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Predictive-Maintenance-Lösungen für Automobilsoftware Softwarefehler auf Rädern

30.10.2018

Wie können Automobilhersteller den hohen Sicherheits- und Qualitätsansprüchen ihrer Kunden in Bezug auf die in den Fahrzeugen eingesetzte Software gerecht werden? Antwort: Mit selbstheilender Software. Predictive-Maintenance-Lösungen erkennen Probleme bereits im Entstehen und reparieren diese per OTA-Update – selbst während das Auto fährt.

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Deutsche und ihre Autos – eine ganz besondere Beziehung. Das Auto ist des Deutschen liebstes Statussymbol, entsprechend wird es gehegt und gepflegt: liebevolle Autowäsche, regelmäßige Ölwechsel und Motorüberprüfungen, sogar die Felgen werden gepflegt. Aber die meisten Fahrer wissen nicht, dass das nur die halbe Miete ist. Denn die wichtigsten Komponenten eines modernen Autos lassen sich nicht reinigen, nachziehen oder ölen. Während früher ein kurzer Blick unter die Haube genügte, um das ordnungsgemäße Funktionieren des Autos sicherzustellen, werden heute praktisch alle kritischen Funktionen von zahlreichen Bordcomputern und Steuergeräten mit mehreren Millionen Zeilen Softwarecode gesteuert.

Der durchschnittliche Neuwagen benötigt mehr Softwarecode als ein F-35-Kampfflugzeug – man kann also durchaus von „Software auf Rädern“ sprechen. Vor allem in sogenannten Connected Cars, die immer mehr interaktive und multimediale Funktionen besitzen, nimmt die Menge an Code kontinuierlich zu. Allerdings dienen diese Neuerungen nicht nur einem verbesserten Fahrerlebnis, sondern auch der Sicherheit aller Insassen. Der Software kommt somit eine lebenswichtige Aufgabe zu – und entsprechend fatal können die Folgen eines Softwarefehlers sein. Zu dumm nur, dass in Automobilsoftware durchschnittlich etwa 50 Fehler pro 1.000 Zeilen Code enthalten sind. Und selbst bei Standard-Qualitätskontrollen bleiben bis zu 15 Prozent der Fehler im Onboard-Code unentdeckt. Die „Software auf Rädern“ mutiert somit leicht zu „Softwarefehlern auf Rädern“.

Mehr Code als ein Düsenjet

Die Auswirkungen von Fehlern in Navigations- oder Infotainment-Systemen sind zwar lästig, aber letztlich kein Drama: Im schlimmsten Fall muss der Fahrer auf seine Lieblingsmusik verzichten oder die gute alte Landkarte zur Hand nehmen. Es gibt jedoch eine beträchtliche Anzahl von computergestützten Fahrzeugsystemen, deren durch Fehler bedingter Ausfall eine ernsthafte Gefahr für das Auto und dessen Insassen darstellen würde.

Ausfall eines ABS-Systems

Bestes Beispiel: Das Antiblockiersystem (ABS). ABS-Bremssysteme leisten einen wichtigen Beitrag zur Fahrer- und Verkehrssicherheit und haben sich längst als Standard etabliert. Zwar tritt der Autofahrer immer noch auf die Bremse, aber letztlich steuert eine Software das eigentliche Bremsverhalten. Und was passiert, wenn die Software nicht richtig funktioniert? Klar: Das Auto wird nicht wie gewünscht anhalten. So rief Volkswagen in diesem Sommer weltweit 766.000 Autos zurück, weil das ABS-System auszufallen drohte, wenn der Fahrer beim Bremsen über- oder unterlenkte. In solchen Fällen kann ein einfaches Software-Update über Leben und Tod entscheiden.

Motorprobleme

Beispiel Nummer 2: In modernen Fahrzeugen ist der gesamte Motor auf Software angewiesen – zur Regulierung des Luft-Kraftstoffgemischs, zur Kraftstoffeinspritzung, zur Bestimmung des Zündzeitpunkts oder der Leerlaufdrehzahl. Zahlreiche Parameter, die früher mechanisch beziehungsweise pneumatisch eingestellt wurden, steuern heute eine Software und eingebettete Sensoren. Und die Systeme fallen häufiger aus, als man im ersten Moment denkt: Große Automobilhersteller mussten bereits Millionen von Fahrzeugen zurückrufen, um fehlerhafte Onboard-Software zu reparieren, zum Beispiel weil sich der Motor bei mittlerer Beschleunigung einfach abschaltete.

