Software im Automobil Von der Entwicklung zum Produkt

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1 Software im Automobil Von der Entwicklung zum Produkt Composite ROOT Composite Komfort Composite Klima Composite Entertainment Composite Audio Composite Einheiten Int Temperatur Enumeration Lüftung Enumeration Geschw.t Enumeration Verbrauch 20 mittel km/h l/100km Enumeration Int List Sprache Lautstärke Senderliste de 8 (B4, Energy) GI/ACM München Nicht für weitere Verwendung Dr. Ulrich Weinmann Ulrich.Weinmann@BMW-CarIT.de BMW Car IT GmbH, München 08. März 2004

2 Blatt 2 Software im Automobil Von der Entwicklung zum Produkt Automotive Software: Eine neue Domäne Automotive Software Systeme heute Visionen und Anforderungen für morgen Lösungsansätze Automotive Anforderungen Architektur und Infrastruktur Prozesse und Methoden Veränderungen in der Organisation Softwarebasierte Produkte

3 Blatt 3 IT ist überall. Beispiele für Anwendungsgebiete. Forschung und Entwicklung Produktion Logistik CAx, Virtual Car, Simulationen, Datenmanagement, IT - Elektronik/Software im Fahrzeug Produktionsplanung/-steuerung, Auftragssteuerung, Produktdokumentation, e Commerce, B2B Vertrieb Car-Configurator, Online-Ordering, Marketing Media Warehouse, Verkäuferarbeitsplatz, B2C Finanzen Online Banking Personal Elektronische Personalakte, B2E, ehr

4 Blatt 4 Entwicklung Elektronik/Software im Fahrzeug Elektronische Einspritzung Check Control Geschwindigkeitsregler Zentralverriegelung... Elektronische Getriebesteuerung Elektronische Klimaregelung ASC Anti Slip Control ABS Anti Blocking Sys. Telefon Sitzheizungssteuerung Autom. Spiegelabblendung Navigationssystem CD-Wechsler ACC Active Crouse Control Airbags DSC Dynamic Stability Control Adaptive Getriebesteuerung Rollstabilisierung Xenon Licht BMW Assist RDS/TMC Spracheingabe Notruf ACC Stop&Go BFD ALC KSG 42-Volt Internet Portal GPRS, UMTS Telematics Online Services Blue-Tooth Car Office Local Hazard Warning Integrated Safety System Steer/Brake-By-Wire I-Drive Spurhalteunterstützung Personalisierung SW Update Force Feedback Pedal Vernetzungsgrad

5 BMW Komplexität SIT EE Car ITin BMW Car IT GI BMW Fahrzeugen München Car IT Blatt Seite 10 Blatt 5 Das Potenzial von Software im Fahrzeug Leistungsfähigkeit von Basistechnologien Leistungsfähigkeit in Anzahl integrierter Fahrzeug-Funktionen Software-basierte Funktionen Mechanik-basierte Funktionen Elektronik-basierte Funktionen 10 Status Heute Jeweils kumulierter F&E-Aufwand Beherrschung der Integration von Software, Elektronik und Mechanik notwendig.

6 Blatt 6 Wertanteil Software/Elektronik im Fahrzeug Verdopplung bis Mrd. 125 Mrd. 62% Hardware 170 Mrd. Hardware 100 Mrd. Software 25 Mrd. 80% 20% 10% 28% Basis-Software 25 Mrd. Applikations-Software 75 Mrd. Markt für Software ca. 100 Mrd Quelle: Mercer

7 Blatt 7 Automotive Software Engineering Eine Domäne entsteht Über 30% der Herstellkosten eines Oberklassefahrzeugs werden heute durch Elektronik/Software bestimmt 90% aller Innovation sind getrieben durch Elektronik/Software Oberklassefahrzeuge besitzen bis zu 70 ECU s, welche über verschiedene Bussysteme kommunizieren Steigende Systemkomplexität Erhöhte Abhängigkeiten Kosten spielen tragende Rolle

