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In heutigen Fahrzeugen sind die E/E-Architektur und entsprechende Kommunikationsnetzwerke statisch festgelegt.
Als Konsequenz können aus dem Fahrzeug in der Regel nur Informationen herausgeführt werden, die man im Rahmen der Entwurfsphase des Fahrzeugs bereits berücksichtigt und zum Beispiel durch entsprechende Diagnosefunktionen hinterlegt hat. Diese Diagnosefunktionen sind Steuergeräte-spezifisch ausgelegt.
Somit besteht für im Feld befindliche Fahrzeuge keine Möglichkeit, über deren Lebenszyklus hinweg veränderte Informationsanforderungen zu erfüllen und zur Auswertung zur Verfügung zu stellen.
Im Workstream "Data Loop" wird ein neuer Ansatz verfolgt, der dynamisch anpassbare „Messaufträge“ über ganze Fahrzeugflotten (oder Teile davon) ermöglicht. Dies erfordert, dass entsprechende Modifikationen in den betroffenen Steuergeräten Over-the-Air (OTA) realisiert werden können.
Diese dynamisch anpassbaren Messaufträge benötigen die Flexibilität, Event-basiert relevante Informationen im Fahrzeug (auch über mehrere Steuergeräte im Fahrzeug hinweg) zu sammeln und aufzubereiten. Die Summe der erfassten Informationen wird anschließend über die Fahrzeug-Cloud-Schnittstellen in einem Daten-Pool (Data Lake) abgelegt und steht dort für weitergehende Analysen zur Verfügung. Dabei muss auch hier ein dediziertes Datenmanagement etabliert sein, um die erfassten Daten nachfolgenden Datenanalyse-Algorithmen adäquat zur Verfügung zu stellen.
Im Rahmen des Projekts werden basierend auf bestehenden Erfahrungen und auf der Recherche von Entwicklungsmethoden anderer Industrien in diesem Workstream das Design und die Entwicklung eines Prototypen für die Embedded-Tool-Chain für die zwischen den Konsortialpartnern ausgewählte Demonstrator-Flotte erfolgen.
Im Rahmen der "Cloud-basierten Entwicklungstoolketten" geht es um die Konzeptentwicklung für automotive Software-Maintenance. Im Zuge der OTA-Fähigkeiten muss diese Pflege mindestens 20 Jahre lang aufrecht erhalten werden (im Bezug auf verwendete Werkzeuge, Prozesse und den Betrieb einer Backend-Plattform).
Im Rahmen der "Cloud-basierten Verifikations- und Validierungswerkzeuge" geht es um die Absicherung entwickelter Funktionen, welche seit jeher einen sehr großen Teil der Entwicklungstätigkeit von Software- und System-Entwicklern in der Automotive-Industrie darstellt. Die Verkürzung der Durchlaufzeiten verschiedener Absicherungsmethoden ist daher auch ein vielversprechender Ansatz, um die Effizienz und Effektivität zu steigern.
Cloud-basierte Verifikations- und Validierungswerkzeuge können durch Virtualisierung der massiven Parallelisierung von stark automatisierten Testumfängen einen wesentlichen positiven Beitrag leisten. Allerdings ist es gerade im Hinblick auf freigaberelevante Tests auch im Bereich der Anwendungsfunktionen unter Berücksichtigung der Anforderungen der funktionalen Sicherheit (ASIL) sehr wichtig, die spezifischen Aspekte automobiler Systeme zu verstehen und in den Verifikations- und Validierungsmethoden korrekt umzusetzen.
Angestrebt wird daher die Realisierung eines geeigneten Ansatzes mit virtuellen und parallelen Tests.
Die Integration des Fahrzeugs in das digitale Ökosystem der Nutzer:innen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Die Nutzer:innen erwarten heutzutage, dass ihre digitalen Funktionen aus anderen "Umgebungen" (Wohnen, Arbeiten, Freizeit) auch im Auto nahtlos verfügbar sind (Funktionsbeispiele: Musik- / Videostreaming, Gaming, Text-, Audio- und Videokommunikation). Damit einher geht der Wunsch der Nutzer:innen, fahrzeug- oder mobilitätsspezifische Funktionalitäten ebenfalls "upgraden" bzw. aktualisieren zu können.
