lassen und Probleme besser diagnostiziert und behoben werden können – in manchen Fällen sogar rein softwaregestützt.
Sonatus bietet grundlegende Softwaretechnologien für moderne Netzwerkarchitekturen in unserem vielseitigen Produkt „Sonatus Foundation“, mit dem Verbindungen über den gesamten Lebenszyklus hinweg hinzugefügt, angepasst und verbessert werden können.
Konsolidierte Koexistenz von Hardware und Software
Ein zweiter entscheidender Wandel bei einem softwaredefinierten Fahrzeug besteht darin, die Fahrzeugarchitektur mit Hardware-Rechenkapazitäten weiterzuentwickeln, die die zuvor beschriebene Aufrüstbarkeit ermöglichen. Klassischerweise wurde die Fahrzeugelektronik mit vielen vollständig integrierten einzelnen elektronischen Steuergeräten (ECUs) realisiert, bei denen es sich um physische Hardwarekomponenten und die dazugehörige eingebettete Software handelt, die jeweils eine einzige Funktion ausführen, wie beispielsweise die Steuerung der Fenster, der Klimaregelung oder der Bremsen. Diese Box – oft im wörtlichen wie im übertragenen Sinne eine „Black Box“ – änderte sich während ihrer gesamten Lebensdauer nicht und erfüllte ausschließlich diese eine Funktion. Dieser Ansatz ist nicht nur teuer, schwer und schwer zu verwalten, sondern stellt auch ein Hindernis für die Aufrüstbarkeit und die weitere Entwicklung dar.
Stattdessen kommen bei softwaredefinierten Fahrzeugen weniger, dafür aber stärker konsolidierte Rechenhardwareeinheiten zum Einsatz, die mehrere Aufgaben ausführen – ähnlich wie Ihr Computer oder Ihr Smartphone, auf denen mehrere Anwendungen gleichzeitig laufen. Durch Techniken wie den Einsatz eines modernen eingebetteten Betriebssystems, Virtualisierung, Hypervisoren und Anwendungscontainer können diese Anwendungen die Hardware-Ressourcen gemeinsam nutzen und nebeneinander laufen, ohne sich gegenseitig zu beeinträchtigen. Diese Weiterentwicklung der Softwareplattform vereinfacht die Fahrzeugkonstruktion erheblich, reduziert das Gewicht und die Komplexität der Montage und eröffnet grundsätzlich die Möglichkeit, im Laufe der Zeit neue Funktionen hinzuzufügen.
Durch Konsolidierung lassen sich die Gesamtkosten senken
Ein weit verbreiteter Irrtum ist, dass die Kosten für Fahrzeughersteller steigen werden, wenn sie die erforderliche Technologie integrieren – doch in Wirklichkeit dürfte genau das Gegenteil der Fall sein. Zwar ist bei einem softwaredefinierten Fahrzeug ein höherer Aufwand für die Softwareentwicklung verbunden, und einzelne elektronische Systeme können aufgrund der höheren Rechenleistung teurer in der Implementierung sein, doch die Gesamtkosten für die Hardware im Fahrzeug können sich erheblich reduzieren. Da herkömmliche Fahrzeuge bis zu 150 Steuergeräte (ECUs) enthalten können, um die verschiedenen Sensoren, Sicherheitsanforderungen und Komfortfunktionen zu bedienen, lässt sich durch eine Verringerung der Gesamtzahl der Steuergeräte in Fahrzeugen eine erhebliche Einsparung bei den Hardwarekosten erzielen. Zwar ist die Softwareentwicklung durch Automobilhersteller und ihre Zulieferer komplexer, doch werden die Gesamtkosten (CapEx und OpEx) für die Fahrzeughersteller reduziert.
Datengestützte Innovation bei softwaredefinierten Fahrzeugen
Moderne Fahrzeuge verfügen über Hunderte von Sensoren, die eine riesige Datenmenge aus dem Fahrzeuginneren erzeugen. Zudem erwarten Fahrer eine Vielzahl von Daten, die von außerhalb des Fahrzeugs zu ihnen gelangen, darunter Audio-Streams, Navigationsdaten, Echtzeit-Verkehrsinformationen und – in Zukunft – sogar Kommunikationsdaten von anderen Fahrzeugen in der Nähe oder von der Infrastruktur. Die Herausforderung für die Branche besteht in beiden Richtungen darin, diese enorme Datenmenge zu bewältigen, die die Kapazitäten zur Übertragung über LTE-Netze und zur Speicherung dieser Daten bei weitem übersteigen kann. Laut McKinsey kann ein Auto pro Stunde rund 25 Gigabyte an Daten erzeugen.
