In meinem vorherigen Artikel habe ich über die wachsende Bedeutung von Automobilsoftware geschrieben und das Design-Build-Marketing-Use-Konzept verwendet, um zu zeigen, wie sich Software von Hardware unterscheidet. In diesem Artikel geht es darum, dass eine Strategie für Softwareplattformen der beste Weg ist, um auf dem Markt für Automobilsoftware erfolgreich zu sein.
Es ist eine berüchtigte Tatsache, dass die Softwareentwicklung sehr schwer zu planen und zu implementieren ist - es ist besonders schwierig, den Zeitaufwand für die Erstellung großer Softwareprodukte abzuschätzen. Dieser Zustand zieht sich seit den 1960er Jahren hin, all dies wird im Buch "The Mythical Man-Month" ausführlich beschrieben. Dies ist ein Buch von Fred Brooks, das 1975 veröffentlicht und 1995 aktualisiert wurde. Die Probleme, den Softwareentwicklungsprozess zu beenden, können durch das Gesetz von Brooks formuliert werden: Wenn Sie die Frist nicht einhalten, erhöhen zusätzliche Humanressourcen nur die Entwicklungszeit.
In diesem Artikel werfen wir einen Blick auf den aktuellen Stand des Marktes für Automobilsoftwareplattformen. Jede Softwareplattform ist auf die Hardware angewiesen, die zum Ausführen von Programmen erforderlich ist. Ich werde die Marktsegmente für Automobilsoftware abdecken und Beispiele für wichtige Produkte liefern. Aber zuerst müssen wir verstehen, was Softwareplattformen sind, und auch ihre Vor- und Nachteile berücksichtigen.
Plattformübersicht
Eine Plattform ist eine Technologie, mit der Sie unter Verwendung der Ergebnisse vergangener Entwicklungen einander ähnliche Produkte erstellen können. Im Rahmen einer Plattformimplementierungsstrategie können viele Produkte oder Produktfamilien zu wesentlich geringeren Kosten entwickelt werden als jedes einzelne Produkt. Die Automobilindustrie nutzt in großem Umfang gängige Fahrgestelle mit einer Vielzahl von Motoren, Innenräumen und Formfaktoren. BEV-Plattformen werden mittlerweile zu einem wichtigen Trend in der Automobilindustrie. Darüber hinaus ist dieser Ansatz in der Computerindustrie sehr verbreitet. Oft finden Sie Plattformen auf verschiedenen Ebenen (von Prozessor- und Hardwareplattformen bis hin zu Software- und Anwendungsplattformen).
Der Einsatz von Softwareplattformen ist zu einer Schlüsselstrategie in allen Segmenten der Computerindustrie geworden - von Großrechnern und Minicomputern bis hin zu PCs und Tablet-PCs. Softwareplattformen sind auch das Rückgrat des Smartphone-Marktes und haben sich zu einem wichtigen Treiber für iOS und Android entwickelt. Softwareplattformen gewinnen auch in der Automobilindustrie an Bedeutung und sind insbesondere im aufstrebenden softwareabhängigen Fahrzeugmarkt von Bedeutung.
Softwareplattformen haben auch Nachteile. Ihre Implementierung erfordert das Schreiben großer Codemengen und ist häufig langsamer. Sie können auch die Hardwareanforderungen erhöhen. In den meisten Fällen überwiegen jedoch die Vorteile die Nachteile.
Eine Softwareplattform ist normalerweise eine Sammlung vieler Softwaremodule zur Implementierung bestimmter Funktionen. Es können jedoch auch kleine Programme sein, die auf größeren Plattformen verwendet werden. Daher können Softwareplattformen in Größe und Codekomplexität stark variieren. Der Hauptaspekt ist die Wiederverwendung von Softwaremodulen, um Entwicklungs- und Wartungskosten zu sparen und die Zuverlässigkeit zu erhöhen, indem die Gesamtzahl der Softwarefehler verringert wird.
Der Schlüssel zur Verwendung und Implementierung von Softwareplattformen sind APIs, mit denen Sie eine modulare Blockstruktur erstellen und die Kommunikation zwischen Modulen oder verschiedenen Plattformen bereitstellen können. APIs für bestimmte Softwaremarktsegmente schaffen bei Erfolg ein Ökosystem aus komplementären Softwaremodulen, die die Kosten und die Nutzung der Plattform im Laufe der Zeit erheblich erhöhen.