Im Zusammenhang mit digitalen Funktionen sind drei wesentliche Herausforderungen erkennbar:
1) Digitale Nachhaltigkeit: Die Notwendigkeit, digitale Funktionen über den Lifecycle des Fahrzeugs kontinuierlich zu aktualisieren und zu erweitern.
2) Digitale Diversifizierung: Die Notwendigkeit zur Berücksichtigung unterschiedlicher, teils weit auseinandergehender Nutzeranforderungen an digitale Funktionen auf den globalen Märkten während des gesamten Fahrzeuglebenszyklus.
3) Digitale Sicherheit: Fahrzeugspezifische und "dynamisch geladene" Funktionalitäten können safety-kritisch sein. Prozesse und Infrastruktur zur Freigabe und Verteilung der notwendigen SW-Pakete müssen daher entsprechend abgesichert sein.
Angesichts der obigen Herausforderungen sowie der Anforderungen an digitale Nachhaltigkeit müssen Entwicklung und Betrieb digitaler Fahrzeugfunktionen künftig kontinuierlich durchgeführt werden können (sowohl für Neufahrzeuge als auch für die Bestandsflotte). Eine solche Entwicklung erfolgt dabei nicht mehr von einem zentralen Entwicklungsstandort aus, sondern muss auch auf "lokale Märkte" verteilt werden.
Wir zielen darauf ab, die Grundlagen für die kontinuierliche (Weiter-)Entwicklung von Fahrzeugfunktionen entlang des gesamten Produktlebenszyklus zu erforschen und entsprechende Anforderungen an künftige Prozesse, Systeme und Software zu definieren.
Die künftigen Entwicklungen von vernetzten Fahrzeugen (inklusive Zweiräder) wird von zwei großen Trends beeinflusst.
1) Kontinuierlich steigende und differenziertere Ansprüche der Verbraucher / Erwartungen an das Nutzererlebnis
2) Starke technologische Veränderungen in der Mobilitätsindustrie
Die Konvergenz dieser übergreifenden Trends prägt die Anforderungen an zukunftsfähige Plattformen für vernetzte Fahrzeuge und die ihnen zugrundeliegenden Architekturentwürfe. Nicht zuletzt kommen im Zuge automatisierter / autonomer Fahrzeuge zunehmend Methoden zur Absicherung von sicherheitskritischen Fahrsituationen zum Einsatz, die ein virtuelles Abbild der Fahrzeugkonfiguration, der Fahrzeugumgebung, und sogar von hoch dynamischen Objekten erfordern (virtuelle Validierung).
Insofern sind kontinuierliche Updates der einzelnen Fahrzeuge und ihrer Flotten, aber auch ein kontinuierliches Auslesen von Fahrzeugzuständen unerlässlich.
Um diese umfassende digitale Replikation von Fahrzeugen und ihrer Umgebung (sog. "digitaler Zwilling") zu ermöglichen, bedarf es eines möglichst exakten Abbildes, welcher folgende Daten beinhaltet:
1) Daten des realen Fahrzeugs (Hardwarekomponenten, installierten Softwareversionen und -varianten, ihrer Gesamtkonfiguration, aktuelle Sensor- und Aktor-Zustände)
2) Daten der unmittelbaren Fahrzeugumgebung (Daten von Objekten, die dynamisch über LIDAR, RADAR und Kameras erfasst werden)
3) Sonstige Daten aus der Fahrzeugumgebung (z.B. Verkehrsinformationen, Wetter)
Der digitale Zwilling bildet die technische Basis für eine Vielzahl weiterer Services, die für den Nutzer im Fahrzeug erlebbar sind und die dem OEM zahlreiche Analysemöglichkeiten im Backend (über die Daten einer ganzen Flotte verbunden mit weiteren Informationen der Umgebung) ermöglichen.
