Autonomes Fahren – Hype oder bald Wirklichkeit? (Teil 1 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 1: Stufenplan, gesetzliche Randbedingungen, Einführung im PKW-Bereich

Grundsätzlich wird der Begriff „Autonomes Fahren“ teilweise irreführend verwendet bzw. ist nur korrekt für die langfristige Zielvorstellung. Der Fortschritt auf dem Weg dorthin, ist systematisch in 5 Stufen, den sog. SAE-Levels (Society of Automotive Engineers) unterteilt:

  • Stufe 1: Assistenzsysteme unterstützen punktuell bei der Fahrzeugbedienung; der Fahrer führt alle Aktionen selbst aus.
  • Stufe 2, Teilautomatisierung: Assistenzsysteme übernehmen temporär das Bremsen, das Beschleunigen bzw. das Lenken; der Fahrer behält dauerhaft die volle Kontrolle: z.B. Stauassistent, Parkassistent.
  • Stufe 3, Hochautomatisierung: Das Fahrzeug führt in bestimmten Szenarien (z. B. Autobahnfahrt) selbständig Funktionen wie Spurhalten, Bremsen, Spurwechsel durch; der Fahrer muss das System nicht dauerhaft überwachen, muss aber nach einer Vorwarnzeit die volle Kontrolle wieder über das Fahrzeug übernehmen können Das System überwacht seine Funktionsgrenzen. Die Rückfallebene ist der Fahrer.
  • Stufe 4, Vollautomatisierung: Die Fahrzeugführung wird dauerhaft vom System übernommen. Im Notfall bringt das System das Fahrzeug in einen sicheren stabilen Zustand (Minimum Risk Manöver). Unter bestimmten Rahmenbedingungen wie Stadtverkehr oder schlechten Wetterverhältnissen sind diese Systemfunktionen nicht verfügbar. Man spricht hier von Systemgrenzen.
  • Stufe 5, Autonom: Der Fahrer legt das Ziel fest, das System führt das Fahrzeug unter allen Bedingungen, Situationen und Szenarien ohne Fahrereingriff zum Ziel.

Trotz Medienhype (z. B. „Jack fährt autonom 900 Kilometer zur CES nach Las Vegas“) befindet sich die Technologie derzeit im Übergang von Stufe 2 nach Stufe 3. Was unter idealisierten Bedingungen möglich ist, ist sicherheitstechnisch heute bei Weitem noch nicht 100%ig beherrschbar. Beispiele sind schlechte Witterungsverhältnisse, überraschende Ereignisse, tiefstehende Sonne (vgl. Tesla-Unfall), urbane teilweise chaotische Verkehrsverhältnisse etc.

Weitere Herausforderungen sind u. a. auch schon bei Stufe 3, wo über Vorwarnzeiten von 10s zur Fahrerübernahme gesprochen wird. Bei einer geplanten Geschwindigkeit in Stufe 3 bis zu 130 km/h legt das Fahrzeug in dieser „Rücknahmezeit von 10 s“ jedoch 360 m zurück, was sicherheitstechnisch extrem kritisch bzw. kaum akzeptabel ist.

Gerade in Deutschland werden auch ethische Grundsätze in die Diskussion geworfen. Wie soll der Algorithmus programmiert werden, wenn er im Notfall entscheiden muss, welcher der potenziell beteiligten Verkehrsteilnehmer zum Opfer wird, Kind oder ältere Person? Diese Betrachtung ergibt teilweise ein etwas verzerrtes Bild. Es wirft die Frage auf, wie würden sich unterschiedliche Fahrertypen hier entscheiden bzw. was kann durch automatisiert angepasste Geschwindigkeit, z.B. im innerstädtischen Bereich, bzw. Methoden der Passiven Sicherheit, z. B. Fußgängerschutz, fahrzeugtechnisch getan werden, dass diese theoretische Situation überhaupt nicht auftritt? Die Fahrstrategie ist jedoch im „Algorithmus fest programmiert“!

Wie häufig, schreitet auch hier die Technik den gesetzlichen Regelungen voraus. Im sog. Wiener Übereinkommen über den Straßenverkehr ist erst in 2014 im Rahmen einer Ergänzung derzeit allenfalls eine Freigabe für die Stufe 3 geschaffen. Es wurde folgendes festgelegt:  …dass Fahrzeuge nur dann autonom fahren dürfen, sofern sie jederzeit vom Fahrer übersteuert oder ausgeschaltet werden können worden.

Sofern die gesetzlichen Bestimmungen sich diesbezüglich weiterentwickeln, ist davon auszugehen, dass im PKW-Sektor erste Stufen der Vollautomatisierung (Stufe 4) zu Beginn der nächsten Dekade auf den Markt kommen. Wirklich voll autonome Fahrzeuge, d. h. autonomes Fahren in allen Situationen und Szenarien, insbesondere für die Nutzung in urbanen Umgebungen, werden erst Mitte der nächsten Dekade in den Showrooms zu sehen sein. Nach wie vor werden von Herstellern aus Marketinggründen Produktankündigungen irreführend verwendet (vgl. Ankündigung eines großen US-Herstellers: 2021 „Voll autonome“ Fahrzeuge in Serie verbunden mit der Anmerkung: SAE-Level 4?).

 

Dipl. Ing. Bernhard DICHTL
Partner & Managing Director

Excelliance Management Partners GmbH

 

 

Es folgt Teil 2:

Was macht der Nutzfahrzeugbereich? Wie schreitet die Technik voran?

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