Automotive-Softwareplattformen
Softwareplattformen auf dem Automobilmarkt wachsen schnell und haben erhebliche Auswirkungen auf die gesamte Automobilsoftwareindustrie. Das Wachstum wird sich voraussichtlich im nächsten Jahrzehnt fortsetzen. Die folgende Tabelle fasst den Status der wichtigsten in der Automobilindustrie verwendeten Softwareplattformen zusammen. Es gibt viele andere Plattformen - sie werden in diesem Artikel aufgrund fehlender Details zu ihrer Entwicklung nicht behandelt. Die folgenden Abschnitte bieten einen Überblick über die in der Tabelle aufgeführten Softwareplattformen.
Betriebssystem
Alle Kfz-Steuergeräte benötigen Software zur Steuerung der verschiedenen Hardwarekomponenten sowie Anwendungen, die von der Steuereinheit ausgeführt werden.
Alle Kfz-Steuergeräte benötigen Software zur Steuerung der verschiedenen Programme zur Steuerung der Hardwarekomponenten und -anwendungen, die von allen Steuergeräten unterstützt werden. Das Automotive Consortium hat die Funktionen der AUTOSAR-Plattform entwickelt und erweitert sie weiter. AUTOSAR ist eine mehrschichtige Softwarearchitektur mit Standard-APIs für Anwendungen, die von Steuergeräten ausgeführt werden. Es hat auch eine unabhängige Schnittstelle, die mit den meisten in der Automobilindustrie verwendeten Mikroprozessorarchitekturen kompatibel ist. AUTOSAR ist die branchenführende Softwareplattform für Fahrerassistenzsysteme und andere traditionelle Steuergeräte-Anwendungen. AUTOSAR kann jedoch keine Blöcke mit einer komplexen und umfangreichen Codebasis wie Infotainmentsysteme verwalten.
All dies öffnete die Tür zu Betriebssystemen, die in der High-Tech-Industrie für Automobilsysteme eingesetzt wurden. Betriebssysteme waren die ersten High-Tech-Softwareplattformen, die einen großen Einfluss auf die Automobilindustrie hatten. Hightech-Betriebssysteme werden in modernen Infotainment- und Telematiksystemen eingesetzt. Auch komplexe Betriebssysteme werden in Steuergeräten verwendet, ADAS-Systeme bewegen sich ebenfalls in diese Richtung.
Einige Steuergeräte haben erhöhte Sicherheitsanforderungen und erfordern Systeme, die die Zertifizierung bestanden haben (z. B. ISO 26262). Derzeit verfügt keine der Linux-Versionen über solche Zertifizierungen. Solche Blöcke verwenden QNX, Green Hills und andere ähnliche Betriebssysteme mit Sicherheitszertifikaten.
Infotainment-Systeme sind der höchste Entwicklungsstand für Systeme, die das Betriebssystem verwenden. Auf dem Markt für Betriebssystemplattformen gibt es einen Kampf zwischen QNX und verschiedenen Linux-Versionen - AGL-, Android- und GENIVI-kompatiblen Versionen. Android von Google entwickelt sich rasant weiter. Der Erfolg von Android beruht auf der Gründung der Open Automotive Alliance (OAA) im Jahr 2014. Die Allianz umfasst derzeit 60 Marken, darunter führende OEMs wie Chrysler, Fiat, Ford, GM, Honda, Hyundai, Mazda, Mercedes-Benz, Nissan, Renault, Toyota und VW.
Die Betriebssystemplattform verfügt normalerweise über zahlreiche integrierte Programme, die sich auf die sogenannte Middleware beziehen, die für die Bereitstellung einer Vielzahl von Funktionen erforderlich ist. Middleware ist eine Art Software-Kleber. Diese Software bietet verschiedenen Anwendungen Zugriff auf Dienste, die vom Betriebssystemkernel nicht verfügbar sind. Die Middleware reicht von Dienstprogrammen bis hin zu Hardwareschnittstellen für Automobilkomponenten. HMIs und Benutzeroberflächen werden häufig auch als Middleware bezeichnet.
