BMW Car IT: Software und Elektronik im Automobilbau

Nach drei Jahren operativer Arbeit ist die Bilanz positiv. "Die BMW Car IT ermöglichte erstmals das Zusammenführen spezifischer Kompetenzen aus dem Automobilbau und der Informatik. Dies bildet die Grundlage, auch zukünftig Technologien und Innovationen sicher in Fahrzeugen darzustellen", erklärt Dr. Ulrich Weinmann, Geschäftsführer der BMW Car IT.

Wertschöpfung zunehmend aus der Softwareentwicklung

"Als Premium-Hersteller hat die BMW Group den Anspruch, bei Innovationen und neuen Technologien die Führungsrolle innerhalb der Automobilindustrie einzunehmen. Die Gründung der BMW Car IT war die logische Konsequenz aus der Erkenntnis, dass Software im Zusammenspiel mit elektronischen Komponenten der Innovationstreiber Nummer 1 im Automobilbau sein wird und deshalb unser Qualitätsanspruch an die Software nicht geringer sein darf als an die Hardware", so Prof. Dr. Burkhard Göschel, Vorstand der BMW AG für Entwicklung und Einkauf.

Wie in anderen Branchen auch, gewinnt Software in der Automobilindustrie immer mehr an Bedeutung. Die Wertschöpfung im Automobilbau verschiebt sich immer weiter von Hardwarebauteilen über Elektronikkomponenten hin zu Softwareapplikationen. Aus diesem Grund ist Informationstechnologie inzwischen eine wichtige Kernkompetenz der BMW Group. Das funktioniert nur, indem man sich die besten Informatiker ins Unternehmen holt. Doch solche Spezialisten brauchen kreative Freiräume. Die BMW Car IT hat sich deshalb voll und ganz auf die Anforderungen der IT Branche eingestellt und ein optimales Arbeitsumfeld geschaffen. Rund 30 Mitarbeiter - primär Informatiker, daneben vor allem E-Techniker und Maschinenbauer - arbeiten heute in der Tochtergesellschaft, deren Atmosphäre eher an ein IT-Start-up denn an einen Automobilhersteller erinnert. Etwas abseits der Serienentwicklung und doch im engen Schulterschluss mit dem Entwicklungsressort entwickeln sie innovative Softwarelösungen für Anwendung im Automobil, die dann in konkrete Fahrzeugprojekte umgesetzt werden.

Einheitliche Standards setzen

Die Potenziale von Software im Automobil intelligent zu nutzen, heißt für die BMW Group vor allem, ein Plus an Sicherheit, Komfort und Zuverlässigkeit für den Kunden zu erreichen. Mehr Funktionen bedeuten aber gleichzeitig auch komplexere Systeme. Ob Motor, Getriebe oder Bremsen - viele Komponenten werden per Elektronik gesteuert. In einem Fahrzeug der Oberklasse arbeiten heute rund 80 verschiedene Steuergeräte, die in ein Gesamtsystem eingebettet werden und harmonisch zusammenarbeiten müssen. Die einzelnen Systeme kommen in der Regel von unterschiedlichen Herstellern und verwenden unterschiedliche Steuercodes und Schnittstellen. Immer häufiger greifen diese unterschiedlichen Steuergeräte auf die Daten eines einzigen Sensors zu. Um hier Konflikte zu vermeiden und die Zuverlässigkeit der Software zu verbessern, sind offene Systemarchitekturen und standardisierte Schnittstellen notwendig. Diese Aufgabe betrifft die gesamte Automobilindustrie. Aus diesem Grund arbeitet die BMW Group zusammen mit anderen Automobilherstellern und führenden Lieferanten in Konsortien und Partnerschaften wie beispielsweise AUTOSAR daran, industrieweit einheitliche Standards zu schaffen.

Erste AUTOSAR Machbarkeitsstudie

In dieser frühen Phase arbeitet die BMW Car IT an Machbarkeitsstudien von Spezifikationen, um ihre Tragfähigkeit zu prüfen und im nächsten Schritt erste Feedbacks in die Partnerschaft AUTOSAR zu tragen. Ergebnis dieses Engagements ist eine erste Implementierung einer Kernkonzeption von AUTOSAR - des so genannten AUTOSAR Runtime Environments (AUTOSAR RTE) - durch die Spezialisten der BMW Car IT. Damit werden erstmals Fahrzeugfunktionen unter Nutzung des AUTOSAR-Standards entwickelt.

Die AUTOSAR RTE passt sich "automatisch" der jeweiligen Hardware im Fahrzeug an, um somit den Fahrzeugfunktionen immer die gewohnte und benötigte Umgebung anzubieten. Die Herausforderung liegt in dem für Automotive Software notwendigen hohen Niveau an Robustheit und einem effizienten Ressourceneinsatz. Diese wird bei der AUTOSAR Lösung der BMW Car IT dadurch erreicht, dass die AUTOSAR RTE nicht von einem Entwickler "programmiert", sondern praktisch automatisch von Softwareprogrammen erzeugt wird: Quasi ein "Programm", das "programmiert". Damit wird nicht nur ein effizientes System sichergestellt, sondern auch potenzielle Fehlerquellen abgestellt.