Softwaredefekt im Airbag

Beispiel Nummer 3: Airbags. Auch dieses elektronische Sicherheitssystem gehört mittlerweile zur Standardausstattung eines jeden Autos. Seit ihrer Einführung haben Airbags Zehntausende von Menschenleben gerettet. Oft ist nicht nur ein einzelner Fahrer-Airbag verbaut, sondern alle Passagiere werden von einer ganzen Reihe verschiedener Airbags rundum beschützt. Angesichts ihrer allgegenwärtigen Präsenz wird der Schutz, den Airbags bieten, heute fast als selbstverständlich erachtet – aber Vorsicht: Im Jahr 2016 musste GM etwa 4,3 Millionen Fahrzeuge zurückrufen, um einen Softwaredefekt zu beheben, der das Auslösen der Airbags bei Kollisionen verhinderte.

Fahrerassistenzsysteme

Das letzte Beispiel sind Fahrerassistenzsysteme (ADAS). Früher waren solche Systeme ein Luxus, den nur wenige Fahrzeugmodelle boten. Heutzutage sind sie ein wesentlicher und weit verbreiteter Bestandteil des Fahrerlebens. Auch autonomes Fahren zählt zu den ADAS-Systemen und ist längst keine Zukunftsvision mehr: Mehrere Start-Ups sowie auch etablierte Automobilhersteller haben bereits Prototypen im Einsatz. Weitere Assistenzsysteme sind beispielsweise Warnleuchten im Rückspiegel, die den Fahrer informieren, ob sich ein anderes Fahrzeug im toten Winkel befindet. Auch ADAS-Systeme fürs Parallelparken sind bereits so weit entwickelt, dass viele Menschen gar nicht mehr wissen, wie man eigenständig einparkt. Man kann sich leicht ausmalen, welche Auswirkungen ein plötzlicher Ausfall solcher Systeme hätte.

Fahrplan für mehr Fahrzeugsicherheit

Fehlfunktionen des Autos, die auf eine fehlerhafte Onboard-Software zurückzuführen sind, lassen sich vom durchschnittlichen Autofahrer und selbst von Hobby-Tüftlern kaum erkennen, geschweige denn reparieren. Für die Behebung von Softwarefehlern braucht man einen Spezialisten. Die Verantwortung liegt somit bei den Herstellern und OEMs selbst. Um die Fahrzeugsicherheit trotz ständig zunehmender Code-Menge zu gewährleisten, müssen die Software-Fehlererkennung und die entsprechenden Reparaturmethoden verbessert werden. Da Rückrufaktionen aber nicht nur teuer, sondern auch zeitaufwendig und rufschädigend sind, suchen Automobilhersteller und OEMs händeringend nach Wegen, wie sich Softwareprobleme zuverlässig und schnellstmöglich erkennen und beheben lassen, ohne dass der Autobesitzer dafür extra in die Werkstatt fahren muss. Ein cleverer Ausweg ist die Over-the-Air-Erkennung (OTA) von Softwarefehlern.

Selbstheilende Software

OTA-Updates sind kein neues Konzept. Mit der Einführung von 3G-Netzen und Smartphones wurden sie zu einer weitverbreiteten Technologie für Remote-Updates, beispielsweise um Smartphone-Betriebssysteme zu aktualisieren, ohne dass die Benutzer es überhaupt bemerken. Für die meisten Fahrzeuge sind solche OTA-Updates aber bisher lediglich auf Infotainment-Systeme beschränkt. Hier kommt die selbstheilende Software von Aurora Labs ins Spiel: Diese Predictive-Maintenance-Lösung lässt sich nämlich für sämtliche Softwaresysteme und Steuergeräte im Fahrzeug einsetzen. Sie basiert auf Machine-Learning-Algorithmen, die Softwareprobleme erkennen und reparieren sowie OTA-Updates nahtlos implementieren können. Die Lösung benötigt keine Installation auf dem Steuergerät und kommt auch ohne dessen Reboot aus. Mittels einer Backend-Lösung lassen sich Softwarefehler auffinden und das Ausfallrisiko der Steuergeräte prognostizieren. Schließlich heilt sich die Software selbst durch ein Rollback auf die letzte sichere Version. Clientlose OTA-Updates sorgen dafür, dass alle Steuergeräte im Fahrzeug stets auf dem aktuellen Stand sind – ohne Fehler oder Downtime. So lassen sich rufschädigende Rückrufaktionen und teure Werkstattbesuche vermeiden.

Bildergalerie

  • Die selbstheilende Software ist für sämtliche Softwaresysteme und Steuergeräte im Fahrzeug geeignet. Praktisch alle kritischen Funktionen moderner Fahrzeuge werden von Bordcomputern gesteuert. Predictive-Maintenance-
    Lösungen helfen beim Aufspüren von Softwarefehlern.

    Bild: Aurora Labs

  • Over-the-Air-Updates (OTA) kommen bisher hauptsächlich zur Aktualisierung der Infotainmentsysteme von Fahrzeugen zum Einsatz. Darüber lassen sich aber auch Sicherheitspatches aufspielen. Und das ohne, dass das Auto in die Werkstatt gebracht werden muss.

    Bild: Aurora Labs

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