Sonatus
Den langen Weg zum SDV abkürzen
Alle OEMs arbeiten an SDVs, sprich: softwaredefinierten Fahrzeugen. Dafür gibt es viele Gründe, nicht zuletzt ein Wertpotenzial von mehr als 650 Mrd. Dollar. Das ist zumindest die Prognose der Boston Consulting Group (BCG) für das Jahr 2030.
Das Problem: Die Umsetzung eines SDV ist viel schwieriger als angenommen.
Laut BCG (der Report ist in Zusammenarbeit mit dem World Economic Forum im September 2023 entstanden) ist der Markt mit SDVs erst am Entstehen. Das für 2030 prognostizierte Wertpotenzial von mehr als 650 Mrd. Dollar entspräche dann 15 bis 20 Prozent des Automobilwerts. Die Analysten sind überzeugt, dass sich die Umsätze der OEMs mit Software und Elektronik in der Automobilindustrie bis 2030 fast verdreifachen, von 87 auf 248 Mrd. Dollar. In diesem Zeitraum soll sich auch der Zulieferermarkt für Automobilsoftware und -elektronik fast verdoppeln, von 236 auf 411 Mrd. Dollar. Alex Koster, Managing Director und Senior Partner bei BCG und weltweiter Leiter des Bereichs Automobiltechnologie von BCG, betont, dass das Ausmaß des Wandels, den ein SDV mit sich bringt, gar nicht hoch genug eingeschätzt werden kann. Die Software verändere nicht nur den Ursprung des Wettbewerbsvorteils, sondern auch die Art und Weise sowie die Geschwindigkeit, mit der Innovationen erreicht werden, aber auch die Rolle von Unternehmen und ganzen Branchen bei der Herstellung des Fahrzeugs und die Beziehung zum Endverbraucher.
Software rückt in den Vordergrund, Hardware in den Hintergrund
Eine Umfrage von Ward’s aus dem Jahr 2021 (»Automotive Software and Hardware Architecture Revolution«) hat ergeben, dass die OEMs ihre größte Herausforderung darin sehen, ihre Fahrzeuge der nächsten Generation flexibel und zukunftssicher zu machen. Zukunftssichere Architekturen würden es den Fahrzeugherstellern ermöglichen, ihre Fahrzeuge über den gesamten Lebenszyklus hinweg kontinuierlich zu aktualisieren und ein relevantes Benutzererlebnis aufrechtzuerhalten, das mit den sich schnell entwickelnden Märkten wie IT und Unterhaltungselektronik Schritt hält. In enger Anlehnung daran erkannten die Befragten entlang der Lieferkette die Bedeutung und Rolle einer modernen Software-Architektur, verbesserter Sicherheit und leistungsfähiger bordeigener Netzwerke. Die Umfrage hat auch ergeben, dass Hardwarekomponenten und -leistung als weniger kritisch angesehen werden; allerdings wurde diese Aussage mit dem Hinweis versehen, dass das wahrscheinlich daran liegt, dass Systemintegratoren und OEMs grundsätzlich darauf vertrauen, dass die Halbleiterindustrie ihre bisherige Innovationskraft auch weiter fortschreiben werden.
Mit dem Übergang auf SDV verlagert sich der Schwerpunkt der Elektroniksysteme im Fahrzeug von hardware- zu softwarezentrierten Designs, sodass Software-Plattformen und -Module immer mehr in den Vordergrund treten würden, da die Fahrzeugfunktionen in erster Linie in hardwareneutraler Software implementiert werden. Mit diesem Wandel hin zu neuen Software-Architekturen wäre es möglich, Technologien aus der IT-Industrie wie Microservices, SOA (Service-orientierte Architektur) und Virtualisierung zu nutzen und damit eine effiziente und kostengünstige Grundlage für zukunftssichere Flotten zu schaffen und die Markteinführungszeit zu verkürzen sowie die Entwicklungskosten zu senken. Die Flexibilität der Software, insbesondere die »Over-the-Air«-Updatefähigkeit, wird dazu beitragen, die Relevanz eines Fahrzeugs während seines gesamten Lebenszyklus (immer noch mehr als sieben Jahre) aufrechtzuerhalten, um Veralterung zu vermeiden und sich besser auf das digitale und vernetzte Leben der Verbraucher einzustellen. Und Hardware-agnostische Software wird die Trennung von Hardware- und Software-Entwicklungszyklen ermöglichen, was den Automobilherstellern hilft, die Software-Entwicklung zu beschleunigen und die Funktionen im Fahrzeug unabhängig von den Hardwarezyklen zu verbessern.