OS-Hypervisor
Ein Hypervisor ist eine kleine Softwareplattform zum Verwalten mehrerer Betriebssysteme und ihrer Anwendungen.
Diese Plattform kann auch als Virtual Machine Monitor (VMM) bezeichnet werden. Virtualisierung wird seit den 1960er Jahren in der Computerindustrie eingesetzt und ist eine Schlüsseltechnologie für Rechenzentren. Hypervisoren gewinnen in der Automobilsoftware zunehmend an Bedeutung, da sie eine Reihe von Problemen lösen und eine kostengünstige Lösung darstellen können.
Es gibt zwei Beispiele, die die Vorteile von Hypervisoren demonstrieren. Erstes Beispiel: Ein Backup-Monitor, der in allen in den USA verkauften Fahrzeugen installiert werden muss, ist Bestandteil von Systemen mit erhöhten Sicherheitsanforderungen. Zweites Beispiel: Eine Anzeige in einem Infotainmentsystem ist möglicherweise ein ideales Sicherungsmedium für die Anzeige von Informationen. Linux kann in diesem Schema jedoch nicht verwendet werden, da es nicht über die erforderlichen Sicherheitszertifizierungen verfügt. Die Lösung könnte ein Hypervisor sein, der Linux mit QNX, Green Hills oder einem anderen Betriebssystem mit Sicherheitszertifizierungen integriert.
Die Integration von Kombiinstrumenten und Infotainment ist ein weiteres Beispiel für eine Situation, in der ein Hypervisor die Lösung ist. Hypervisoren können auch in Kombination mit bestimmten elektronischen Steuergeräten verwendet werden.
Telematiksysteme
Telematiksysteme verfügen über integrierte Softwareplattformen, die mit SaaS-Diensten interagieren, die mit Telematikdaten arbeiten. On-Board-Telematiksysteme verwenden Betriebssysteme, und QNX ist in diesem Marktsegment führend (aufgrund der Tatsache, dass QNX in OnStar verwendet wird). Führende Tier-1-Anbieter integrieren Software und Hardware in Telematiksysteme. Einige der Tier-1-Anbieter von Infotainmentsystemen sind auch führende Anbieter von Telematiksystemen.
SaaS-Telematik-Softwareplattformen gehören Telematics Service Providern (TSPs) (wie OnStar, SiriusXM, Verizon Telematics und WirelessCar). OnStar wird nur in Fahrzeugen von GM verwendet, andere Anbieter haben jedoch eine Reihe von OEM-Kunden. Das WirelessCar-System befindet sich derzeit größtenteils im Besitz von VW, und die Infusion zusätzlicher Ressourcen dürfte seine Marktposition ausbauen.
Telematikdienstanbieter beginnen, Cloud-basierte Ressourcen von Microsoft, AWS und Google zu nutzen, da Unternehmen SaaS-Plattformen für vernetzte Fahrzeugfunktionen bereitstellen.
Infotainmentsysteme
Hightech-Infotainmentsysteme sind die fortschrittlichsten Automobilsysteme in der Serienproduktion. Sie verfügen in der Regel über ausgefeilte Anzeigesysteme, die mit Sound- und Navigationssystemen sowie einer Reihe verschiedener Anwendungen ausgestattet sind.
Es gibt Systeme mit der Möglichkeit, eine Verbindung zu Telematiksystemen, Kombiinstrumenten und HUDs herzustellen. Infotainmentsysteme verfügen außerdem über eine umfangreiche Benutzeroberfläche zur Steuerung und Interaktion mit dem Fahrer oder Beifahrer. Viele Infotainment-Systeme bieten Konnektivität zu einer Softwareplattform für die Verwendung von Smartphones und verschiedenen Anwendungen in Verbindung mit den unten beschriebenen Virtual Personal Assistants (VPA). Infotainment-Systeme nutzen auch in großem Umfang drahtlose und Cybersicherheits-Softwaretechnologien, die in den folgenden Abschnitten ebenfalls erläutert werden.