Dieser umfasst dabei die Software-Ebenen und Konfigurationen jedes individuellen Fahrzeuges - sowohl die Sensordaten zur Wahrnehmung, Vorhersage und Planung als auch die über die Flotte in Echtzeit erfasste Umgebung.
Im Workstream 3 verfolgen wir das Ziel, den digitalen Zwilling weiterzuentwickeln und mit den übrigen Komponenten und Funktionen des Software-Defined Car zu integrieren.
Der Workstream Prototypenplattform & Aufbauten für Nutzerinteraktion ("Demonstrator") ist modular ausgelegt und besteht aus Teildemonstratoren der einzelnen Projektpartner, die ihren Entwicklungsfortschritt aus den anderen Workstreams hier präsentierbar bereitstellen und die typischerweise im Projektverlauf schrittweise weiterentwickelt werden.
Im Rahmen der Zusammenarbeit der Partner werden einzelne Potentiale identifiziert, die über mehrere Teildemonstratoren zu einem größeren, vernetzten System zu integrieren und im Verbund zu demonstrieren sind.
Die Demonstratoren sind dabei für die Zusammenarbeit des Konsortiums von großer Bedeutung, weil sie die neuen und innovativen Aspekte, welche künftige SofDCar-Technologien mit sich bringen, erlebbar machen und in Beziehung zueinander setzen.
Das Ziel dieses Workstreams ist es, eine Umgebung zu schaffen, mit der die erarbeiteten Methoden und Werkzeuge der anderen Workstreams anwendungsnah validiert und der Öffentlichkeit anschaulich präsentiert werden können.
Die e-mobil BW GmbH ist die Innovationsagentur und Kompetenzstelle des Landes Baden-Württemberg für neue Mobilitätslösungen und Automotive. Sie gestaltet im Netzwerk mit Partnern aus Wirtschaft, Wissenschaft und öffentlicher Hand den Wandel hin zu einer automatisierten, vernetzten und elektrischen Mobilität in einem zukunftsfähigen Energiesystem. e-mobil BW GmbH treibt die Industrialisierung, Markteinführung und Anwendung nachhaltiger, klimafreundlicher und lokal emissionsfreier Mobilitätslösungen in Baden-Württemberg voran.
Die e-mobil BW GmbH ist eine 100% Tochter des Landes Baden-Württemberg. Als assoziierter Partner unterstützt die Landesagentur für neue Mobilitätslösungen und Automotive Baden-Württemberg e-mobil BW GmbH das Konsortium, v. a. bei den Themen Öffentlichkeitsarbeit, Wissenstransfer und Verbreitung der gewonnen Erkenntnisse. Hierfür stehen z. B. Netzwerke wie der Cluster Elektromobilität Süd-West sowie Formate wie die bei der e-mobil BW angesiedelte Landeslotsenstelle Transformationswissen BW als Anlaufstelle für mittelständische Unternehmen aus der Zuliefererbranche und dem Kfz-Gewerbe zur Verfügung.
Das FZI Forschungszentrum Informatik ist eine gemeinnützige Einrichtung für Informatik-Anwendungsforschung und Technologietransfer. Es bringt die neuesten wissenschaftlichen Erkenntnisse der Informationstechnologie in Unternehmen und öffentliche Einrichtungen und qualifiziert junge Menschen für eine akademische und wirtschaftliche Karriere oder den Sprung in die Selbstständigkeit. Die Forschungsgruppen am FZI entwickeln interdisziplinär für ihre Auftraggebenden Konzepte, Software-, Hardware- und Systemlösungen und setzen die gefundenen Lösungen prototypisch um.