8 Blatt 8 Software im Automobil Von der Entwicklung zum Produkt Automotive Software: Eine neue Domäne Automotive Software Systeme heute Visionen und Anforderungen für morgen Herausforderungen und Lösungsansätze Automotive Anforderungen Architektur und Infrastruktur Prozesse und Methoden Veränderungen in der Organisation Softwarebasierte Produkte

9 Blatt 9 Klassische Fahrzeugdomänen Elektrik/Elektronik/Software Antrieb Fahrwerk MMI Sicherheit Multimedia Karosserie/ Komfort

10 Blatt 10 Vernetzungsstrukturen der Domänen Bussysteme

11 Blatt 11 Fahrzeug IT System (Bordnetz) Komponenten mit Vernetzung Fahrwerk MMI/ Multimedia Karosserie Sicherheit Antrieb

12 Blatt 12 Entwicklung Prozessorleistung Moore s Law: Speicherbedarf in Fahrzeugen 1GB P4 ca. 7 Jahre 7er Nachfolger 100MB PII 5er 10MB er 1MB Alle 4 Jahre Verzehnfachnung 100kB er PC RAM 10kB er Flash Memory t

14 Blatt 14 Vision und Anforderungen Abhängigkeiten Anforderungen an das Fahrzeug Anforderungen an die Software im Fahrzeug Hohe Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit Applikationsvielfalt Grosse installierte Basis Lange Produktlebensdauer Produktvielfalt und Systemkomplexität Migrierbarkeit und Legacy Funktionale Skalierbarkeit Redundanz und Qualität Offenheit mit Standard Interfaces Numerische Skalierbarkeit

16 Blatt 16 Automotive Anforderungen Nicht-funktionale Domänenstruktur Hoch Sicherheits- Anforderungen Niedrig Connected Service Niedrig Software Laden Sicherheit MMI/ Multimedia Echtzeit- Anforderungen Karosserie/ Komfort Hoch Antrieb OS: OSEK, OSEKtime Protocol: CAN, FlexRay Industry Standards: Automotive Industry OS: QNX, VxWorks Protocol: FlexRay, MOST, TCP/IP Industry Standards: Automotive/SW Industry OS: QNX, VxWorks, WinCE Protocol: TCP/IP Industry Standards: SW Industry

18 Blatt 18 Architekturen und Infrastruktur Bspl.: Informations-/Kommunikations-Systeme Computerplattform - Navigation - Sprache - Radio - Telefon - Internet Monitor Telefon Kombi Modularer Central Computer basierend auf IT Standards Hohe Softwareintegration Kombi Sparcheingabe Kamera Telematik Telefon Navigation Radio Heizung Multimedia Heizung Starke Vernetzung von Einzelkomponenten Telematik Navigation Radio Telefon Monitor Kombi Bordcomputer Bordcomputer Heizung Klassische Konfiguration von Einzelkomponenten Kombi Radio Heizung

19 Blatt 19 Architekturen und Infrastruktur Zentrale Verarbeitungseinheit Zukünftig wird das bestehende System durch Zentrale Verarbeitungseinheiten ergänzt. Diese Komponenten besitzen eine offene Softwarearchitektur mit - Erweiterbarkeit und Updatefähigkeit - Implementierung neuer Funktionalitäten - Übergreifende Fahrzeugfunktionen Applic Applic Open System / Standard Interface Zentrale Platform Applic Applic Applic Software Platform Hardware Platform

20 Blatt 20 Architekturen und Infrastruktur Schichtenmodell einer Verarbeitungseinheit Anwendung Anwendung OSGi-Frameworks Java Class Libraries (CLDC) JNI C/C++ Java VM Driver Anwendung OS QNX / VxWorks / WinCE / Linux OSEK ECU

21 Blatt 21 Architekturen und Infrastruktur Intelligente Systemdienste Zentrale Systemdienste zur Programmierung, Diagnose, zum Testen und zum zuverlässigen Betrieb des Fahrzeugs. ZDH

