Transformation erfindet das Auto neu

Der digitale Wandel beschäftigt nicht nur die Hersteller, sondern auch die Zulieferer. Sie sind ein wichtiger Teil bei der Vernetzung von Fahrzeugen. Das Beispiel des VW ID 3 – und Teil drei unserer Serie.

Das Serverkonzept von Continental Auto­motive Systems dient als zentrales Element für die Umstellung auf eine dienstorientierte Elektronikarchitektur. Volkswagen nutzt den Hochleistungsrechner als ICAS1 für die ID-Baureihe. Premiere feierte er im ID 3.

Mit zunehmender Fahrzeug-Digitalisierung verändert sich nicht nur die Herangehensweise von Herstellern – VW spricht beispielsweise davon, digitaler Mobilitätsanbieter zu werden –, sondern auch die Rolle der Zulieferer. «Wir sind längst auch ein Softwareunternehmen», sagt Matthias Klauda, Bereichsvorstand Forschung und Entwicklung bei Bosch. Der weltweit umsatzstärkste Automobilzulieferer beschäftigt mehr als 30 000 Softwareentwickler, 14 000 davon in der Mobilitätssparte. Es werden Kompetenzen aus den Bereichen Software-, Elektrik- und Elektronikentwicklung vereint, um durchgängige Elektrik/Elektronik- beziehungsweise IT-Architekturen leichter und schneller umzusetzen. Jüngste Entwicklung ist eine Zusammenarbeit von Bosch mit Microsoft zur nahtlosen Vernetzung von Auto und Cloud. Micro­soft kooperiert schon seit Längerem mit VW.

Auf diesem Weg steht Bosch nicht alleine da. Weltweit rüsten sich die Industrie und die Zulieferer für das Rennen der Digitalisierung. Denn: «Wir befinden uns in einer Übergangsphase. Vor allem die deutschen Hersteller haben den Anspruch, eigene Softwarekompetenz zu entwickeln. Aber es besteht nach wie vor eine gewisse Abhängigkeit von den Zulieferern», sagt Stefan Bratzel, Direktor des Center of Automotive Management. Dies ist mitunter ein Grund dafür, dass 2020 von den 100 grössten Autozulieferern 18 aus Deutschland stammen. Unter den Top Fünf stehen mit Bosch, Continental und ZF drei deutsche Firmen.

Continental hat einen der beiden Zentralcomputer für den VW ID 3 entwickelt. Der In-Car-Application-Server 1 (ICAS 1) ist ein vollvernetzter Hochleistungsrechner und stellt den zentralen Datenknotenpunkt und die Verbindungsstelle zwischen Auto und digitaler Welt dar. Sein Hauptmerkmal ist neben einem Vielfachen an Rechenleistung klassischer Systeme die konsequente Trennung von Hard- und Software. Vereinfacht gesagt: Wo früher für höchstmögliche Individualisierungsmöglichkeiten alles mittels Plug and play geschah, der Massagesitz also nicht nur die Mechanik und das Steuergerät, sondern auch gleich die Software beinhaltete, wird diese heute zentral verarbeitet. Mit dem Resultat, dass es in Zukunft weniger Steuergeräte braucht, aber auf sämtliche Bereiche eines Fahrzeuges drahtlos zugegriffen und auch Software von Drittfirmen integriert werden kann. Sebastian Fillenberg, Leiter Kommunikation Fahrzeugvernetzung bei Continental, erklärt diesen für Volkswagen grundlegend neuen Ansatz, die Technik dahinter und die Schwierigkeiten, die es gab.

AUTOMOBIL REVUE: Die Automobilbranche durchläuft den grössten digitalen Wandel ihrer Geschichte. Was wird alles auf uns zukommen?

Sebastian Fillenberg: Tatsächlich findet derzeit ­eine Entwicklung statt, die sich als Revolution unter der Haube bezeichnen lässt. Im Zuge der Digitalisierung und Vernetzung wandelt sich das Fahrzeug von einem geschlossenen in ein offenes System und geht damit in Teilen einen ähnlichen Weg wie Laptop und Smartphone. Nutzer können neue Funktionen auch Jahre nach dem Kauf in ihr Auto laden. Andererseits kann der Hersteller dafür sorgen, dass die Software eines Fahrzeugs auf dem neusten Stand und zum Beispiel bestmöglich gegen Hackerangriffe geschützt bleibt.

Ein Problem beim Smartphone ist, dass es nach einer gewissen Zeit nicht mehr mit Updates versorgt wird. Einerseits, weil die Hardware für die neuen Betriebssysteme zu schwach wird, andererseits, um stets neue Geräte verkaufen zu können. Wie verhält sich das beim Auto?

In der Autoindustrie haben wir bezüglich Software einen Zyklus von 17 Jahren: Zwei Jahre Entwicklung, fünf Jahre, in denen sich das Fahrzeug in Produktion befindet und zehn Jahre Software­wartung. Während des gesamten Zeitraums wird Software entwickelt und aktualisiert. Es ist nicht ausgeschlossen, dass bei einem genügend grossen Markt – Stichwort Oldtimer – nach Abschluss dieses Zyklus weitere Aktualisierungen zum Beispiel von Drittfirmen zur Verfügung gestellt werden.

Was sind die Voraussetzungen an aktuelle Fahrzeuge, um Technologien wie Over-the-Air-Updates überhaupt implementieren zu können?