Das FZI bringt seine umfassende Forschungsexpertise im Bereich Mobilität ein. Schwerpunkt bei SofDCar sind die Absicherung, Verifikation und Konsistenzhaltung von Fahrzeugvarianten, das Erkennen von Einschränkungen und Schwachstellen in der Fahrfunktion, die Evolution sowohl von Varianten als auch einzelner Funktionalitäten sowie das Verwalten der entstehenden Versionen mit Hilfe des digitalen Zwillings. Darüber hinaus stehen auch qualitätsgesicherte Anwendungsprozesse über die Fahrzeuggrenzen hinweg im Fokus. Zusätzlich werden angewandte Fragestellungen zur IT-Sicherheit wie etwa die Security-Absicherung von Fahrzeugkomponenten mit Methoden der Künstlichen Intelligenz untersucht, auch mit praktischen Sicherheitstests an ausgewählten Komponenten. Auf dem Testfeld Autonomes Fahren Baden-Württemberg werden verschiedene Aspekte im Bereich Software-over–the-Air, Absicherung und Robustheitssteigerung erprobt.
Als technische Hochschule mit Exzellenzstatus versteht sich das KIT als die „Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft“. Mit seinem Schwerpunkt auf den Ingenieurwissenschaften trägt das KIT maßgeblich zu den Forschungsfeldern Mobilität und Information bei. Das „KIT-Zentrum Mobilitätssysteme“ bündelt die umfangreichen Kompetenzen aus Informatik und Elektrotechnik in einem interdisziplinären Forschungskonzept. Im Rahmen des „InnovationsCampus Mobilität der Zukunft“ bildet das KIT eine themenbezogene Forschungsallianz mit der Universität Stuttgart.
Das KIT stellt den Konsortialpartnern wissenschaftlich fundierte und hochgradig innovative Schlüsselkompetenzen auf dem Gebiet softwareintensiver Mobilitätssysteme zur Verfügung. Diese Kompetenz basiert auf einer Vielzahl an wettbewerbsrelevanten Forschungsergebnissen und wird abgerundet durch ein zukunftsweisendes Lehrangebot. Die Projektbeteiligung des KIT zielt auf einen Wissenstransfer von Entwicklungsmethoden und Qualitätssicherungsansätzen in die Automobilindustrie ab. Hierzu wurde ein Verbund aus fünf verschiedenen Teilinstituten mit komplementären Forschungsschwerpunkten gebildet, bestehend aus dem Institut für Informationssicherheit und Verlässlichkeit (KASTEL), dem Institut für Angewandte Informatik und Formale Beschreibungsverfahren (AIFB), dem Institut für Produktentwicklung (IPEK), dem Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV), sowie dem Institut für Theoretische Informatik (ITI).
Die Universität Stuttgart ist eine führende technisch orientierte Universität in Deutschland mit weltweiter Ausstrahlung. Unter dem Motto „Intelligente Systeme für eine zukunftsfähige Gesellschaft“ versteht sie sich als Knotenpunkt universitärer, außeruniversitärer und industrieller Forschung sowie als Garant einer auf Qualität und Ganzheitlichkeit ausgerichteten, forschungsgeleiteten Lehre. Über Verbünde wie „Cyber Valley“ oder den Forschungscampus „ARENA2036“ legt sie ihren Fokus neben exzellenter Forschung auf den Transfer von Wissen und Technologien in die Anwendung.
Als die drittmittelstärkste Universität Deutschlands verfügt die Universität Stuttgart über umfangreiche Erfahrungen in der Zusammenarbeit mit Industriepartnern – auch und gerade aus der Automobilwirtschaft. Folgende Institute wirken aktiv im Projekt SofDCar mit: Institut für Automatisierungstechnik und Softwaresysteme (IAS), Institut für Architektur von Anwendungssystemen (IAAS), Institut für Fahrzeugtechnik Stuttgart (IFS), Institut für Parallele und Verteilte Systeme (IPVS), Institut für Software Engineering (ISTE) sowie Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW).