22 Blatt 22 Architekturen und Infrastruktur Integrierte Offene Systeme Anwendungsdomänen Fahrwerk Sicherheit Antrieb Offene Systemarchitektur Karosserie/ Komfort Multimedia MMI Zusammenführen von unterschiedlichen Funktionsmodulen Realisierung serviceorientierter Softwareupdates und -upgrades mit beherrschbarem Aufwand Verschiebbarkeit von Funktionen Verstärkter Einsatz von off the shelf hardware Beherrschung der Verfügbarkeitsund Sicherheitsanforderungen Redundanzaktivierung Gewährleistung der Wartbarkeit Skalierbarkeit über Fahrzeuge und Ausstattungsvarianten

23 Blatt 23 Software im Automobil Von der Entwicklung zum Produkt Automotive Software: Eine neue Domäne Automotive Software Systeme heute Visionen und Anforderungen für morgen Herausforderungen und Lösungsansätze Automotive Anforderungen Architektur und Infrastruktur Prozesse und Methoden Veränderungen in der Organisation Vision für die Zukunft

24 Blatt 24 Prozesse und Methoden Linearer Entwicklungsprozess Definition Anforderungen Spezifikation Hersteller OEM Fahrzeug Test System Test Design Zulieferer Integration Test Implementierung Komponente Test Komponente Definitionsphase Konzeptphase Produktentwicklung Integration

25 Blatt 25 Prozesse und Methoden Iterative (Software) Entwicklung/Prototyping Definition von Anforderungen Verfeinerung der Anforderungen Interne Release- & Iterationsplanung Code Test Refactor Neue Anwendung Risiko Meeting Review Process Tuning

26 Blatt 26 Prozesse und Methoden Testen für Kompatibilität Problem: Kann eine neue Komponente mit neuer Software eine bestehende im Gesamtsystem ersetzen? neu alt neu? = alt Methode: Kompatibilität ist gegeben, wenn die neue Komponente und allen Bedingungen gleich reagiert wie die alte alt neu Modell der alten Komponente Test Sequenzen generiert aus dem Modell

28 Blatt 28 Organisatorische Abhängigkeiten Leistungsstufen der BMW AG Marketing Service/Vertrieb Entwicklung Qualitätssicherung Einkauf Produktion

29 Blatt 29 Organisatorische Anpassungen Sichtweisen auf Software im Fahrzeug Wie bringt man Software in ein Fahrzeug? Fahrzeug Software Mechanik Elektronik Steuer-u. Regeltechnik Mechatronik BMW Software im Fahrzeug BMW Car IT Informatik Software Engineering

30 Blatt 30 Organisatorische Anpassungen Die BMW Car IT GmbH Gründung: 12/01 als 100% Tochter der BMW AG gegründet Kompetenzaufbau für BMW im Bereich Software Entwicklung für Fahrzeuge - Entwicklung einer Softwareperspektive auf das Fahrzeug - Umsetzung durch seriennahe Projekte aktuell 25 Festmitarbeiter + ca.10 Stud./Dipl./Prom. (Primär Informatiker)

31 Blatt 31 Die BMW Car IT GmbH Verzahnung des Forschungs- und Wirtschaftsstandortes Drittfirmen/ Software Zulieferer BMW Car IT BMW Entwicklung Forschung/ Universitäten Drittfirmen/ Zulieferer

33 Blatt 33 Zukünftiges Kommunikationskonzept Connected Drive

34 Blatt 34 MMI Entwicklung Personalisierte Informationsdarstellung Die Information zwischen HUD/ Kombi/ CID wird an die Bedürfnisse des Fahrers in der jeweiligen Situation angepasst. Head-up Display Kombi-Instrument CID

35 Blatt 35 Sicherheitskritische Anwendungen Beispiel: Active Front Steering (AFS)

36 Blatt 36 Kurz-Mittelfristiger Ausblick Funktionale und Nicht funktionale Ziele Software reduziert Komplexität und eröffnet neue Anwendungsfelder Durchgängige Prozesse sowie Schnittstellen sind standardisiert. Software im Fahrzeug verbessert die Zuverlässigkeit und Stabilität (auch in der Kundenwahrnehmung). Die Informatik sieht die IT im Fahrzeug als interessante Anwendungsdomäne und Arbeitsgebiet.

37 Blatt 37 Software im Automobil Von der Entwicklung zum Produkt BMW Car IT Weil Fahren ohne Software hardware