Softwaredefinierte Fahrzeuge

Ein softwaredefiniertes Fahrzeug ist ein hochmodernes Automobilkonzept, das traditionelle Fahrzeuge neu definiert, indem es die Softwaresteuerung und Anpassungsfähigkeit in den Vordergrund stellt. Es nutzt fortschrittliche Computersysteme, um wichtige Fahrzeugfunktionen wie Antriebsstrang, Federung und Sicherheitsfunktionen zu verwalten und anzupassen. Durch die Zentralisierung der Steuerung durch fahrzeuginterne und fahrzeugexterne Software erhalten Hersteller eine beispiellose Flexibilität, um die Fahrzeugleistung aus der Ferne zu aktualisieren, zu optimieren und zu personalisieren und so die Benutzererfahrung und Langlebigkeit zu verbessern. Dieser Ansatz ermöglicht die nahtlose Integration neuer Technologien wie künstliche Intelligenz, Konnektivität und autonome Fähigkeiten.

Automobilhersteller verlagern ihren Fokus auf softwaredefinierte Fahrzeuge (SDV), da sie das Potenzial haben, ihr Angebot zu differenzieren, die betriebliche Effizienz durch Ferndiagnosen und -updates zu verbessern und ihre Fahrzeuge zukunftssicher gegen den schnellen technologischen Fortschritt zu machen. Die erfolgreiche Entwicklung von SDVs erfordert im Vorfeld Architekturentscheidungen, die die Software und die daraus resultierenden Auswirkungen auf die Hardware sowie die verschiedenen Schnittstellen zu Sensoren und Aktoren berücksichtigen. Darüber hinaus müssen Hersteller eine langfristige Skalierbarkeit integrieren, um Fernwartung und Upgrades zu ermöglichen.

Automotive Open System Architecture AUTOSAR ist eine weltweite Entwicklungspartnerschaft von Automotive-Interessenten. Das primäre Ziel der AUTOSAR-Entwicklungspartnerschaft ist es, eine führende Lösung für Automotive-Softwareplattformen bereitzustellen, indem grundlegende Systemfunktionen und funktionale Schnittstellen standardisiert werden. Das Framework ermöglicht die effiziente Entwicklung von Embedded-Anwendungssoftware, die Aufgaben rund um wesentliche Automobilfunktionen in der Fahrzeugsystementwicklung unterstützt. ® Capital Embedded AR Classic ™ , Teil des Siemens Xcelerator-Portfolios, ist ein Beispiel für eine Software zur Implementierung des AUTOSAR-Standards. Es handelt sich um ein komplettes Angebot mit Tools und Software, um alle Anforderungen an die Plattform für elektronische Steuergeräte (ECU) zu erfüllen, von ECU-Extrakt-Updates bis hin zur Konfiguration der Softwareplattform.

Software-Integrationstests in der Automobilindustrie konzentrieren sich darauf, zu überprüfen, ob verschiedene Softwarekomponenten bei der Integration in das Gesamtsystem des Fahrzeugs wie vorgesehen zusammenarbeiten. Es gewährleistet eine nahtlose Kommunikation und Kompatibilität zwischen verschiedenen Subsystemen. Die effizientesten Softwareintegrationstests umfassen Simulationswerkzeuge und virtuelle Umgebungen, um reale Fahrszenarien zu simulieren und das Verhalten der integrierten Software unter verschiedenen Bedingungen zu testen. Diese Virtualisierung ermöglicht umfassende Tests, ohne dass physische Prototypen erforderlich sind. Sobald die Softwareintegration abgeschlossen ist, müssen die Fahrzeuge umfangreichen Feldtests unter realen Bedingungen unterzogen werden, um Leistung, Zuverlässigkeit und Benutzererfahrung zu validieren. Die während der Feldtests gesammelten Daten ermöglichen ein geschlossenes Feedback-System, um Probleme oder verbesserungswürdige Bereiche zu identifizieren. Siemens bietet die folgenden bewährten Testlösungen aus dem Capital-Portfolio, das für die Automobilindustrie kuratiert wurde:

• Capital Embedded Integrator AR Classic ist eine leistungsfähige Lösung für die komplette Konfiguration der AUTOSAR-Middleware-Komponenten.
• Capital Embedded Virtualizer AR Classic] wird das Steuergerät simuliert, so dass Softwaretests mit einer einzigartigen, nicht-intrusiven Ablaufverfolgung für eine gründliche Analyse kontrollierbar sind.
• Die Capital Embedded AR Classic Software ist unsere Implementierung der AUTOSAR Classic-Plattform.
• Verwenden Sie Capital Network Designer, um die Softwarekommunikation über Standardprotokolle wie CAN, CAN FD, LIN, FlexRay und Ethernet (SOME/IP, TCP, UDP, DoIP, DDS) zu entwerfen, zu überprüfen und zu validieren.