Grundsätzlich muss das gesamte Fahrzeugsystem darauf ausgelegt sein, neue Softwarefunktionen, aber auch Softwareaktualisierungen über die Luftschnittstelle empfangen, verifizieren und installieren zu können, ohne dass dabei die Fahrtüchtigkeit oder gar die Sicherheit gefährdet würden. Zunächst muss also der Grad an Vernetzung hoch genug sein, um mit genügend hoher Bandbreite zu kommunizieren und Daten empfangen zu können. Ist ein Updatepaket empfangen, muss es im Fahrzeug zwischengespeichert und über Sicherheitsverfahren geprüft werden, ob es sich um ein legitimes Update handelt. Erst dann kann die eigentliche Installation erfolgen. Dabei ist entscheidend, dass ­eine neue Funktion nicht bereits vorhandene Funktionen beeinträchtigt, indem sie beispielsweise an einer bestimmten Stelle eine zu hohe Rechenleistung beansprucht. Deshalb ist es wichtig, die Architekturen entsprechend zu gestalten und auf zentrale, leistungsfähige Rechner zu setzen.

All das erfordert unweigerlich einen massiven Datendurchsatz. Wie wird dieser erreicht?

Durch eine immer grössere Zahl softwarebasierter Funktionen im Fahrzeug steigt der Bedarf an Rechenleistung und effizientem Datenaustausch. Bisherige Elektrik/Elektronik-Architekturen, die auf vielen verteilten Recheneinheiten basieren, sind diesen Ansprüchen nicht mehr gewachsen. Die Software moderner Fahrzeuge umfasst bis zu 100 Millionen Programmzeilen, die von vielen verschiedenen Unternehmen entwickelt werden und miteinander in ein Gesamtsystem integriert werden müssen. Automobilhersteller weltweit stellen deswegen sukzessive auf zentralisierte Architekturen um, die auf wenigen leistungsfähigen Rechnern aufbauen. Dieser Wandel ist im hochkomplexen Fahrzeugumfeld eine Mammutaufgabe, bei der ­eine Lernkurve durchschritten werden muss.

Einen dieser leistungsfähigen Rechner hat Continental für VW geliefert. Gerade beim ID 3 kämpfte man allerdings lange mit Problemen.

Mit dem sogenannten ICAS 1 liefern wir ein zentrales Steuergerät für die ID-Baureihe. Der ICAS 1 integriert Funktionen aus verschiedenen Domänen und fasst Aufgaben aus mehreren traditionell separaten Steuergeräten zusammen. Damit verantwortet er nicht nur Funktionen aus der Body-Control-Domäne wie Fahrzeugzugang, Lichtsteuerung oder beschleunigt Ladevorgänge durch die Plug- and-charge-Funktion, sondern sorgt beispielsweise auch für Cybersicherheit. Als Gateway stellt der ICAS 1 einen zentralen Datenknotenpunkt im Fahrzeug und die Brücke zur digitalen Welt dar. Das bedeutete bei der Entwicklung einen bisher ungewohnt hohen Projektumfang, vor allem in der Software. Ein High-Performance-Computer wie unser ICAS 1 umfasst zirka 20 Millionen Programmzeilen. Das ist ein Vielfaches von klassischen Steuergeräten, deren Softwareumfang typischerweise im Bereich von 200 000 bis 400 000 Programmzeilen liegt. Sorgfältiges Testen und die Sicherstellung einer reibungslosen Funktionalität machen den Löwenanteil der Entwicklung aus.

Nebst dem Umfang lag die Herausforderung also vor allem im Umgang mit der Komplexität?

Der ICAS 1 bedient 68 Elektronikschnittstellen und sorgt dafür, dass Elektroniken synchron spielen und im Takt bleiben. Gerade bei einer Fahrzeugplattform, die zahlreiche neue Funktionen beispielsweise aus der Fahrerassistenz ermöglicht, ist es eine enorme Aufgabe, dieses Zusammenspiel zu perfektionieren. Entsprechend haben wir für die Entwicklung des ICAS 1 über 70 000 Kundenanforderungen erfüllt und Software von 19 Firmen integriert. Dabei hatten wir kein fertiges Lastenheft, das wir nach Auftragsvergabe hätten abarbeiten können. Bei derartigen Grossprojekten wird sogar der weitaus grössere Teil der Anforderungen erst im Laufe der Entwicklung durch notwendige Änderungen oder neue Anforderungen bekannt. Somit war es neben der reinen Umsetzung mit einer Entwicklungsmannschaft im mittleren dreistelligen Bereich auch selbstverständlich, konsequent auf agile Methoden umzustellen, um so die notwendige Flexibilität für dieses Projekt zu erfüllen.

Tesla scheint der Konkurrenz dabei Jahre oder Jahrzehnte voraus zu sein. Wie lange dauert es, bis der Rest der Industrie nachziehen kann?

Tesla hat sicherlich eine Vorreiterrolle eingenommen. Wir sehen aber einen umfassenden Wandel in der gesamten Industrie. Die Einführung neuer Architekturen mit entsprechenden OTA-Möglichkeiten vollzieht sich mit grossen Schritten bereits in den nächsten Fahrzeuggenerationen.

Sebastian Fillenberg, Leiter externe Kommunikation Fahrzeugvernetzung bei Continental.

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