Die damit nachgewiesene Trennung von Softwarefunktion und Hardware - dem Rechner - ermöglicht eine hohe Transparenz, um zukünftig Fahrzeuge flexibler zu entwickeln, neue Funktionen für den Kunden nachzurüsten und durch die industrieweite Standardisierung Aufwendungen zu reduzieren. Eine modulare, offene Architektur der Software im Fahrzeug ist eine Grundvoraussetzung für die Funktionsumfänge zukünftiger Fahrzeuggenerationen und der damit verbundenen Komplexität. Die technischen Ergebnisse belegen eindruckvoll die schnelle Anwendung von Kompetenzen und Konzepten der Informatik auf aktuelle Herausforderungen in der Automobilindustrie und bestätigen das Modell der BMW Car IT.

Zentrale Intelligenz im Automobil

Darüber hinaus arbeiten die Entwickler der BMW Car IT an einer zentralen Intelligenz, die einerseits alle elektronischen Systeme überwacht und managt, andererseits vom Fahrer lernt und ihn unterstützt. Und: Dieser Generalassistent wird in der Lage sein, neue Funktionen per Software aufzunehmen. "Die Idee, die dahinter steckt, ist einfach", sagt Dr. Ulrich Weinmann. "Das Auto wird sehr viel sicherer und zuverlässiger seinen Gesamtzustand überwachen, Neues dazu lernen und Fehlverhalten ausschließen." Ein Prinzip, das aus dem klassischen Business-Bereich der Datenverarbeitung stammt und dort seit langem bestens funktioniert. Ein kleiner Server inmitten der Spezialanwendungen bedient diese mit allen notwendigen Informationen und kann dadurch auch Abweichungen feststellen und gegebenenfalls gezielt beheben.

Ein Beispiel: Der Fahrer parkt, stellt den Motor ab und lässt sich noch einige Zeit von der Audio-Anlage unterhalten. Bevor nun die Entertainment-Funktion zum Ärgernis wird, weil sie der Batterie zuviel Strom entzieht, schaltet die zentrale Intelligenz das Radio aus. "Sie erkennt einen kritischen Zustand, gibt erst eine Warnung an den Benutzer und zieht dann gegebenenfalls die Konsequenzen", erklärt Dr. Ulrich Weinmann.

Eine Strategie, die auch bei anderen Störungen funktioniert. Die zentrale Intelligenz kann erkennen, wann ein so genannter "nicht definierter Zustand" eintritt und unmittelbar korrigierend eingreifen. Mit anderen Worten - die Abweichung wird so frühzeitig ausgebügelt, dass sie für den Fahrer keinerlei Auswirkungen hat - er bemerkt sie noch nicht einmal. "Dadurch erhalten wir ein robustes System", sagt Dr. Ulrich Weinmann.

Software als Sonderausstattung

Aber die zentrale Intelligenz soll durchaus auch spürbare Vorteile für den Fahrer mit sich bringen. War die Software der allermeisten elektronischen Systeme im Auto bis vor kurzem noch ein unveränderlicher Bestandteil, so werden Updates über eine zentrale Intelligenz nun ebenso möglich wie das Einspielen neuer Funktionen. Ein Beispiel hierfür ist das individuelle Fahrtenbuch, das auf Wunsch eines Geschäftsreisenden jede Route automatisch protokolliert. "Der Kunde kann die Software kaufen und seinen Bedürfnissen entsprechend nutzen", erläutert Dr. Weinmann. Durch das offene System ist es jederzeit möglich, eine Anwendung nachträglich einzuspielen oder auch wieder zu löschen. Der Käufer kann also seinen BMW mit den Funktionen ordern, die er zunächst benutzen möchte, ohne sich spätere Änderungen zu verbauen. Gleichzeitig erhöht diese Option die Wertigkeit des Fahrzeugs während seiner Lebensdauer: Auch Zweit- oder Drittbesitzer können das Auto jederzeit ihren Wünschen anpassen.

Keine Zukunftsmusik: Bereits heute können BMW Kunden bestimmte Software-Umfänge auch nachträglich kaufen und in ihr Fahrzeug einspielen. Hierzu gehören zum Beispiel eine neue Navigationssoftware für die Bildschirmoberfläche oder Softwarekomponenten für die internetbasierten Dienste von BMW o­nline im 5er, 6er und 7er BMW.

Sicherheit an erster Stelle

Damit die durch Software-Download erreichbare Flexibilität für Kunden keine unerwünschten Begleiterscheinungen hat, steht bei der BMW Car IT das Thema Sicherheit an erster Stelle. Um Manipulationen von außen zu verhindern, werden neben Firewalls weitere Sicherungselemente entwickelt. Zudem wird bei Software-Downloads die Systemintegrität nicht angetastet. Sicherheitskritische Anwendungen sind strikt getrennt von ladbaren Zusatzfunktionen.