In Austria there are today more than 700 automotive enterprises, making a turnover of more than 7 billion euros per year from direct supplies to international automobile producers. Thus, even considering the number of imported cars, Austria s automotive suppliers contribute to a current account surplus. These suppliers support the tendency of substituting mechanics by electronics.
How will the story of electronics in our modern cars unfold? How do we deal with the conflict between more electronics more dependency on its stability? How will we manage the constantly rising quality requirements, how can we find common solutions? How do we deal with increasing traffic in the future? How can electronics contribute to decrease the number of accidents and their impact on human life, and to improve the environmental situation?
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Reiner HÖGER
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Director Corporate Technology, Siemens VDO Automotive AG, Regensburg |
Abstract
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"Wie die Elektronik die automobile Zukunft verändern wird"
Die in Fahrzeuge eingebaute Elektronik wird manchmal tendenziös als Übel dargestellt. Fahrzeuge bleiben wegen Elektronikmängel liegen oder die eingebauten Funktionen sind zu kompliziert und lenken den Autofahrer von seiner eigentlichen Aufgabe, dem Lenken des Fahrzeuges, ab.
Ich werde in meinem Vortrag darauf eingehen, wie wichtig Elektronik ist, um die Mobilität unter Gesichtpunkten der Umwelt und Personensicherheit zu ermöglichen. Schwerpunkte werden sein Antrieb (Benzin, Diesel, Hybrid) und Sicherheits- sowie Assistenzsysteme.
Neben der neuen Funktionalität werden auch technologische Herausforderungen auf den Gebieten Elektronik, Sensorik und SW aufgezeigt. |
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Stefan POLEDNA
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Co-Founder and Managing Director, TTTech Computertechnik AG, Wien |
Abstract
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Zuverlässige Automobilelektronik Globalisierung Technologieführerschaft
In den letzen Jahrzehnten hat die Elektronik im Automobil rapide Einzug gehalten. Bis zu 30% der Wertschöpfung werden in Oberklassefahrzeugen durch Elektrik und Elektronik bestimmt. Dieser Prozentsatz wird in Zukunft noch weiter anwachsen. Bessere Fahreigenschaften, höherer Komfort, Infotainment, Verringerung von Emissionen und vor allem die Sicherheit im Straßen-verkehr sind Ziele, die ohne Elektronik nicht erreicht werden können.
Allerdings haben mit dem Anstieg der Elektronikvernetzung verstärkt Elektronikprobleme Ein-zug im Fahrzeug gehalten. Gestützt auf unterschiedliche Statistiken wurden diese Qualitätsmän-gel medial stark aufbereitet, was eine große Sensibilisierung der Automobilindustrie zu diesem Thema mit sich brachte. Vor allem das Segment der Premiumfahrzeuge steht durch deren kom-plexe Elektroniksysteme und die damit verbundene Auswahl von Konfigurationsoptionen vor der größten Herausforderung. Da Europa speziell in diesem Segment die Führungsrolle einnimmt, ist das Problem der mangelnden Elektronikzuverlässigkeit von besonderer Relevanz.
Gleichzeitig ist es auch klar, dass die Europäische Automobilindustrie im Zeitalter der Globalisie-rung ohne eine entsprechende Premium- oder Mehrwertstrategie nicht gegen die Konkurrenz aus Asien bestehen können wird, die über dramatisch günstiger Kostenstrukturen bis hin zu niedrige-ren Umweltstandards verfügt. Eine solche Premiumstrategie muss im technischen Bereich auf entsprechenden Technologien und Technologieführerschaft aufbauen. Aus diesem Grund nimmt Europa im Bereich der Embedded Elektronik und speziell im Bereich der Automobilelektronik eine Technologieführerschaft ein.
Andererseits wäre es fatal zu glauben, dass Asien nur über billige Arbeitskräfte verfügt, die nicht für Know-how intensive Tätigkeiten und technologische Innovationen geeignet sind. So hat z.B. China ein erstklassiges Universitätssystem; das im Jahr 2001 bei 7,1 Millionen Studenten 1,04 Millionen Absolventen hervorbrachte, davon allein rund 300.000 aus technischen Studienrichtun-gen; das sind mehr Abgänger als in den USA und in der EU zusammen.
Leicht lässt sich aus diesen Tatsachen ableiten, dass die europäische Automobilindustrie in Zu-kunft unter einen noch stärkeren Kostendruck kommen wird. Um in diesem Umfeld bestehen zu können, wird es unabdingbar sein, in ganz spezifischen Schlüsselgebieten die Technologieführer-rolle zu halten oder einzunehmen. Aus der engen Verknüpfung zwischen dem Premiumsegment und der Elektronik die notwendig ist, um dem Premiumanspruch gerecht zu werden, ergibt sich, dass die Automobilelektronik und speziell zuverlässige Automobilelektronik eines dieser Schlüs-selgebiete ist. In diesem Zusammenhang stellt sich ein breites Bündel von Fragen, was getan werden kann, um in Europa in diesem Bereich ein Leadership-Rolle einzunehmen.
