Autonomes Fahren – Hype oder bald Wirklichkeit? (Teil 2 von 3)

Die gesamte Automobilindustrie, sowohl die Hersteller als auch die großen Zulieferanten, bereiten sich auf einen signifikanten Wandel in ihren Geschäftsmodellen der nächsten Dekade vor. Automotive-Newcomer, wie Google, Uber, Tesla, usw. bringen hier zusätzlichen Wettbewerbsdruck herein, obwohl davon auszugehen ist, dass mit Ausnahme von Tesla die Großen aus dem Silicon Valley kaum in die margenschwache Automobilproduktion einsteigen wollen. Sie sehen das Fahrzeug zukünftig neben Smart Phone, Smart Home und Smart Factory als „Smart Car“ und damit als wesentliche, zusätzliche Datendrehscheibe. Das Autonome Fahren ist dabei eines der vier strategischen Zielfelder für die automobile Zukunft: VERNETZUNG, ELEKTRIFIZIERUNG, MOBILITÄTS-DIENSTLEISTUNGEN und AUTONOMES FAHREN, die natürlich nicht disjunkt zueinander sind, sondern sich in neuen Geschäfts-modellen komplementär ergänzen. Langfristig wird das Auto der Zukunft autonom fahren, mit Elektroantrieb angetrieben, voll vernetzt sein und häufig als Mobilitätsdienst (Shared Service) dem Kunden für einen gewünschten Transport von A nach B flexibel angeboten werden. Wir sprechen dann von einem Robot-Car mit E-Antrieb, ggf. über Brennstoffzelle, gebucht über Car Sharing, insbesondere für die stark wachsenden Megacities dieser Welt.

Teil 2: Was macht der Nutzfahrzeugbereich? Wie schreitet die Technik voran?

Ein Blick auf den Nutzfahrzeugsektor zeigt, dass die Technik dort natürlich stark kongruent zu PKW voranschreitet, die Rahmenbedingungen bzgl. der jeweiligen Automatisierungsstufen sich teilweise aber günstiger darstellen. Bei Kolonnenverkehr im Geschwindigkeitsbereich bis 85 km/h, vorrangig auf Autobahnen, stehen bald erste Systeme zum Einsatz bereit. Eine sehr effektive Einsatzmöglichkeit ist das sog. Platooning (eigentlich kein neues Thema!) mit einer Automatisierungsstufe von 2 – 3. Es erlaubt das Einhängen von LKWs in eine Kolonne, verbunden mit den Vorteilen des systemgesteuerten gleichmäßigen Abstandes von maximal 15 m. Die damit prognostizierte Spriteinsparung von bis zu 7% wird ermöglicht durch Nutzung von Windschatteneffekten bzw. durch generell gleichmäßigeren, vorausschauenden Verkehr. Die Fahrer in der Kolonne haben dabei über einen Monitor den Blick vom Frontfahrzeug und können sich in diesem Modus begrenzt ablenken. Mittelfristig wird angestrebt, durch internationale Standardisierung das Konzept auch herstellerübergreifend zur Anwendung zu bringen. Auch hier muss jedoch die Gesetzeslage angepasst werden, die derzeit einen Mindestabstand zwischen zwei Fahrzeugen von 50 m vorschreibt. Zudem muss der Kolonnenverbund begrenzt werden, um bei Ausfahrten den kreuzenden PKW-Verkehr nicht zu gefährden.

Der Fortschritt in den Automatisierungsstufen, insbesondere ab Stufe 3, setzt hinsichtlich Architektur und Systemkomplexität völlig neue Maßstäbe. Eine zukunftssichere Architektur (Next Generation Architecture) setzt einen stimmigen Gesamtverbund zwischen Fahrzeug (In-Car Architecture) und Umgebung (Off-Car Architecture) voraus.

Die „In-Car-Technologie“ ist deutlich, teilweise disruptiv zu erweitern. Unterschiedliche Sensorsysteme wie Short Range Radar, Long Range Radar, Kamerasysteme Mono und Stereo Laser Scanner sowie Infrarot erzeugen zunehmend eine vollständige 360 Grad Rundumsicht (Surround View) um das Fahrzeug.