Verifizierung und Validierung sind bei der Entwicklung softwaredefinierter Fahrzeuge von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass die integrierte Software korrekt funktioniert, Leistungsstandards erfüllt und Sicherheitsvorschriften einhält. Die Verifizierung bestätigt, dass die Software gemäß den Spezifikationen und Designanforderungen erstellt wurde, während die Validierung sicherstellt, dass sie den Benutzeranforderungen entspricht und unter realen Bedingungen zuverlässig funktioniert. Eine unzureichende oder verzögerte Verifizierung und Validierung kann zu Softwarefehlern, Sicherheitsrisiken und Compliance-Problemen führen, die zu Rückrufen und einer Schädigung des Markenrufs führen können.

Siemens unterstützt bei der Verifikation und Validierung, indem es realistische Systemmodelle in Co-Simulationsszenarien kombiniert, um frühe Annahmen der Softwarearchitektur im Kontext von elektrischen und Netzwerkarchitekturen zu validieren. Durch die Ermöglichung kontinuierlicher Bewertungen, die mit Stakeholdern über mehrere Engineering-Domänen hinweg durchgeführt werden können, können Kompromisse wie Gewicht, Kosten und Stromverbrauch ausgeglichen werden, bevor zu domänenspezifischen Engineering-Aktivitäten übergegangen wird. Einzelne Domänen können dann funktionale Schnittstellen validieren, Optionen generieren, Anforderungen verifizieren, Cybersicherheit sicherstellen und Hard- und Softwareentscheidungen mit Simulation in einer virtuellen Umgebung bewerten.

Bei der Implementierung der Software können Siemens-Lösungen verifizierte und validierte ECU-Extrakte generieren, um die Integration der Anwendungssoftware mit der Basissoftware für das konfigurierte Steuergerät zu erleichtern. Dies ermöglicht es Ingenieuren, die Ausführung von Anwendungssoftware in Echtzeit mit einem virtualisierten Steuergerät und tatsächlichen Netzwerkkommunikationsdaten zu testen. Dadurch können Ingenieure komplexe Software schneller entwickeln und ihren Kunden qualitativ hochwertige Produkte liefern.

Ein Semi-Luxus- oder Luxusfahrzeug auf der Straße hat heute schätzungsweise über 100 Millionen Codezeilen, die zu einem bestimmten Zeitpunkt ausgeführt werden. Um ein einwandfreies Fahrerlebnis in diesem komplexen Umfeld zu gewährleisten, müssen Hunderte von Recheneinheiten in Echtzeit einwandfrei funktionieren. In den letzten Jahren haben sich die Hersteller zunehmend darauf konzentriert, die Software zu optimieren, die für die Ausführung dieser Hardware erforderlich ist, und Software zusammen mit Technologien wie künstlicher Intelligenz (KI) zu nutzen, um ihre Produkte zu differenzieren. Dieser Ansatz für die Automobilentwicklung wurde als Software-Defined Vehicle bezeichnet, bei dem Software schnell zum Schlüssel für die Art und Weise wird, wie ein Fahrzeug konstruiert, produziert und gewartet wird, und als Edge für die Erfassung von Consumer-Intelligence-Daten fungiert. Die Hauptunterschiede zwischen einem softwaredefinierten Fahrzeug und einem herkömmlichen Fahrzeug sind folgende:

• Steuerung: In einem softwaredefinierten Fahrzeug wird die Steuerung hauptsächlich über Softwaresysteme verwaltet, während die Steuerung in herkömmlichen Autos hauptsächlich mechanisch ist und sich auf physische Komponenten wie Hebel, Kabel und Hydraulik stützt.
• Anpassungsfähigkeit: Softwaredefinierte Fahrzeuge können ihre Funktionalitäten einfach aus der Ferne durch Software-Updates anpassen und bieten den Benutzern Flexibilität und Anpassungsoptionen. Herkömmlichen Fahrzeugen fehlt diese Anpassungsfähigkeit und sie erfordern in der Regel physische Modifikationen für Updates.
• Integration neuer Technologien: Softwaredefinierte Fahrzeuge integrieren nahtlos neue Technologien wie künstliche Intelligenz (KI), Konnektivität und autonome Fähigkeiten. Herkömmliche Autos verfügen möglicherweise nicht über die Infrastruktur oder Kompatibilität, um diese fortschrittlichen Funktionen ohne erhebliche Nachrüstung zu integrieren.
• Langlebigkeit und Wartung: Aufgrund ihrer softwaregesteuerten Natur können softwaredefinierte Fahrzeuge im Vergleich zu herkömmlichen Fahrzeugen eine längere Lebensdauer haben und weniger häufig gewartet werden müssen. Sie ermöglichen Ferndiagnosen und -updates, sodass Hersteller Probleme schnell und effizient beheben können, während herkömmliche Autos möglicherweise mehr praktische Wartung und Reparaturen erfordern.