TTTech ist im Bereich zuverlässiger Elektroniksysteme tätig und liefert Software, Entwick-lungswerkzeuge und Halbleitermodelle für die zuverlässige Vernetzung von Steuergeräten so-wohl für die Anwendungen in der Luftfahrt wie auch in der Automobiltechnik. |
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Robert SCHAFFERNAK
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Leiter des Fachbereichs Elektrik und Elektronik, MAGNA STEYR Fahrzeugtechnik AG & Co KG, Graz |
Abstract
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Aktuelle Trends in der Automobilzulieferindustrie und Qualitätsindikatoren im Automobilbereich Robert Schaffernak Magna Steyr Engineering E/E
Nicht Innovationen und Hightech um jeden Preis -
sondern Überlegungen anstellen, wie Bestehendes tatsächlich verbessert und wie im Sinne zukünftiger Erfolgspotentiale der Markterfolg langfristig gesichert werden kann dafür ist es notwendig sich einerseits mit Marktentwicklung, Kundenanforderungen und Zukunftstechnologien auseinanderzusetzen und andererseits Innovations- und Produkteinführungsstrategien entlang der gesamten Wertschöpfungskette optimal umzusetzen.
Der Trend geht in Richtung Zulieferung von kompletten Fahrzeugsystemen, wie z.B. Cockpitmodule, Türmodule, Dachmodule, Frontendmodule, etc. Die Fertigungstiefe beim Fahrzeughersteller nimmt stark ab, teilweise liegt die Fertigungstiefe bereits unter 20% d.h. mehr als 80% der Fahrzeugteile werden zugeliefert. Trend zum Single Sourcing führt zu Abhängigkeitsverhältnis zwischen Automobilhersteller und Zulieferer. Zunehmende Auslagerung auch von Forschungs- und Entwicklungsaufgaben an Zulieferer stellt hohe Anforderungen an die Produktentstehung ´Gesamtfahrzeug´ .
Die klassischen Systemlieferanten müssen bezüglich Expertise und Prozesse im Zusammenspiel mit den Fahrzeugherstellern und anderen Lieferanten und Sublieferanten mehr Zuverlässigkeit gewährleisten. Dies erfordert insbesondere bei den komplexen Elektroniksystemen die Einführung von entsprechend abgestimmten und standardisierten Entwicklungs- und Integrationsprozessen .
Beginnend in der frühen Konzeptphase gilt es mit modernem Anforderungsmanagement die Spezifikationen festzulegen und in der Folge Bordnetzarchitektur, Energie- und Datenmanagement festzulegen, um beim Start des Serienentwicklungsprozesses möglichst konsistente Lastenhefte auf Komponentenebene generieren zu können.
Der Einsatz von Simulationswerkzeugen (Digital-Mock-Up, Software-in-the-Loop, Hardware-in-the-Loop) und der Austausch der Simulationsmodelle zwischen Systemlieferanten und Fahrzeughersteller ist Voraussetzung für eine lückenlose virtuelle Absicherung sowohl auf geometrischer wie auch auf funktionaler Ebene.
Die Erhöhung der Testtiefe und Testbereite durch systematisches Testen beginnend auf dem Komponentenlevel über Subsysteme bis hin zu den Integrationstests auf Gesamtfahrzeuglevel im statischen und dynamischen Laborfahrzeug dienen als wirksame & schnelle und nachhaltige Maßnahme zur Qualitätserzeugung und Qualitätssicherung.
Die Steigerung der Zuverlässigkeit der Hardware ist nur in Verbindung mit Weiterentwicklung der Softwareprozesse möglich. Ein gut etabliertes Softwarequalitätsmanagement mit Reifegradmodell, Re-use von bewährten Softwaremodulen , automatische Codegenerierung und systematischen Testabläufen mit automatisierter Testfallgenerierung sind hier gefordert.
Die Schaffung von langfristigen OEM-übergreifenden Industriestandards wie OSEK, AUTOSAR für grundlegende nicht wettbewerbsrelevante Funktionen vermeiden Schnittstellenprobleme zwischen Systemen und Softwaremodulen und leisten ein entscheidenden Anteil an der Qualitätssteigerung.