Somit können mehrere verschiedene Softwareplattformen in Verbindung mit einem Infotainmentsystem verwendet werden. Die wichtigste Softwareplattform in diesem Schema ist das Betriebssystem, da es indirekt die gesamte mit dem Infotainmentsystem verbundene Software steuert. In diesen Systemen wird der Hauptmarktanteil von verschiedenen Betriebssystemen der Linux-Gruppe eingenommen, insbesondere Android wird immer wichtiger. Die Wahl des Betriebssystems für das Infotainmentsystem ist jedoch je nach OEM sehr unterschiedlich.
Außerdem verwenden viele Infotainment-Plattformen Navigationssoftwaresysteme - etwa 25% (der Anteil hängt vom Land ab). Navigationssoftwareplattformen werden in der Regel von Unternehmen bereitgestellt, die sich auf die Navigation in der Automobilindustrie und anderen Branchen spezialisiert haben. Tier-1-Lieferanten können auch Navigationssoftware bereitstellen.
Die meisten modernen Infotainmentsysteme verwenden Displays und die durchschnittliche Displaygröße wächst von Jahr zu Jahr. Displays sind mittlerweile in etwa 60% der Infotainmentsysteme eingebettet. Einige High-End-Systeme verwenden sogar Grafikbeschleuniger, um die Leistung der Displayausgabe zu verbessern.
Integration von Smartphones und mobilen Anwendungen
Heutzutage ist das Smartphone ein wesentlicher Bestandteil des Fahrerlebens geworden. Viele Fahrer möchten Apps von ihren Smartphones in ihren Infotainmentsystemen verwenden, um die Ablenkung vom Gerät zu verringern. Mehrere OEMs haben Plattformen für die Integration mobiler Anwendungen in Infotainmentsysteme entwickelt. Die Popularität von Apples CarPlay und Android Auto hat jedoch alle anderen in den Schatten gestellt. Viele Infotainmentsysteme unterstützen sowohl CarPlay als auch Android Auto, um mit den meisten modernen Smartphones interagieren zu können. Baidu CarLife wird hauptsächlich in China verwendet, und dort hat das System eine sehr starke Position, da Android Auto in China nicht verfügbar ist.
Die Popularität von CarPlay und Android Auto wird von zwei Hauptfaktoren bestimmt: einer vertrauten Benutzeroberfläche und einer großen Anzahl von autospezifischen Apps für beide Plattformen. IOS- und Android-Apps funktionieren jedoch nicht wie CarPlay oder Android-Apps. Diese Anwendungen müssen geändert werden, um mit einer bestimmten Plattform zu arbeiten. Am beliebtesten sind Apps mit Karten, Park- und Verkehrsdaten, Musik, Podcasts, Hörbüchern, Nachrichten, Nachrichten und einem Kalender.
Mehr als 500 Automodelle von 65 verschiedenen Autoherstellern arbeiten mit CarPlay. Android Auto läuft in ungefähr der gleichen Anzahl von Fahrzeugen von 60 Autoherstellern.
Virtuelle persönliche Assistenten
Sprachassistenten oder Virtual Personal Assistants (VPAs) haben sich in der Automobilindustrie bewährt. Viele Fahrer verwenden Sprachassistenten in ihren Smartphones oder Heimgeräten. OEMs versuchten, ihre eigenen Assistenten zu erstellen, aber High-Tech-Plattformen mit Sprachassistenten übernahmen. Die führenden Entwickler von Sprachassistenten sind dieselben Unternehmen, die den Smart Home- und Smartphone-Markt anführen: Amazon und ihre Alexa, Google und ihre Assistenten Apple und Siri. Fortschritte bei KI- und Spracherkennungstechnologien haben die Nachfrage nach Sprachassistenten geprägt, da sie den Fahrern helfen, weniger abgelenkt zu werden.
Es gibt zwei Möglichkeiten, Sprachassistenten im Auto zu verwenden: durch die Integration der mobilen Anwendung in CarPlay oder Android Auto oder über eine separate Softwareplattform mit einem Assistenten innerhalb des Auto-Infotainmentsystems. Der Marktführer für integrierte Assistenten ist Alexa, wobei der Assistent von Android einen soliden zweiten Platz belegt. Apples Siri wird hauptsächlich in CarPlay verwendet, da Apple Marktführer bei der Smartphone-Integration ist. Alexa und Google Assistant werden auch zur Integration mobiler Apps verwendet.
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