Schnellere Innovationszyklen für Elektroniksysteme entlang der Automobilwertschöpfungskette

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1 Schnellere Innovationszyklen für Elektroniksysteme entlang der Automobilwertschöpfungskette : Wie muss sich das Zusammenspiel von Requirements Engineering und den anderen Systems Engineering-Disziplinen im Produktentstehungsprozess entlang der Wertschöpfungskette der Automobilindustrie für die Zukunft aufstellen? Thomas Lehndorff 1,3, Markus Eberhardt 2, Helmut Lochner 3, Göran Jerke 4, Adnan Alsioufy 1,3, Alexander Hirler 1, Torsten Sulima 1, Walter Hansch 1 1 Universität der Bundeswehr, 2 HOOD Group, 3 Audi AG, 4 Robert Bosch GmbH Diese Arbeit wird als Teil des autoswift Projektes (Förderkennzeichen 16ES03) im Förderprogramm IKT 2020 durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

2 Motivation So bringen wir das Simultaneous Engineering auf die Halbleiter-Ebene. Vorstand Produktion AUDI AG Prof. Dr. Hubert Waltl Bundesministerin für Bildung und Forschung Prof. Dr. Wanka, IAA 2015: "Das Auto der Zukunft muss in Deutschland entwickelt werden. Es muss uns gelingen, die digitale Technologie so mit unserer erstklassigen Fahrzeugproduktion zu verschmelzen, dass wir weiterhin am Weltmarkt eine zentrale Rolle spielen. Ich sehe dafür gute Chancen." 1

3 Herausforderungen der Zukunft Elektrifizierung Autonomes Fahren Connectivity Längere Betriebszeiten Hohe Performance Hohe Performance Der Einsatz von Leading-Edge-Halbleitertechnologien wird notwendig 2

4 Worin bestehen hier die Herausforderungen? 3

5 Aktuelle Wege der Kommunikation Kommunikationspunkte in der Entwicklung Kommunikationswege aus RE / SE Sicht Lastenheft Gewünschte Anforderungen Pflichtenheft Erfüllbare Anforderungen Engineering Samples Validiertes Serienprodukt Meilenstein Unabhängige Kommunikation Fahrzeug Steuergerät Bauelement/Schaltung Wafer-Technologie Serielle Entwicklung Qualifikation als Ergebnis jeder Stufe OEM TIER 1 TIER 2 TIER 3 Bei serieller Entwicklung haben Fahrzeuganforderungen wenig Einfluss auf Technologieanforderungen 4

6 Auswirkung der Kommunikation Anforderungen Absicherung Anforderung von OEM an Steuergerät (Tier 1): -40 bis +125 C (Umgebungstemperatur am Einbauort) Fahrzeug erfüllt Anforderungen? Änderung der Temperatur Anforderung Tier 1 an Komponenten (Tier 2): T 2 = T C = 135 C Anforderung Tier 2 an Technologie (Tier 3): T 3 = T C = 145 C Anforderung die bei Tier 3 ankommen -40 bis +145 C T junction = T C = 155 C Steuergerät erfüllt Anforderungen? Bauelement erfüllt Anforderungen? Technologie erfüllt Anforderungen? Lokale bilaterale Optimierung Lokale bilaterale Optimierung Lokale bilaterale Optimierung Informationen gehen durch bilaterale Kommunikation verloren Nur lokale Optimierung möglich 5

7 Aktueller Produktentstehungsprozess Consumer Release SOP OEM: Fahrzeug Tier 1: Steuergerät Übergabe qualifiziertes Produkt (nach Standard) Tier 2: Bauelement Schaltung Tier 3: Halbleiter- Technologie Consumer Automotive Gemeinsame Entwicklungsphase Pufferzeit Jahre vor Produktionsstart (SOP) 0 Fahrzeug Entwicklungszyklus Technologieentscheidung Freigabe Bauelement Qualifiziertes Bauelement 2 Jahre vor SOP Bauelement Generation X-1 Bauelement Generation X Leading-Edge-Technologien können nicht mit aktuellen Standardvorgehen eingebracht werden 6

8 Zukunftskonzept Fahrzeug Entwicklungszyklus Gewinn durch verkürzte Vorlaufzeit Bauelement Generation X-1 Bauelement Generation X Leading-Edge benötigt neue Zusammenarbeit 7