Alles selbst machen funktioniert nicht
Viele OEMs (z. B. VW, Mercedes Benz, Toyota) haben erklärt, dass sie ihre eigene Fahrzeugsoftware entwickeln wollen, um ihre Produkte zu differenzieren. Die Schlüsselfrage ist aber, auf welche Softwarekomponenten die OEMs ihre Bemühungen konzentrieren sollten und welche sie externen Experten überlassen sollten. Wards Intelligence ist der Ansicht, dass die Hersteller ihre wesentlichen Differenzierungsmerkmale identifizieren müssen und sich genau darauf konzentrieren sollten. Für den Rest sollten sie mit hochkompetenten Software- und Anwendungsanbietern zusammenarbeiten, die ergänzende Software anbieten können. Wards Intelligence: »Wenn OEMs den SDV-Weg beschreiten wollen, sollten sie ihre interne Software-Entwicklung auf Bereiche konzentrieren, in denen sie sich von der Konkurrenz abheben, und für den Rest sollten sie kompetente Partner auswählen, die ergänzende Software liefern.«
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Ein Partner dafür ist Sonatus
Genau hier kommt Sonatus ins Spiel. Das 2018 im Silicon Valley gegründete Unternehmen, das neben Automotive-Spezialisten auch Experten aus dem Bereich Datenzentren beschäftigt, ist mit der zweiten Generation seiner Software bereits in Fahrzeugen von OEMs wie Hyundai, Kia und Genesis in Produktion. Aus der Sicht von Dr. John Heinlein, Chief Marketing Officer von Sonatus, besteht ein entscheidender Aspekt eines SDV in der Fähigkeit, flexibel zu sein und eine kontinuierliche Weiterentwicklung der Software zu ermöglichen. Denn dann ist es möglich, das Fahrzeug, auch wenn es schon verkauft wurde, über seine gesamte Lebensdauer mit neuen Funktionen auszustatten oder mögliche Fehler zu beheben sowie neue Geschäftsmodelle einzuführen.
Um ein SDV zu realisieren, sind aus der Sicht von Sonatus vier grundlegende Veränderungen notwendig:
- Moderne Fahrzeugnetze: Früher wurden alle ECUs über CAN angebunden; das war zwar einfach, aber nach der Produktion nicht mehr veränderbar. Mit Automotive Ethernet schaut die Sache anders aus. Automotive Ethernet ermögliche eine flexible, per Software programmierbare Konnektivität im Fahrzeug. Das gilt insbesondere für Informationsquellen, die zum und vom Fahrzeug kommen. Sonatus-Orginalton: »Ethernet ermöglicht die Implementierung von Software-defined-Networking(SDN)-Prinzipien. Dadurch haben OEMs Zugang zu einer zentralisierten Netzwerksteuerungsebene. Sie können dadurch Fahrzeugnetzwerke dynamisch verwalten und so eine optimale Leistung sowie Zuverlässigkeit erzielen. Gleichzeitig können Anwendungen neu hinzugefügt oder aktualisiert werden, ohne den Fahrzeugbetrieb zu unterbrechen.«
- Neue E/E-Architekturen: Eine zweite kritische Veränderung ist die Entwicklung von Fahrzeugarchitekturen und die damit verbundenen Rechenkapazitäten, die eine Aufrüstbarkeit ermöglichen. Klassischerweise wurde die Fahrzeugelektronik mit vielen einzelnen elektronischen Steuergeräten (Electronic Control-Units, ECUs) implementiert, d. h. Hardwareboxen und die dazugehörige eingebettete Software, die eine einzelne Funktion ausführen wie z. B. die Steuerung der Fensterheber, der Klimaanlage oder der Bremsen. Dieser Ansatz ist nicht nur teuer und schwierig zu handhaben, sondern stellt auch ein Hindernis für die Aufrüstbarkeit und die kontinuierliche Weiterentwicklung dar. Stattdessen wird in softwaredefinierten Fahrzeugen weniger, aber leistungsstärkere Hardware eingesetzt, die mehrere Aufgaben ausführen kann. Durch Techniken wie den Einsatz eines modernen Betriebssystems, Virtualisierung, Hypervisor und Anwendungs-Containern können diese Anwendungen die Hardwareressourcen gemeinsam nutzen und nebeneinander laufen, ohne sich gegenseitig zu stören.