Diese komplementäre Sensorik ergänzt sich aber ganz entscheidend hinsichtlich Reichweite und Leistung bei unterschiedlichen Umgebungsbedingungen (Nacht, Nebel, Regen, Reflexionen etc.). Aus der Überlagerung der verschiedenen Sensorsignale erzeugen Algorithmen (Multisensorfusion) die richtige Interpretation von Ereignissen bzw. Risiken aus der Umgebung, in der Regel besser und schneller als der Mensch dies je vollziehen kann.

Ein weiterer wichtiger Teil dieser Gesamtarchitektur sind hochauflösende Echtzeitkarten im sog. Backbone (vgl. HERE-Initiative der drei großen Premiumhersteller) sowie die Vernetzung zu anderen Verkehrsteilnehmern bzw. Objekten (Baken, Ampeln, Verkehrszeichen etc.) entlang der Trasse (Car2X). Aus dem damit angereicherten Gesamtdatenspektrum, inkl. dieser sog. „Off-Board-Information“, lassen sich zukünftig weitaus präziser, schneller und vorausschauender Ableitungen treffen, wie sich das Fahrzeug in allen möglichen Verkehrsszenarien sicher und zunehmend immer stärker ohne Fahrereinfluss zu bewegen hat. Dieses Gesamtdatenspektrum wird dann von weiteren Architekturmodulen verarbeitet und die richtigen Steuersignale an die jeweilige Aktuatorik (Bremsen, Lenkung, E-Gas) gesendet.

Bei dieser hochkomplexen Architektur, sowohl im Fahrzeug als auch über das Fahrzeug hinaus, muss den Aspekten Datensicherheit (Security; vgl. Manipulation eines Jeep Wrangler übers Netz), Funktionaler Sicherheit (Functional Safety; Bewertung potenzieller Fehlfunktionen) sowie Gebrauchssicherheit (Safety in Use; Bewertung von defekten Sollfunktionen in speziellen Anwendungsfällen) höchste Aufmerksamkeit beigemessen werden.

Es zeichnet sich heute schon ab, dass zukünftig die Softwarekompetenz der Unternehmen der wesentliche Erfolgsfaktor hinsichtlich Differenzierung im Wettbewerb darstellen wird. Um hier den Vorteil der Großen aus dem Silicon Valley aufzuholen, rüstet die Automobilbranche weltweit, insbesondere aber auch deutsche OEMs und 1st tier-Lieferanten, hier massiv auf.

Um die Technologie sicherheitstechnisch in allen der Stufe entsprechenden Szenarien beherrschbar zu machen, müssen die Systeme hinreichend validiert werden. Ein Teil der Fachwelt geht davon aus, dass dazu ca. 200 Mill. Testkilometer zu fahren sind, um alle möglichen Situationen und Szenarien sicher abgeprüft zu haben. Andere Experten sehen hier allerdings die zwingende Notwendigkeit alternative Absicherungsmethoden, wie z. B. probabilistische Methoden zum Einsatz zu bringen.

Dieses Gesamtspektrum der sicheren Validierung schafft die Grundvoraussetzung, dass eines der Hauptziele des Autonomen Fahrens, nämlich das der Unfallreduzierung bzw. -vermeidung, auch erreicht wird, was wiederum als Grundlage für die Akzeptanz in der Breite ist. Das „Testen im Feld beim Kunden“ können sich etablierte Hersteller bei Ihrer angestammten Klientel nicht erlauben.

 

Dipl. Ing. Bernhard DICHTL
Partner & Managing Director

Excelliance Management Partners GmbH


Es folgt Teil 3:

Mensch-/Maschine-Schnittstelle, Akzeptanz und neue Geschäftsmodelle?

 

Hier lesen Sie noch einmal Teil 1:

Autonomes Fahren – Hype oder Wirklichkeit?

 

 

 

 

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