Pictures of the Future      Herbst 2005

Software tanken

Die Autoindustrie hat einen neuen, offenen Standard entwickelt, mit dessen Hilfe unterschiedliche Fahrzeugkomponenten eine einheitliche Sprache sprechen sowie kostengünstig kombiniert und erweitert werden können. Siemens steuert darüber hinaus eine passende Software-Architektur für das Infotainment im Auto bei.

Die Sekundenbruchteile vor einem Unfall könnten künftig lebensrettend sein – die unterschiedlichen elektronischen Systeme könnten in dieser Zeit die Situation möglichst exakt bewerten, sich schnell noch beraten und dann die richtigen Maßnahmen einleiten. Ein Beispiel, wie das in wenigen Jahren aussehen könnte: Bei einem Auto platzt ein Reifen. Das Radarsystem im nachfolgenden Fahrzeug erkennt, dass sich der Abstand schnell drastisch verringert. Sensoren melden, dass das Fahrzeug ins Rutschen gerät, das Bremssystem versucht, die Kontrolle wiederzuerlangen, die Sicherheitsgurte werden gestrafft, eine Steuereinheit bereitet den Airbag zur Zündung vor, und das GPS-Navigationssystem überträgt eine Notfallmeldung, so dass die nächsten Fahrzeuge wissen, dass sie ebenfalls stark abbremsen müssen. Damit dieser Ablauf koordiniert werden kann, braucht ein Auto nicht nur High-tech-Sensoren, Regler und leistungsfähige Prozessoren. Diese Komponenten müssen auch schnell und zuverlässig miteinander kommunizieren – was nur über einen entsprechenden Standard geht. Mit der Automotive Open System Architecture, kurz Autosar, wird es ab Ende 2006 eine Plattform mit standardisierten Schnittstellen für Softwarekomponenten und Betriebssysteme geben. Siemens VDO Automotive (SV) ist einer der Treiber dieser Entwicklung.

Ein solcher offener Standard für wichtige Fahrzeugkomponenten wird aus mehreren Gründen dringend gebraucht. Infolge drastisch gesunkener Preise für Speicherchips entstanden neue Möglichkeiten, immer mehr Funktionen von elektromechanischen auf rein elektronische Systeme beziehungsweise deren Software zu übertragen (siehe Pictures of the Future, Herbst 2004,  Fakten und Prognosen). Systeme wie die dynamische Stabilitätskontrolle, die automatische Spurhaltung oder künftig Drive-by-Wire werden in der Autoindustrie eine immer größere Rolle spielen. Zugleich werden bereits etablierte Systeme kontinuierlich verbessert, um dem Autofahrer mehr Komfort, Leistung und Sicherheit bieten zu können.

Heute bringt aber praktisch jedes System seinen eigenen Mikroprozessor und seine spezifische Software mit – was dazu führt, dass in einigen Oberklasse-Modellen rund 80 elektronische Steuereinheiten stecken. Wenn solche elektronischen Assistenten verstärkt eingesetzt werden, steigen Zeitaufwand und Kosten für die Adaption der Software von einer Modellgeneration zur nächsten oder von einer Modellreihe auf eine andere exponentiell an. "Natürlich wollen wir neue Funktionen implementieren, sobald sie verfügbar sind – aber das muss so kostengünstig wie möglich geschehen", sagt Prof. Harald Heinecke, Leiter der BMW Car IT, einem auf IT-Lösungen und Software-Entwicklung spezialisierten BMW-Tochterunternehmen. Heinecke war früher zudem Sprecher der Autosar-Entwicklungsgemeinschaft.

Die Autosar-Plattform wird von Automobilherstellern aus aller Welt und ihren Zulieferern sowie weiteren – insgesamt etwa 70 – Partnern erarbeitet. Auf ihr können künftige Fahrzeuganwendungen modular implementiert werden. "Mit einer klaren Infrastruktur – das heißt, der Architektur und den standardisierten Schnittstellen – sowie den Regeln zum Schreiben der dazu nötigen Software bildet Autosar die Grundlage für eine kostengünstige und praxisgerechte Integration und Übertragbarkeit von Funktionen", erklärt Reinhold Achatz, Leiter der Abteilung Software and Engineering bei Siemens Corporate Technology, die eine wichtige Rolle beim Design der Architektur von Autosar übernommen hat. "Einfachere Integration und Übertragbarkeit von Funktionen" bedeutet beispielsweise, dass eine vorhandene Software zur Steuerung der Motorelektronik auch nahtlos in ein Modul zum Energiemanagement integriert werden kann. Die Kosten für eine Modifikation der Software entfallen – die Effizienz steigt. Oder ein Autohersteller kann, wenn ein Zulieferer eine verbesserte Software für die Steuerung der Motorelektronik herausbringt, die alte Software im nächsten Modell einfach ersetzen. Er kann dieses Update seinen Kunden auch zum Nachrüsten anbieten – ohne dass er die Software groß ändern muss. "Der Vorteil von Autosar und das Neue ist, dass damit Funktionen zwischen Zulieferern ausgetauscht werden können, während gleichzeitig die Integration vereinfacht und die Kosten niedrig gehalten werden", fasst Heinecke zusammen.