- Daten sind auch hier das A und O – moderne Fahrzeuge sind mit Hunderten von Sensoren ausgestattet, die eine riesige Menge an Daten erzeugen. Für ein besseres Fahrerlebnis erwarten die Fahrer eine Reihe von Daten, die von außerhalb des Fahrzeugs zu ihnen gelangen, z. B. Audio-Streaming, Navigation, Echtzeit-Verkehr und in Zukunft auch die Kommunikation mit anderen Fahrzeugen oder der Infrastruktur. Laut McKinsey kann ein Auto rund 25 Gigabyte an Daten pro Stunde produzieren. Diese Daten sind entscheidend für die Analyse der Fahrzeugleistung und -nutzung, um kontinuierliche Verbesserungen zu ermöglichen.
- Cloud-Anbindung: Das vierte Hauptmerkmal eines softwaredefinierten Fahrzeugs besteht darin, dass es vernetzt ist. Heutzutage sind Fahrzeuge zunehmend vernetzt, um bestimmte Dienste wie bordeigenes WiFi, Streaming-Dienste oder Echtzeit-Verkehrsinformationen anzubieten. Diese Integration ist ein guter Anfang, aber eine kontinuierliche Anbindung an die Cloud kann die Entwicklung von Funktionen ermöglichen, die ohne sie nicht möglich wären.
Die Software-Plattform
Die Sonatus Vehicle Platform unterstützt OEMs und ihre Tier-Ones dabei, einen datengesteuerten Ansatz für Innovationen über den gesamten Lebenszyklus des Fahrzeugs zu verfolgen. Sie beinhaltet insgesamt fünf Softwarepakete, die den Übergang zu softwaredefinierten Fahrzeugen unterstützen, nahtlos zusammenarbeiten, aber auch separat eingesetzt werden können, damit Kunden die spezifischen Technologien einsetzen können, die sie benötigen, je nachdem, wo sie sich in der Entwicklung ihrer Fahrzeug-E/E- und Softwarearchitektur befinden.
Die Sonatus Vehicle Platform umfasst folgende fünf Software-Pakete:
Sonatus Foundation: Darin sind grundlegende Software-Funktionen enthalten, einschließlich des Software-Pakets »Foundation Cloud« für das Infrastruktur-Management und folgende vier Foundation-Services: die »Network-Services« helfen bei der Konfiguration und dem Management aller Fahrzeugnetze und ermöglichen die Verbindung von CAN- und Ethernet-Domänen und die Kommunikation mit der Coud (Ethernet-Network-Manager, CAN-Ethernet-Gateway, Vehicle-to-Cloud-Communication-Services und Diagnostics-Manager); mit den »Data-Services« wird sichergestellt, dass die Fahrzeuginfrastruktur einen einfachen, sicheren und kosteneffizienten Zugang zu Sensoren und anderen fahrzeugübergreifenden Daten ermöglicht (Network-Shared Storage, Log-Analysis-Service, DBC/Fahrzeug-CAN-Datenbank); mit den »Application Services« werden die Rechenressourcen für die Applikationen zur Laufzeit verwaltet und so für eine optimale Leistung und eine Service-Orchestrierung über die verschiedenen Systeme hinweg gesorgt (SOA: Software-Oriented Architecture); mit den Security-Services wird das Fahrzeug vor Cybersecurity-Bedrohungen und potenziellen Gefahren für die Netze, Host-Prozessoren und andere Schnittstellen geschützt (Instrusion-Detection und Monitoring-Agent).
Sonatus Collector: Heinlein ist überzeugt, dass Sonatus Collector weltweit die beste Software ist, um das Maximum aus den im Fahrzeug gesammelten Daten herauszuholen, denn Sonatus Collector ermöglicht es dem OEM, sehr detaillierte, sehr präzise Fragen an das Fahrzeug zu stellen. Ein Fahrzeug erzeugt Unmengen an Daten, aber nicht alle sind wichtig, deshalb ist es entscheidend, dass die wichtigen von den unwichtigen Daten getrennt werden. Damit spart der OEM auch Kosten, denn nur wichtige Daten werden über das fahrzeuginterne Netz versendet, in die Cloud geschickt und dort analysiert. Mit Sonatus Collector ist es möglich, genau die Daten abzufragen, die man für eine bestimmte Analyse braucht. Beispiel: »Wenn ich links mit einer bestimmten Geschwindigkeit abbiege, wie wirkt sich dann die Bremskraft auf die linke Seite des Fahrzeugs aus?« Mit solch detaillierten Fragen kann der OEM das Fahrzeug viel genauer verstehen, Probleme beheben oder sogar vermeiden oder Fahrzeugfunktionen besser abstimmen, um die Qualität zu verbessern.