Die BooleWorks GmbH ist ein junges Unternehmen aus München, das sich auf die Anwendung mathematischer Logik in der Automobilindustrie spezialisiert hat. Dabei stehen Algorithmen und Methoden zum Varianten- und Komplexitätsmanagement im Fokus. Die dabei entstehenden Software Tools und Systeme helfen den OEMs, die enorme Variantenvielfalt bei der Fahrzeugkonfiguration besser zu beherrschen, zu analysieren und zu visualisieren. Die von BooleWorks entwickelte Open Source Logik Bibliothek LogicNG ist an zentralen Stellen in Unternehmen integriert und in Konfiguratoren Backends der großen OEMs täglich millionenfach im Einsatz.
Im Konsortium übernimmt BooleWorks zwei große Aufgaben: Die Open Source Logik Bibliothek LogicNG soll auf den Einsatz im Fahrzeug vorbereitet werden. Dazu wird die Library neben der Java Version in einer systemnahen Programmiersprache wie Go oder Rust implementiert und Serviceschichten um die Funktionen werden konzeptioniert, um sie in einer Containerumgebung eigenständig betreiben zu können. Des Weiteren werden bestehende Algorithmen zur Komplexitätsbeherrschung und zur Absicherung großer Varianzen von der reinen Hardware-Verifikation erweitert auf die Software-Verifikation. Im Fokus stehen hier Use-Cases aus dem OTA Variantenmanagement und dem Software Update Management. Eine Integration in Modellierungsframeworks wie TOSCA ist geplant.
Vector ist der kompetente Partner für die Entwicklung von Elektronik im Automobil. An 31 Standorten weltweit unterstützen über 3.000 Mitarbeitende, Hersteller und Zulieferer der Automobilindustrie und verwandter Branchen mit einer professionellen Plattform aus Werkzeugen, Softwarekomponenten und Dienstleistungen zur Entwicklung von eingebetteten Systemen. Angetrieben von unserer Leidenschaft für Technik entwickeln wir Lösungen, die Softwareentwickler:innen bei ihren anspruchsvollen Aufgaben entlasten.
Mit der Entwicklung einer Ausführungsplattform will Vector die Vernetzung der Funktionsanteile im Fahrzeug möglichst transparent ins Backend, also in die Cloud erweitern. Der Entwickler einer Fahrzeugfunktion soll neben den Softwarekomponenten im Fahrzeug auch Komponenten in der Cloud entwickeln, ausführen und vernetzen können. Heißt konkret: Zukünftig muss die Elektronik im Auto nicht mehr alle Aufgaben übernehmen, sondern einen Teil übernimmt die Cloud. Außerdem beteiligt sich Vector an der Entwicklung einer Werkzeuglösung zur Verwaltung variantenreicher Software. Denn klassische Automobil-Software variiert sowohl mit den Produktvarianten als auch über die Lebensdauer des Fahrzeugs. Um Wartung und Fehlerkorrekturen jedoch langfristig sicherstellen zu können, braucht es eine zentral gepflegte Softwareplattform als eigene Softwareproduktlinie.
Vector is the competent partner for the development of automotive electronics. More than 3,000 employees at 31 locations worldwide support manufacturers and suppliers in the automotive industry and related sectors with a professional platform of tools, software components and services for the development of embedded systems. Driven by our passion for technology we develop solutions which relieve software developers of their demanding tasks.
In developing an execution platform, Vector wants to extend the networking of the functional parts in the vehicle as transparently as possible to the back end, i.e. to the cloud. In addition to the software components in the vehicle, the developer of a vehicle function should also be able to develop, execute and network components in the cloud. In concrete terms, this means that in the future, the electronics in the car will no longer have to take on all the tasks; instead, the cloud will take on some of them. Additionally, Vector supports the development of a tool solution for managing software with many variants. This is because classic automotive software varies both with the product variants and over the lifetime of the vehicle. However, in order to be able to ensure maintenance and error corrections in the long term, a centrally maintained software platform is needed as a separate software product line.