9 Zukunftskonzept Leading-Edge benötigt neue Zusammenarbeit Gemeinsame Sprache (RE, Mission Profiles) Gemeinsames Werkzeug ( ) Technologiedaten (Tier 3) Mission Profile (OEM, Tier 1, Tier 2,Tier 3) Technologie- BlackBox (Stressberechnung) Gemeinsame entwicklungsbegleitende Absicherung (Zukunftskonzept) 8

10 Gemeinsame Sprache (RE,Mission Profiles) Leading-Edge benötigt neue Zusammenarbeit Allgemeine Fahrzeugdaten Betriebsdauer Lebenszeit Kilometerleistung Betriebszustände Zyklenzahl Beispiel OEM-Mission Profile Basis-Mission-Profile [Einbauort] Einkopplung elektrischer Größen auf BUS-Systeme Maximale Hübe Verweildauer Gemeinsames Werkzeug Technologiedaten (Tier 3) Mission Technologie- Profile BlackBox (OEM, Tier 1, Tier 2,Tier 3) (Stressberechnung) Fahrprofile Applikation Verfeinerung Use-Cases Sonderzustände Elektrische Größen Betriebszunahme Abhängig von Fahrprofilen Lagerung/Transport Herstellung Gesamt Mission Profile Mission Profiles ermöglichen gemeinsames Verständnis der Anforderungen 9

11 Gemeinsames Werkzeug Leading-Edge benötigt neue Zusammenarbeit Gemeinsame Sprache (RE, Mission Profiles) Technologiedaten (Tier 3) Mission Profile (OEM) Ergänzungen (Tier 1) Ergänzungen (Tier 2) Ergänzungen (Tier 3) Fehlermodelle für Stressberechnung Technologie- BlackBox Vergleich von Anforderungen und Berechnungen Rücktransformation in Anforderungsdaten ermöglicht eine einfache Zuverlässigkeitsabschätzung (Ampel) 10

12 (OEM, Tier 1, Tier 2,Tier 3) Technologiedaten (Tier 3) Gemeinsame Absicherung (Zukunftskonzept) Leading-Edge benötigt neue Zusammenarbeit Gemeinsame Sprache (RE, Mission Profiles) Gemeinsames Werkzeug Missio n Profile Technologie- BlackBox (Stressberechnung) Fahrzeug Steuergerät Bauelement Wafer-Technologie Mission Profile Validiertes Serienprodukt Zukunftskonzept ermöglicht Leading-Edge-Technologien im Fahrzeug 11

13 Wie kommen wir zu neuen Modellen der Zusammenarbeit? 12

14 Basisszenarien der Zusammenarbeit Motivation Intellectual Property (IP) Rechtlichen Aspekte (Compliance, Kartellrecht, Wettbewerbsrecht, ) Chancen und Risiken hinsichtlich Zeitreduktion, Kostenreduktion, Qualitätsverbesserung und Sicherstellen der Verantwortung Komplexität der organisatorischen Schnittstellen 13

15 Zusammenarbeitsmodelle 1. Modelle derzeitiger Zusammenarbeit: OEM TIER 1 TIER 2 TIER 3 2. Evolutionäres Modell zukünftiger Zusammenarbeit: OEM TIER 1 Referenzmodell Serielle Entwicklung prägt Wertschöpfungskette Lokale Optimierung auf jeder Ebene Wertschöpfungsnetzwerk Simultaneous Engineering und globale Optimierung Keine Änderung der Verantwortungsverteilung TIER 3 TIER 2 3. Revolutionäres Modell zukünftiger Zusammenarbeit: B A C D Vision eines globalen Innovationsnetzwerkes Neue Geschäftsmodelle Neue Organisationsstrukturen mit geänderter Verantwortungsverteilung 14

16 Hebel zur Innovationsbeschleunigung 15

17 Praktiken zur Innovationsbeschleunigung 16

18 Zusammenfassung Fahrzeug Entwicklungszyklus Qualifiziertes Bauelement 2 Jahre vor SOP Definition Mission Profiles Freigabe Modell Freigabe Technologie Freigabe Bauelement Bauelement Generation X-1 Potential Bauelement Generation X Leading-Edge-Technologien im Fahrzeug ermöglichen durch Neue Zusammenarbeitsmodelle gemeinsame Sprache gemeinsame Absicherung 17

19 Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit 18