Das Ziel muß es sein eine frühzeitige Einbindung der Systemlieferanten in das Gesamt-systemverständis und in den Entwicklungsprozess zu erreichen. Das erfordert die strategische Einbindung der Lieferanten in einer frühen Entwicklungsphase bei Erhaltung der vollständigen Systemkenntnis & Systembeherrschung beim Automobilhersteller.
Kostendruck und Veränderung des Einkaufsverhaltens von Automobilherstellern führen zu spürbaren Änderungen im Verhältnis Automobilhersteller/Zulieferant.
Strategische Partnerschaften von Automobilhersteller mit Halbleiterherstellern, d.h. Vereinbarungen zu bestimmten Gesamtvolumen definierter Bauteile, bei gleichzeitiger Gewährleistung der langfristigen Technologiestabilität & Beliefersicherheit sind zu treffen.
Durch die zunehmende Verlagerung von Entwicklungstätigkeiten hin zum Zulieferanten ist das Management der externen Wertschöpfungskette ein wichtiger Stellhebel zur Absicherung der Qualität. Die Verschiebung von Schnittstellen und die zunehmende Komplexität bei der Systemintegration erfordern neue Kooperationsmodelle mit den Zulieferanten.
Eine Überwälzung des Haftungsrisikos auf die Zulieferer und die Folgen, Life Time contracts bewirken intensive rechtliche Bindung der Zulieferer an die Automobilhersteller, insbesondere sehr strenge Qualitätssicherungs- und Gewährleistungs vereinbarungen. |
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Reinhard PLOSS
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Chairman of the Board, Infineon Technologies AG, Munich |
Abstract
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Chair |
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Halbleiter als elektronisches Hirn im Auto
In der mehr als 100jährigen Automobilgeschichte sind besonders die letzen 30 Jahre gekennzeichnet durch eine stürmische Entwicklung weg von dem mechanischen Auto hin zu einem hochkomplexen, elektronisch-mechanischen System. Durch die Elektronik ist das Auto zum einen wesentlich sicherer und komfortabler geworden, zum anderen haben sich Verbrauch und Umweltbelastung bei deutlich gesteigerter Leistung erheblich verringert. Europa ist bei dieser Entwicklung Vorreiter gewesen, wozu Infineon als europäischer Halbleiterhersteller maßgeblich beigetragen hat.
Heute sind in jedem neuen Fahrzeug, das weltweit vom Band läuft, durchschnittlich rund 20 Chips von Infineon enthalten.
Aktueller Trend in der Automobilelektronik
Der Trend in der Automobilelektronik ist gekennzeichnet durch mehr Leistung bei geringerem Kraftstoffverbrauch und weniger Umweltbelastung. Auf nationaler und europäischer Ebene ist dies sowohl forciert als auch durch entsprechende Gesetzgebung unterstützt worden. Eine Ausprägung des zunehmenden Umweltbewusstseins, das auch durch die knapper und teuerer werdenden Ressourcen befördert wird, ist die Zunahme der Hybridautos, die einen kombinierten Elektro-/Kraftstoffmotor haben.
Neben den Umweltvorteilen hat die Elektronik im Auto vor allem eine höhere Sicherheit im und mit dem Auto ermöglicht. Antiblockiersystem, Airbag und elektronische Stabilitätssysteme haben wesentlich dazu beigetragen, Unfallfolgen deutlich abzumildern.
Als nächstes wird es darum gehen, mit elektronischen Systemen Unfälle aktiv zu verhindern. Beispiele dafür sind unter anderem radargestützte Bremsassistenten, die Stop-and-Go Betrieb beherrschen, aber auch Notbremsungen durchführen können, oder Systeme, die automatisch die Spur halten bzw. beim Spurwechsel warnen.
Am sichtbarsten für uns alle aber ist die Entwicklung bei Navigation, Unterhaltung und Komfort. Für viele ist das Navigationssystem im dichten Stadtverkehr eine unschätzbare Hilfe geworden. Und wer würde heute noch auf seine ferngesteuerte Zentralverriegelung verzichten?
Der Halbleiter in der Automobilelektronik
Schlüsselbauelement für die Steuergeräte sind Sensoren, Mikroprozessoren und Leistungshalbleiter. Die Sensoren messen Temperatur, Druck, Abgas etc., die Mikroprozessoren verarbeiten diese Daten, und die Halbleiter steuern dann die verschiedenen Relais, Elektromotoren, Lampen usw.
Es gibt keine andere Industrie, die solche Leistungssteigerungen bei gleichzeitiger Kostenreduktion realisieren kann. Am deutlichsten wird das beim PC, der heute die Leistung eines Rechenzentrums bei Bruchteilen der Kosten erbringt. Grundsätzlich gilt dieser Mechanismus, der als Gesetz von Gordon Moore bekannt ist, auch bei den Halbleitern im Auto.