Zudem sind nicht alle Fahrzeugdaten gleichermaßen nützlich, wie beispielsweise die wiederholte Meldung „Alle Systeme in System Nr. 723 in Ordnung“ alle 50 Millisekunden. Weitaus nützlicher ist es, Problemmuster zu erkennen, die eine detaillierte Berichterstattung erfordern, um proaktives Handeln oder vorbeugende Wartungsmaßnahmen zu ermöglichen. Dies erfordert Softwarelösungen, die gezielte Fragen zu den Fahrzeugdaten stellen und diese Abfragen schnell verfeinern können. Diese Fähigkeit, detaillierte Abfragen zu Fahrzeugdaten durchzuführen, ist einer der einzigartigen Vorteile von Sonatus Collector AI.
SDVs sind vernetzte Fahrzeuge
Bei all diesen Überlegungen zum Thema Daten besteht das vierte wesentliche Merkmal eines softwaredefinierten Fahrzeugs darin, dass es vernetzt ist. Heutzutage sind Fahrzeuge zunehmend vernetzt, um bestimmte Dienste wie WLAN im Fahrzeug, Streaming-Dienste oder Verkehrsinformationen in Echtzeit bereitzustellen. Diese Integration ist ein guter Anfang, doch erst die kontinuierliche Anbindung an die Cloud ermöglicht die Entwicklung von Funktionen, die ohne sie nicht realisierbar wären.
Die Cloud bietet einen idealen Ort, um die zuvor erwähnten wertvollen Fahrzeugdaten zu erfassen, und verfügt über umfangreiche Rechenkapazitäten – einschließlich künstlicher Intelligenz –, um mithilfe von Software wichtige Muster zu erkennen, die auf zugrunde liegende Probleme hindeuten könnten. Cloud-Systeme sind ein wesentlicher Bestandteil des automatisierten Fahrens (ADAS) und fortgeschrittenerer Formen des autonomen Fahrens, doch dies ist nur einer der vielen Vorteile der Cloud.
Die Cloud bietet zudem eine vielseitige Plattform für die Bereitstellung von Unterhaltungs- und Inhaltsdiensten für Nutzer – ein Trend, der weiter an Bedeutung gewinnen wird, da ein höheres Maß an Fahrautonomie es Fahrern und Mitfahrern ermöglicht, im Rahmen ihres alltäglichen Fahrerlebnisses umfangreichere Nachrichten-, Informations- und Unterhaltungsdienste zu genießen. Die Cloud fördert zudem eine schnellere Entwicklung und Prototypenerstellung von Software. Sonatus arbeitet mit führenden Cloud-Anbietern wie AWS und Google Cloud sowie mit den privaten Clouds von OEMs zusammen, um viele dieser Verbesserungen zu ermöglichen und den Mehrwert zu steigern, den Konnektivität im Vergleich zu den nicht vernetzten Fahrzeugen der Vergangenheit bieten kann.
Ebenso strebt die Branche seit Langem die Verwirklichung der „Vehicle-to-Infrastructure“-Kommunikation an, die das Potenzial bietet, dass Fahrzeuge nahtlos mit ortsfester Infrastruktur wie Ampeln sowie mit anderen Fahrzeugen kommunizieren können, um die Straßennutzung gemeinsam zu optimieren und die Sicherheit zu verbessern.
Ein vernetztes Fahrzeug mit der Möglichkeit, Updates per Funk durchzuführen, bietet zudem unerwartete Vorteile wie eine verbesserte Fahrzeugleistung. Die Nutzung von aus dem Fahrzeug gesammelten Daten in Kombination mit maschinellem Lernen bietet führenden Unternehmen die Möglichkeit, Schlüsselkomponenten im Laufe der Zeit zu optimieren, um kritische Funktionen zu verbessern, die ein breites Spektrum der Fahrzeugleistung und -sicherheit abdecken – darunter die Verbesserung von Traktionsalgorithmen, Batteriealgorithmen, Fahrverhalten, ADAS-Sicherheitsfunktionen und anderen fortschrittlichen Funktionen. SDVs, sofern sie auf erweiterbaren Software-Stacks und einem eingebetteten Betriebssystem basieren, sind in der Lage, diese Verbesserungen im Laufe der Zeit vorzunehmen.
