Vernetzte Fahrzeuge Flexibilität oder Sicherheit – wie passt das zusammen?

Hersteller stehen angesichts der Vernetzung des Autos vor der Frage, wie sich Sicherheit und Flexibilität in Einklang bringen lassen. Eine Management-Studie befragte Top-Entscheider nach Lösungen und Konsequenzen.

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Bürklin GmbH & Co. KG

MEV Elektronik Service GmbH

Würth Elektronik eiSos GmbH & Co. KG

KUGLER MAAG CIE GmbH

Geschäftschancen versus Sicherheitsrisiken: Die Vernetzung des Autos bringt Hersteller in einen Anforderungskonflikt. Eine Management-Studie von Kugler Maag Cie befragte über 40 Top-Entscheider aus der aus der Automobil-, Informations-, und Telekommunikationsbranche nach Lösungen und Konsequenzen. Einen Ausweg verspricht eine neue Elektronikarchitektur für das Fahrzeug – und zwingt gleichzeitig die Automobilbranche dazu, ihre Strukturen anzupassen.

Jahrzehntelang bestand das Auto aus vier Subsystemen: Karosserie, Elektronik, Fahrwerk und Antrieb – das KEFA-Prinzip. Entsprechend dieses Prinzips ist auch die Elektronik im Auto aufgebaut: Elektronische Steuergeräte sprechen jeweils ein bestimmtes Subsystem an, sind vertikal aneinandergereiht und mit passgenau aufeinander abgestimmter Hard- und Software ausgestattet. Das KEFA-Prinzip durchdringt darüber hinaus die ganze Automobilwelt. Auch die Entwicklungsteams und -abteilungen der Automobilfirmen werden in der Regel nach dieser Struktur organisiert.

Das neue Dilemma zwischen Sicherheit und Flexibilität

Das Fahrzeug der Zukunft funktioniert nicht nach dem KEFA-Prinzip. Es ist vielmehr ein fahrender Datenknoten, vernetzt mit Mehrwertdiensten sowie mit anderen Fahrzeugen und mit der Infrastruktur. Dadurch ergeben sich neue Möglichkeiten für Information, Kommunikation und Service für den Fahrer, allerdings auch neue Sicherheitsanforderungen. Dieser Zielkonflikt erfordert eine neue Elektronikarchitektur, welche die Einbindung des Datenknotens Fahrzeug in Mehrwertdienste und das Internet der Dinge ermöglicht.

Die Herausforderung besteht darin, diese Architektur gleichzeitig sicher und flexibel aufzubauen, erläutert Bonifaz Maag, geschäftsführender Gesellschafter der Unternehmensberatung Kugler Maag Cie: „Auf der einen Seite muss die Elektronik gegen ungewollte Eingriffe von außen geschützt sein, auf der anderen Seite soll das Fahrzeug mit webbasierten Dienstleistungen verschmelzen.“ Dabei muss das System außerdem stetig aktualisiert und um neue Funktionen erweitert werden können.

Die Elektronik muss deshalb in sensible und nicht-sensible Bereiche getrennt werden, insbesondere Internet-Mehrwertdienste von sicherheitskritischen Fahrfunktionen. Die Studie Software Drives 2030. Automotive E/E Engineering Development von Kugler Maag Cie zeigt einen Weg auf, wie die ambivalenten Anforderungen zwischen Sicherheit und Flexibilität bewältigen werden können. Hierzu wurden umfangreiche Einzelinterviews mit E/E-Entscheidern geführt.

Horizontale Schichtenarchitektur mit zwei Layern

Eine horizontale Schichtenarchitektur mit zwei Layern ermöglicht, Fahrfunktionen und Mehrwertdienste voneinander zu trennen: Der abgeschottete Physical Layer bietet die gebotene Sicherheit, im Connected Layer entsteht die Flexibilität für neue Anwendungen und für Funktionserweiterungen.

Der Physical Layer enthält die grundlegenden Fahrfunktionen und gewährt deren ständige Verfügbarkeit, insbesondere Antrieb, Lenkung und Bremsen. Diese Schicht ist abgekapselt und so vor unbefugten Zugriffen geschützt. Insofern ähnelt die Konstellation im Physical Layer der bisherigen Elektronikarchitektur im Auto mit funktionsorientierten Steuergeräten. Langfristig geht die Tendenz dazu, dass die Hardware nicht mehr spezialisiert wird, sondern konsequent standardisiert wird und mit einheitlichen Schnittstellen versehen.

Der Connected Layer befindet sich über dem Physical Layer. Er vernetzt das Fahrzeug mit anderen Fahrzeugen und der Infrastruktur, und kommuniziert mit Internet-Mehrwertdiensten. Den Fahrzeuginsassen liefert er Informationen aus Daten, die entweder im Fahrzeug selbst generiert wurden oder aus einer Cloud stammen. So entsteht aus dem Fahrzeug ein weiteres Endgerät der Informations- und Kommunikationstechnologie, wie das Smartphone.

Die Hardware des Connected Layer muss standardisiert sein, damit Nutzer individuell Anwendungen installieren und auf Dienste zugreifen können. Die funktionelle Spezialisierung übernimmt dann die Software. Gleichzeitig entsteht auf wirtschaftliche Weise Raum für Funktionserweiterungen und kundenspezifische Anpassungen. Oftmals auch für Angebote, die bei Auslieferung des Fahrzeugs noch nicht existieren.

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