Diesem Trend folgen die Mikroprozessoren. So hat z.B. der Prozessor, der heute den Motor steuert, in 130nmTechnologie ca. 40 Millionen Transistoren und einen integrierten Programmspeicher mit 0,5-2 MByte, der es erlaubt, das Steuergerät auch während des laufenden Betriebs neu zu programmieren und zu aktualisieren. Dies kann für den Kunden ein deutlicher Vorteil sein.
Leistungshalbleiter sollen vor allem verlustfrei, d.h. ohne Hitze- oder Reibungsverluste, Ströme schalten. Hier geht der Trend zu immer größeren Strömen bei immer kleineren Chips. Im Prinzip sind die modernen Leistungshalbleiter eine Vielzahl parallel geschalteter Einzeltransistoren, die auf einem Chip integriert sind. Um mehr Transistoren je Fläche realisieren zu können, werden im sub-µm Bereich komplexe dreidimensionale Strukturen erzeugt, quasi die Oberfläche mehrfach gefaltet, was deutliche Steigerungen ermöglicht.
Halbleiter als Innovationsmotor der Zukunft
In Zukunft werden 90 Prozent aller Innovationen im automotiven Bereich elektronisch getrieben. Allein der Halbleiteranteil pro Fahrzeug wird von rund 200 Euro 2002 auf rund 300 Euro 2010 ansteigen. Wären wir nicht innovativ und würden nicht weiterentwickeln, läge diese Summe, mit den Bauteilen von heute, bei 600-750 Euro.
Die Komplexität der elektronischen Elemente nimmt dabei immer weiter zu. Heutige Autos besitzen bis zu 80 mit einander vernetzte Steuergeräte. So besteht beispielsweise der Kabelstrang eines VW-Phaeton aus 2110 Leitungen, hat eine Gesamtlänge von 3860 Metern und wiegt 64 Kilogramm. Das Ziel muss also lauten, die Komplexität zu beherrschen, nicht aber die Innovationen zurückdrehen.
Es wird in Zukunft eine Vielzahl von Anwendungen geben, die das Auto noch sicherer und aktiv intelligenter machen werden. Dazu gehören etwa die automatische Erfassung von Verkehrslage und Umweltbedingungen und die daraus abgeleitete Verkehrsleitung, die Fahrwerkskontrolle, die das Fahrzeug sicher auf der Spur hält, oder Warnsysteme wie Fahrzeugsensoren und Steuergeräte, die kritische Situationen erkennen und Warnmeldungen an die umgebenden Fahrzeuge abgeben. Eine eigene Infrastruktur ist dafür nicht erforderlich, vielmehr nutzt das System Netzstandards ähnlich wie PC und Funknetze (WLAN und GSM/UMTS).
Spannungsfeld Qualität versus Kostendruck
Kunden wünschen mehr Funktionalität beim Auto und der Gesetzgeber fordert weniger Umweltbelastung und mehr Sicherheit. So sind in den USA beispielsweise Reifendrucksensoren Pflicht, nachdem im August 2000 über 50.000 Fahrzeuge wegen fehlerhafter Reifen zurückgerufen wurden. Mehr als 120 Personen kamen damals ums Leben.
Auf der anderen Seite steht der steigende Kostendruck: Die Preise sind in allen wesentlichen Fahrzeugklassen inflationsbereinigt konstant und die Endkunden sind zumeist nicht bereit, einen Mehrpreis für neue Technologien zu bezahlen. Darüber hinaus steigen die Anforderungen an die Qualität ständig an.
Um allen Faktoren in Zukunft gerecht zu werden, ist Kooperation in der gesamten Lieferkette unabdingbar. Wir müssen aufhören, jeden einzelnen Baustein lediglich isoliert auf den Preis hin zu optimieren. Alle Beteiligten entlang der Wertschöpfungskette - vom Automobilhersteller über den Systemlieferanten bis zum Komponentenzulieferer - müssen sich zusammensetzen und gemeinsam robuste, fehlerlose respektive fehlertolerante und vor allem innovative Lösungen für das Gesamtsystem entwickeln. Dazu ist eine frühe Einbindung in neue Entwicklungen ( from Push to Pull ) genauso nötig wie die Definition von neuen Systemaufteilungen für kostengünstige Lösungen. Diese Lösungen müssen sich sowohl in wettbewerbsfähigem Kostenrahmen bewegen als auch die Differenzierung der Marke im Markt erlauben. AutoSAR, eine Entwicklungspartnerschaft für die Standardisierung von Software im Auto, ist ein Ansatz dazu, der aber noch weiter ausgebaut werden muss. |
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