Software-definierte Fahrzeuge sind bereit für „ AI “
Eine der spannendsten neuen Möglichkeiten, die SDVs bieten, ist die leistungsstarke Grundlage, die sie für den Einsatz von künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen in Fahrzeugen schaffen. Der Einsatz von „ AI “ in der Automobilindustrie nimmt derzeit zu, beschränkt sich jedoch bislang größtenteils auf bestimmte Teilsysteme.
Beispielsweise erfordern fortschrittliche ADAS-Systeme und ihr leistungsfähigerer Ableger, das autonome Fahren, umfangreiche „ AI “, um andere Fahrzeuge, Fußgänger und Fahrspurmarkierungen zu erkennen und eine ausgefeiltere Routenplanung durchzuführen. Ebenso können einige Systeme wie die Fahrer- bzw. Insassenüberwachung Ermüdung, Unaufmerksamkeit und Ähnliches beim Fahrer erkennen und setzen dabei zunehmend auf Algorithmen der „ AI “. Natürlich gibt es die cloudbasierte „ AI “ bereits seit einiger Zeit und nutzt die umfangreichen Datenmengen, die SDVs erzeugen können. Dies ermöglicht bestimmte Arten der Datenanalyse in der Cloud, die mit der Erfassung und dem Hochladen weiterer Daten immer umfangreicher wird.
Betrachtet man das Fahrzeug jedoch aus einer breiteren Perspektive, steckt „ AI “ noch in den Kinderschuhen. Das Potenzial von „ AI “ in Fahrzeugen reicht weit über das bloße Hochladen aller Daten in die Cloud hinaus. Chatbots als Assistenten im Fahrzeug sind mittlerweile weit verbreitet und bieten eine erste Ebene der auf „ AI “ basierenden Interaktion mit den Fahrern. Es gibt jedoch noch viel mehr Möglichkeiten, beispielsweise den Einsatz von „ AI “ für eine bessere vorbeugende Wartung und Problemerkennung. „ Sonatus “ hat gezeigt, wie „ AI “ genutzt werden kann, um einen„AI -Techniker“zu schaffen, der Fahrern oder Servicetechnikern hilft, Fahrzeugprobleme proaktiver zu verstehen.
AI kann noch mehr leisten, beispielsweise bessere Analysen. Derzeit werden alle Daten zur Verarbeitung in die Cloud übertragen ( AI ), doch im Laufe der Zeit könnte ein größerer Teil der Datenverarbeitung am Netzwerkrand und im Fahrzeug selbst erfolgen ( AI ), was geringere Kosten und eine schnellere Reaktion auf AI-basierte Analysen ermöglicht. Dies ist ein sich rasant entwickelnder Bereich, der vielversprechende Innovationsmöglichkeiten bietet. Lesen Sie mehr über die Chancen und Herausforderungen beim Einsatz von Fahrzeug AI n in unserem aktuellen Blogbeitrag zu diesem Thema.
Schlussfolgerungen für die Automobilindustrie
Ein softwaredefiniertes Fahrzeug eröffnet die Entwicklung überzeugender neuer Anwendungsfälle und Erlebnisse. Um diese Vorteile zu realisieren, sind jedoch grundlegende Veränderungen erforderlich: Flexibilität und aktualisierbare Software, Konsolidierung der Hardware, optimierte Daten sowie Anbindung an die Cloud. Mit diesen vier entscheidenden Merkmalen erschließen SDVs neue Erlebnisse und neue wertschöpfende Dienste, die zudem Umsatz für die OEMs generieren und sowohl den OEMs als auch den Verbrauchern eine spannende Zukunft bieten können.
Erfahren Sie mehr in den „ Sonatus “-Podcasts
Um mehr darüber zu erfahren, veröffentlicht „ Sonatus “ einen Video- und Audio-Podcast namens„The Garage“, der sich mit fortschrittlicher Fahrzeugtechnologie und der Entwicklung softwaredefinierter Fahrzeuge befasst. In der Folge„Was ist ein softwaredefiniertes Fahrzeug?“ sprechen Jeff Chou, CEO von „ Sonatus “, und ich über SDVs und ihre wichtigsten Merkmale. Den Podcast finden Sie auf unserer Website, auf YouTube, auf Spotify oder bei Apple Podcasts. Abonnieren Sie den YouTube-Kanal von „Sonatus“, um über zukünftige Folgen informiert zu werden.