Sonatus Automator: Mit dieser Software können OEMs eine ganze Reihe von Aufgaben automatisieren, sowohl innerhalb des Fahrzeugs als auch in seiner Interaktion mit der Außenwelt. Durch den No-Code-Ansatz von Automator können Routinen schnell und effizient nach dem Vorbild von »Wenn-dann-das«-Programmierstrukturen an jedem Punkt des Fahrzeuglebenszyklus hinzugefügt werden. Die Routinen kombinieren eine beliebige Anzahl von fahrzeuginternen und -externen Auslösern wie Geschwindigkeit, Batteriestatus, Standort oder Straßenzustand mit fahrzeuginternen und -externen Aktionen wie dem Ändern des Fahrmodus, dem Anpassen der Komforteinstellungen im Innenraum oder dem Auslösen von Smart-Home-Aktionen. Auf diese Weise kann Automator vom Testen von Fahrzeugfunktionen und Diagnosen bis hin zur Erstellung personalisierter Funktionen, die das Fahrerlebnis und den Innenraum des Fahrzeugs für die Besitzer individuell gestalten, zu vielen Abläufen intelligente automatisierte Aktionen erstellen. Um zu gewährleisten, dass dieses leistungsstarke Tool sicher verwendet wird und nur autorisierte OEM-Mitarbeiter die Automatisierungsroutinen erstellen können, unterliegt Automator strengen Zugangskontrollen.
Sonatus Guard: Dieses Software-Paket besteht aus einer fahrzeuginternen und einer Cloud-Software und bietet so ein mehrschichtiges Schutzpaket für vernetzte Fahrzeuge. OEMs können Cloud-basiert Richtlinien konfigurieren, um Eindringlinge und anomales Verhalten in Fahrzeugsteuergeräten, Netzwerken und Kommunikationsmodulen zu erkennen. Dadurch können Schäden am Fahrzeug verhindert werden. Es kann eigenständig eingesetzt, aber auch in Sicherheitspakete von Drittanbietern integriert werden. Mit Sonatus Guard ist die Einhaltung wichtiger Normen wie UN R155/R156 möglich.
Sonatus Updater: Damit ist eine umfassende und sichere Verwaltung aller Arten von OTA-Updates möglich. Das Software-Paket ermöglicht simulierte Testläufe für OTA-Updates, um Datengröße oder Kosten besser abschätzen zu können. Der OEM kann in einer einzigen Ansicht alle Arten von Software-Updates einschließlich Firmware, Container und Konfigurationen überblicken und verwalten. Um Zeit und Kosten zu sparen, sorgen die einzigartigen Delta-Update-Algorithmen dafür, dass die Größe der Software-Downloads automatisch minimiert wird. Updater bietet außerdem eine vollständige und detaillierte End-to-End-Transparenz, was die Fehlersuche enorm erleichtert.
Zusammenfassung zu softwaredefinierten Fahrzeugen
Es ist nachvollziehbar, dass OEMs ihre gesamte Wertschöpfungskette durchgängig kontrollieren und sichern wollen/müssen – von der Entwicklung, Prüfung und Validierung bis hin zu Produktion, Wartung, Zertifizierung, Mobilitätsdiensten und Software-Updates –, und zwar während der gesamten Lebensdauer des Fahrzeugs. Der Übergang zu SDVs ist ein gewaltiges Unterfangen, wird sich für die OEMs jedoch enorm auszahlen. Geht es um das Thema Software, muss sich jeder OEM klar machen, wie groß dieses Spektrum ist, angefangen beim Betriebssystem über Hypervisor, Middleware und Framework bis hin zur Applikationssoftware. Der Versuch, dieses breite Softwarespektrum als OEM selbst zu entwickeln und zu pflegen, birgt aus der Sicht von Spezialisten die Gefahr, dass sich OEMs verzetteln, ihre Kernkompetenzen und Differenzierungsmerkmale vernachlässigen und falsche Investitionen tätigen, die schlussendlich den ROI erheblich beeinträchtigen können. Softwareanbieter wie Sonatus können viele der Bausteine liefern, um diesen Übergang zu beschleunigen und zu erleichtern.
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