Für Automobilhersteller bietet ein Software-Defined Vehicle folgende Vorteile:

• Differenzierung und Wettbewerbsvorteil: Softwaredefinierte Fahrzeuge ermöglichen es Automobilherstellern, ihre Produkte in einem überfüllten Markt zu differenzieren, indem sie einzigartige Funktionen und Fähigkeiten bieten, die von fortschrittlichen Softwaresystemen gesteuert werden. Diese Differenzierung kann dazu beitragen, Kunden zu gewinnen und einen Wettbewerbsvorteil in der Branche zu erhalten.
• Entwicklungseffizienz: Die Entwicklung und Produktion von softwaredefinierten Fahrzeugen kann im Vergleich zu herkömmlichen Autos effizienter sein, da Software-Updates, Fehlerbehebungen und Optimierungen aus der Ferne implementiert werden können, ohne dass physische Änderungen am Fahrzeug erforderlich sind. Dieser optimierte Prozess kann die Entwicklungszeit und -kosten für Hersteller reduzieren.
• Kontinuierliche Einnahmequelle: Softwaredefinierte Fahrzeuge ermöglichen es Herstellern, abonnementbasierte Dienste und Premium-Funktionen anzubieten, die über den ursprünglichen Fahrzeugverkauf hinaus eine konstante Einnahmequelle generieren können. Diese laufenden Einnahmen können zur Rentabilität und langfristigen Nachhaltigkeit von Automobilunternehmen beitragen.
• Kontinuierliche Verbesserung: Softwaredefinierte Fahrzeuge generieren riesige Datenmengen über Fahrzeugleistung, Benutzerverhalten und Fahrmuster. Automobilhersteller können diese Daten nutzen, um Einblicke in Kundenpräferenzen zu gewinnen, die Produktentwicklung zu verbessern und durch Datenmonetarisierungspartnerschaften mit Drittunternehmen Einnahmen zu erzielen.

Für Fahrer und Passagiere bietet ein softwaredefiniertes Fahrzeug folgende Vorteile:

• Flexibilität und Personalisierung: Softwaredefinierte Fahrzeuge bieten Verbrauchern eine beispiellose Flexibilität, um ihr Fahrerlebnis durch Software-Updates anzupassen und zu personalisieren. Sie können die Einstellungen für Leistung, Komfort und Sicherheitspräferenzen aus der Ferne anpassen und so die Gesamtzufriedenheit des Fahrzeugs erhöhen.
• Sicherheit und Komfort: Softwaredefinierte Fahrzeuge sind oft mit fortschrittlichen Sicherheitsfunktionen ausgestattet, die von Software gesteuert werden, wie z. B. Kollisionsvermeidungssysteme, adaptive Geschwindigkeitsregelung und autonome Fahrfunktionen. Diese Funktionen können die Verkehrssicherheit erheblich verbessern und den Fahrern zusätzlichen Komfort bieten.
• Verbesserte Langlebigkeit und Wiederverkaufswert: Die Möglichkeit, Over-the-Air-Software-Updates zu erhalten, ermöglicht es softwaredefinierten Fahrzeugen, mit den neuesten technologischen Fortschritten und Leistungsoptimierungen auf dem neuesten Stand zu bleiben. Diese Fähigkeit kann die Lebensdauer des Fahrzeugs verlängern und seinen Wiederverkaufswert im Vergleich zu herkömmlichen Fahrzeugen steigern, die schnell veraltet sein können.
• Echtzeit-Diagnose und Wartung: Softwaredefinierte Fahrzeuge ermöglichen die Echtzeitdiagnose und Fernüberwachung von Fahrzeugsystemen, sodass Hersteller potenzielle Probleme proaktiv erkennen und angehen können, bevor sie eskalieren. Dieser proaktive Wartungsansatz kann Ausfallzeiten und Reparaturkosten für Verbraucher reduzieren und bietet Sicherheit und ein reibungsloseres Besitzerlebnis.