Was sehen Sie als die wichtigsten Trends im Automobildesign?

Ein bedeutender Trend in der Fahrzeugentwicklung ist die Integration von Simulationen und virtueller Absicherung in softwaredefinierte Fahrzeuge (SDVs). Hier werden die markentypischen Merkmale und der zentrale Kundennutzen durch die Software definiert. Außerdem muss die Fahrzeugsoftware kontinuierlich aktualisiert werden. Daraus folgen zwei wichtige Implikationen für die Software-Entwicklung und Validierung: 
Erstens muss die Software von der Fahrzeughardware getrennt werden, was auch als „Software-Hardware-Entkopplung“ bezeichnet wird. Die klassische Methode der gemeinsamen Validierung von Fahrzeughardware und -software funktioniert daher nicht. Stattdessen müssen verschiedene Software-Schichten in einer „virtualisierten“ Umgebung integriert und mithilfe der Simulation der Fahrzeughardware validiert werden. 

Zweitens ist es praktisch unmöglich, alle Over-the-Air-Updates ausschließlich physikalisch zu validieren. Durch die Integration von Simulationen in die Softwareentwicklung lassen sich Softwareupdates kontinuierlich durchführen, ohne dass dabei Fehler auftreten. Dies ist besonders wichtig für sicherheitskritische Systeme.

Wie kann Simulation den Bedarf an physischen Prototypen reduzieren?

Ingenieure nutzen zunehmend virtuelle Modelle von Fahrzeugkomponenten und -systemen, um sie unter einer Vielzahl von Szenarien und Bedingungen zu simulieren und zu testen. So lassen sich die Kosten und der Zeitaufwand für den Bau physischer Prototypen drastisch reduzieren. Ingenieure sollte Simulationen jedoch nicht nur auf die Reduzierung der Prototypen beschränken. Die Verkürzung der Entwicklungszeit ist ein weiterer entscheidender Vorteil. Mit Simulationen können Ingenieurteams tiefere Einblicke in komplexe Zusammenhänge gewinnen und verschiedene Aspekte von Entwicklungsentwürfen analysieren, was zu einer höheren Qualität und besseren Designs führt.

Noch entscheidender ist, dass Automobilunternehmen Simulationen über den gesamten Entwicklungszyklus hinweg intensiv einsetzen: In den frühen Konzeptphasen verwenden die Unternehmen Simulationen, um Anforderungen zu analysieren und zu bewerten, und während der Entwicklung nutzen sie diese, um Fehler in komplexen Systemen frühzeitig zu erkennen. In späteren Phasen ermöglichen Simulationen, viele Kalibrierungen von Steuergeräten simulativ vorzubereiten, was die Testzeit am Fahrzeug und am Prüfstand reduziert. Reproduzierbare Tests, die die Untersuchung von Extremszenarien ermöglichen, sind ebenfalls weit verbreitet.

Was bedeutet das für den Entwicklungsprozess?

Durch den Einsatz von Simulationen wird der Entwicklungsprozess agiler und effizienter. Ein Beispiel hierfür ist die Entwicklung von Fahrerassistenzsystemen (ADAS). Anstatt zahlreiche physische Tests mit Prototypen durchzuführen, können Entwickler Szenarien wie Notbremsungen, Spurhalteassistenten oder Einparkhilfen in einer virtuellen Umgebung simulieren. Das ermöglicht es, verschiedene Softwarefunktionen zu testen und zu verfeinern, bevor ein physischer Prototyp gebaut wird. Dadurch werden die Entwicklungszyklen beschleunigt sowie die Qualität und Sicherheit der Systeme verbessert, da potenzielle Probleme frühzeitig erkannt und behoben werden können.

Welche Funktionen des softwaredefinierten Fahrzeugs profitieren besonders von Simulationsanwendungen?

Tests und Validierungen sind besonders wichtig für sicherheitskritische Systeme wie Antriebssysteme, Fahrwerk und weitere mechatronische Systeme. Um kontinuierlich Updates für diese Systeme bereitzustellen, ist die Integration von Simulationen in den gesamten Software-Entwicklungsprozess unerlässlich.

Simulationen spielen nicht nur für einzelne Funktionen eine entscheidende Rolle, sondern sind grundlegend für die gesamte Transformation hin zu SDVs. Tatsächlich ist Simulation eine wesentliche Komponente, um die Realisierung von SDVs überhaupt erst zu ermöglichen. Erst Virtualisierung und Simulation ermöglichen die Entkopplung von Hardware- und Softwareentwicklung. Diese Entkopplung ist im SDV-Kontext notwendig, da sie es erlaubt, Software flexibel für verschiedene Fahrzeugvarianten oder Schlüsselkomponenten wie Batterien einzusetzen. Bevor ein Softwareupdate durchgeführt wird, müssen zwingend Tests für alle relevanten Fahrzeugvarianten durchgeführt werden, um deren Kompatibilität und Funktionalität sicherzustellen. Ohne den Einsatz von Simulationen ist das nicht möglich.

Wie wird künstliche Intelligenz die Produktentwicklung in der Zukunft beeinflussen?

Im Automobilbereich spielt KI in zwei zentralen Bereichen eine Rolle: einerseits für die Entwicklungsprozesse und andererseits für den Einsatz im Fahrzeug selbst. Im Fahrzeugbereich zeichnet sich ein Trend zur Integration von KI in Regelstrategien ab, beispielsweise bei ADAS. KI wird auch in virtuellen Sensoren eingesetzt, die physikalische Sensoren ersetzen können. MathWorks kooperiert eng mit Chipherstellern, um diese KI-Netzwerke effizient auf Embedded Systems zu implementieren. Auch in der Entwicklung beobachten wir mehrere Trends. Dazu gehört die Verwendung von LLMs (Large Language Models) in Kombination mit MathWorks-Produkten, um die Programmierung zu beschleunigen, Fehler zu beheben und Dokumentationsaufgaben zu unterstützen. Zudem ermöglichen KI-Technologien die Analyse umfangreicher Fahrzeug- und Flottendaten, um Muster zu erkennen und Vorhersagen zu treffen. Das verbessert die Fahrzeugwartung und -leistung, indem potenzielle Probleme frühzeitig durch Anomalieerkennung identifiziert werden.

Für Simulationen und Systemanalysen stellt das Reduced Order Modelling (ROM) eine ressourcenschonende Alternative zu rechenintensiven physikalischen Modellen dar. Diese effizienten KI-Modelle bieten erhebliches Potenzial zur Optimierung von Designprozessen und tragen so zur Entwicklung von innovativeren und effizienteren Fahrzeugen bei.