Die P3 digital services unterstützt ihre Kunden ganzheitlich bei der digitalen Transformation. Dabei reicht das Leistungsspektrum von der Digitalisierungsstrategie und Beratung (Architektur & Technologie, Cloud, DevOps, Prozess Automatisierung, Embedded und Cyber Security), über die Software Entwicklung bis zum Betrieb von Applikationen und IT-Lösungen. Für und mit ihren Kunden entwickelt die P3 im Bereich der vernetzten, elektrifizierten und autonomen Mobilität zukunftsfähige Lösungen wie z.B. innovative Infotainmentlösungen, Connected Services, Ladelösungen, IoT- sowie Automatisierungslösungen.
Die Stärken der P3 in Bezug auf dieses Vorhaben liegen vor allem in den Bereichen Automatisierung und Virtualisierung in der Produktentwicklung, Produkt- und Prozesskonformität bzgl. Software-Updates und Cyber Security sowie innovativen, vernetzten Infotainment- und Service-Lösungen. P3 ist ein führendes Beratungsunternehmen und Entwicklungspartner für die Automobilindustrie und treibt so die Digitalisierung über den gesamten Fahrzeuglebenszyklus.
ETAS steht für Fahrzeug-Basissoftware, Middleware sowie Entwicklungswerkzeuge zur Realisierung von Softwaredefinierten Fahrzeugen. Mit unseren Produktlösungen und Dienstleistungen versetzen wir Fahrzeughersteller und Zulieferer in die Lage, diese mit erhöhter Effizienz zu entwickeln und zu betreiben. Ganzheitliche Cybersecurity-Lösungen im Automotive-Bereich werden über die Marke ESCRYPT angeboten
Für dieses Entwicklungsparadigma bietet die ETAS GmbH ein weitgefächertes Portfolio für Software-Entwickler von deeply Embedded-Steuergeräten an. Dieses reicht von Echtzeitbetriebssystemen und AUTOSAR-Middleware-Lösungen über modellbasierte Entwicklungswerkzeuge und Prototyping-Werkzeuge bis zu Verifikations- und Validierungswerkzeugen. Die ETAS GmbH richtet aktuell ihr Produktportfolio dahingehend aus, die Lücke zwischen den klassischen deeply Embedded-Automotive-Tools und den nicht-automotive, IT-basierten Entwicklungswerkzeugen zu schließen, insbesondere unter den speziellen Anforderungen des Automobilsektors, wie z. B. funktionaler Sicherheit, sehr langen Produktlebenszyklen und den daraus resultierenden Security-Anforderungen.
Bosch ist ein global agierendes Industrieunternehmen. In den Unternehmensbereichen Kraftfahrzeugtechnik (58% Umsatzanteil), Industrietechnik, Gebrauchsgüter und Gebäudetechnik sind rund 401.300 Mitarbeiter beschäftigt.
Unter dem Dach des Unternehmensbereichs Mobility Solution entwickeln der Geschäftsbereich Powertrain Solutions und der Produktbereich Software-defined Vehicle die Connectivity Plattformen für den fahrzeugnahen Bereich und die übergreifenden Backend-Plattformen. Die Zusammenarbeit mit der Bosch Tochtergesellschaft ETAS wird im Jahr 2022 intensiviert, um ein ganzheitliches onboard und offboard Portfolio aus einer Hand anzubieten.
Die IOT-Technologien werden bei Bosch durch verbundene Bosch-Tochterunternehmen spezialisiert betreut.
Bosch hat in der Vergangenheit eine Vielzahl solcher vernetzten Fahrzeugdienste entwickelt und bietet ein breites Portfolio für Fahrzeughersteller und Mobilitätsdienstleister. Dieses umfasst Software für Steuergeräte und Fahrzeugcomputer, Vernetzungs-Software für Telematikeinheiten, automobilspezifische Cloud-Lösungen zum Software Management als auch eine Vielzahl an domänenspezifischen digitalen Diensten zum Laden, Parken, Navigation und Flottenmanagement.
Bosch arbeitet heute aktiv mit vielen Partnern an Open Source Lösungen in diesem Feld. Weitere Informationen hierzu finden Sie über die Software-defined Vehicle Arbeitsgruppe der Eclipse Foundation.