Das Rad nur einmal erfinden. Neben den Herstellern werden auch die Zulieferer von Autosar profitieren: Wenn etwa zwanzig Zulieferer zwanzig verschiedene Programme für ein ABS-System entwickeln, dann besteht die Gefahr, dass das Rad sozusagen mehrfach neu erfunden wird. Wenn aber die Standards eines Bremssystems allgemein bekannt sind und die Werkzeuge für die Software-Entwicklung standardisiert sind, kann der Zulieferer seine Ressourcen auf echte Innovationen konzentrieren. Darüber hinaus können Zulieferer auch besser zusammenarbeiten, um so Kosten zu sparen und ihre Kompetenz besser zu nutzen. Experten sind sich einig, dass dank Autosar neue und bessere Technologien schneller auf den Markt kommen und dem Kunden einen höheren Mehrwert bringen werden.

Wenn Autosar 2006 fertig sein wird, beginnt in der Automobilindustrie eine sanfte, aber tief greifende Veränderung. Durch die Standardisierung werden Entwicklung, Einführung, Erweiterung und Austausch von Software-Komponenten in Automobilen stark beschleunigt. Die Software wird wieder verwendbar – und dadurch weniger fehleranfällig, zuverlässiger und preisgünstiger.

Zunächst wird Autosar auf Basisfunktionen beschränkt sein – vergleichbar mit Atmung und Herzschlag beim Menschen, doch später soll die Plattform auch Funktionen wie Navigation, Kommunikation und Unterhaltung umfassen. Diese höheren Funktionen – die fünf Sinne, um im Bild zu bleiben – werden ebenfalls verknüpft, zuerst untereinander und dann mit der gesamten Autosar-Plattform. In einem ersten Schritt hat Siemens VDO die Top Level Architecture (TLA) entwickelt, eine Art Plug-and-play-Struktur, mit der sich Infotainment-Systeme unterschiedlicher Hersteller automatisch erkennen und sich entsprechend dem technologischen Fortschritt aufrüsten oder austauschen lassen.

Die Grundidee von TLA ist einfach, erläutert Günter Hauptmann, Mitglied des SV-Vorstands: "Grundsätzlich gibt es zwei Arten von Produkten in Autos: die, die sich nicht verändern und die, die es tun. Im ersten Fall sprechen wir von einer Lebensdauer von fünf bis sieben Jahren. Im zweiten Fall liegt sie eher bei sechs bis zwölf Monaten. TLA bietet eine Architektur, mit der diese schnelllebigen Produkte während der gesamten Lebensdauer des Autos nachgerüstet werden können. Damit geben wir dem Verbraucher die Möglichkeit, in seinem Auto das gleiche, moderne Service-Niveau zu genießen wie zu Hause oder im Büro."

Online beim Einsteigen. Aber die Vision, die SV von der automobilen Zukunft hat, geht noch weiter. Heute ist schon eine relativ einfache Aufgabe wie die Suche nach einem mexikanischen Restaurant in der näheren Umgebung eine ziemliche Herausforderung. TLA eröffnet hier ganz neue Möglichkeiten. "Wir sind überzeugt, dass man in absehbarer Zukunft online sein wird, sobald man in sein Auto einsteigt", sagt Dr. Anton Mindl, Leiter Infotainment Systeme bei Siemens VDO. TLA basiert auf Java (einer flexiblen Sprache mit offenem Standard), der Open Service Gateway Initiative (einem Standard, der es Geräten ermöglicht, sich auf Plug-and-play-Basis zu erkennen) und einer eigenen Bedienoberfläche. Damit wird TLA nicht nur neue Formen der Kommunikation ermöglichen – z.B. zwischen den Systemen im Auto und einem Restaurant – sondern auch neue Geräte unterstützen, die auf die automobile Umgebung zugeschnitten sind.

Robert Simon, Entwicklungsleiter der TLA-Plattform bei Siemens VDO, erwartet, dass Autofahrer ihren Wagen in naher Zukunft einfach verbal nach Namen und Ort des nächsten mexikanischen Restaurants fragen können (siehe  "Mein Auto versteht mich"). Das Navigationssystem wird den Fahrer nicht nur dorthin dirigieren, sondern auch gleich einen Parkplatz und einen Tisch reservieren. "Das ist nicht besonders schwer umzusetzen", meint Simon. "Wir haben es fast schon geschafft. Was noch fehlt, ist ein Service-Provider und ein System, das die Informationen während der Fahrt so darstellt, dass es der Fahrer gefahrlos nutzen kann."

Hauptmann und viele seiner Kollegen bei Siemens VDO sind sich einig, dass der modulare Ansatz von TLA letztlich auch Infotainment-Systeme in die Autosar-Umgebung einbinden wird. Dann könnten visionäre Dienste, wie die Einblendung von laufend aktualisierten Navigationshinweisen in die Windschutzscheibe, mit sicherheitsrelevanten Meldungen kombiniert werden – sogar von anderen Autos. Dann könnte ein Auto in der Tat eine Notfallmeldung an das Infotainment-System des nachfolgenden Fahrzeugs senden, etwa dass ein Reifen schlagartig Druck verliert – und auf diese Weise dem Fahrer die Zeit geben, einen schweren Unfall gerade noch zu vermeiden.
                                                                                                               Arthur F. Pease