Magazín

Magazín a novinky..

Stiskni knoflík a jeď! - podíl IT v autech je stále větší

16.06.2008

Automobil už v nedaleké budoucnosti bude důkladně sesíťovaný, libovolně konfigurovatelný ( ... ale bude také snazším cílem pro hackery). To s sebou nese stále pokračující zvyšování podílu software na výbavě a řízení vozu. Již dnes mnohde v prodejnách automobilů v západní Evropě či Americe prodejce kupujícímu nabídne určitou barvu čalounění ve voze anebo se jej zeptá, zda chce palubní desku s popelníkem či bez něho, ale zároveň mu nabídne větší či menší "balík" software, který má řidiči usnadnit řízení a zvýšit stupeň jeho bezpečí. Součástí balíku může být navigace, automatika, která změní počet otáček, když vůz se z roviny dostane na silnici s velikým stoupáním v horách, senzory, upozorňující na to, že vůz před, nebo za vámi je příliš blízko a že je nutno zmírnit rychlost atd. Další softwarový subsystém upozorní na to, že několik kilometrů vpředu je na dálnici zácpa, a jiné zařízení umožňuje domlouvat se s posádkami okolo jedoucích vozů (car-to-car communication).

ROZHODUJÍ INOVACE V SOFTWARE

Znalci tvrdí, že automobil dnes prochází největší technologickou změnou od doby, kdy byl vynalezen. Změna spočívá hlavně v tom, že dnes o vlastnostech vozů, které jsou v globálu roku od roku lepší, nerozhodují tolik inovace mechanických součástí vozu, nýbrž hlavně inovace v software, zvyšující "inteligenci" vozů. Auto se stává objektem, který lze naprogramovat. Tomuto trendu se už přizpůsobili vývojové týmy a samozřejmě výrobci, i prodejci vozů a zákazníci.

To, co dnes odlišuje různé značky vozů, jsou jen z menší části rozdíly hmotnostní, rozměrové a vzhledové, a z větší části rozdíly ve výbavě, hlavně v software. Během posledních zhruba 10 let se v Německu zvýšila softwarová kapacita u vozů vyšších tříd z 1 na cca 80 MB, a pro příští léta se počítá s výrobou vozů, jež budou mít kapacitu 190 GB. Od roku 1995 se počet vzájemně sesíťovaných a softwarově ovládaných přístrojů ve vozech zvýšil z pěti na více než 70, i když jde samozřejmě o subsystémy různého stupně dosahu a důležitosti např. sledování emisí ve výfuku anebo zavírání a otevírání dveří či oken.

Výsledkem je auto s vysokým podílem IT resp. software, díky němuž se ujalo rčení, že v dnešní době se pokyn k užívání auta dá vyjádřit slovy "Plug and Drive" čili: Stiskni knoflík (nebo Zapni klíček) a jeď!

Cesta k dnešnímu stavu nebyla snadná. Součásti vozů se navrhovaly izolovaně (motory, pohony atd.), a pak se spojovaly dohromady montáží, svařováním. Stupeň integrace byl poměrně nízký. Proto docházelo a i dnes dochází k tomu, že jednotlivé subsystémy sice fungují dobře, ale jejich propojení vykazuje mezery a vady, které mohou vést k poruchám v kontextu celého vozu. V nejlepším případě jde o komplikovanost - to když např. má tři druhy senzorů: jeden pro ESP, druhý pro navigaci a třetí pro sledování vzdálenosti auta od okolních vozů na silnici.

AUTOKAR A SNAHA O SYSTÉMOVOU INTEGRACI

Úlohou sesíťování a vůbec aplikací IT ve výrobě aut je tyto rozpory odstranit pomocí systémové integrace, a nejlépe dosáhnout stavu, kdy se jim předejde.

Firma BMW k tomuto účelu založila dceřinou společnost BMW CAR IT, která se intenzivně zabývá sledováním všech novinek, jež se ve světě i IT objeví, a možnostmi jejich rychlé aplikace do výroby vozů v mateřské firmě. Prvním výsledkem práce dceřiné firmy, v níž pracuje kolem 40 odborníků, je mj. vůz M5, který byl vybaven 297 volitelnými jízdními režimy. Pak přišly další vozy, na jejichž softwarové výbavě se dceřinka vydatně podílela. Podobný přístup zvolily i další automobilky.

V této spojitosti je třeba uvést pojem Autosar (Automotive Open System Architecture), který představuje materializaci snahy a otevřený a společný standard software v automobilech. Donedávna každý výrobce a subdodavatel, který chtěl přijít s inovací, si musel vývoj organizovat sám, a v každém případě musel začínat vždy téměř od začátku. Automobilový průmysl se z finančních důvodů dlouhou dobu soustředil na masovou výrobu mikroprocesorů, a software se vždy musel přizpůsobovat existujícímu hardwaru. Když došlo ke změně hardware, musel se přeprogramovat i software, což bylo často spojeno s problémy a zvyšovalo pravděpodobnost výskytu vad. To má standard Autosar odstranit. Hlavním smyslem je oddělit software od hardware, přičemž software má být znovu použitelný.

Tím se má vyřešit několik problémů:

- Za prvé se takto dá získat či ušetřit vývojová kapacita tak, aby firma nemusela

při přípravě novinky začínal vždy od nuly.

- Za druhé lze očekávat, že jednotný či společný software bude fungovat bez poruch, a pokud se poruchy přece jen vyskytnou, v unifikovaném systému bude snadnější je identifikovat.

- Za třetí se dá čekat, že díky standardizovaným rozhraním se dospěje k větší manipulační schopnosti v síti, protože nový software bude možno umístit na každý řídicí přístroj, který bude mít dostatečnou paměťovou kapacitu. Do jisté míry to může mít za následek i snížení počtu řídicích přístrojů, i když to není pro vývojáře hlavním cílem.

CO NEJVÍCE PŘÍPRAVY PROVÁDĚT SIMULACÍ

Je nutno vidět, že společná rozhraní ve vozech různých výrobců sice řeší statickou část problémů, nikoliv ale dynamickou - to říká Makus Hardt z Fraunhoferova ústavu pro software a systémovou integraci (ISST), který je též členem konsorcia prosazujícího Autosar a zabývá se vývojem software pro automobily. ISST se snaží v co největší míře simulovat a prozkoušet systémy ještě než se vyrobí prototypy nových vozů, aby pak nedocházelo k dodatečným úpravám a průtahům. Jde o přístup označovaný jako Front-Up Development: co nejvíce času věnovat přípravě, simulaci, výpočtům, aby se zkrátila další fáze, spojená už s prototypem. Sem patří samozřejmě i práce na samotných nástrojích IT.

V tomto směru bylo dosaženo významných pokroků. Vývojář Helmut Fennel z firmy Continental v roce 1984 sestrojil první na bázi mikroprocesoru fungující systém ABS. Ten byl aplikován u vozu Lincoln Continental a pak u Fordu Scorpio (pro úplnost nutno dodat, první ABS, který byl vyvinut u Bosche a použit v Mercedesu, byl na míru vyrobený elektronický obvod, ale nešlo o volně programovatelný čip). Paměťová kapacita u brzd se postupně zvýšila na 1 MB. Kromě standardů, jako jsou ABS, ASR a ESP, pomáhá moderní softwarový brzdový systém také při jízdě do kopce, vysušuje okna vozu při dešti, zvyšuje tlak v brzdách a vykonává i další služby.

ŽÁDOUCÍ JE HORIZONTÁLNÍ PROPOJENÍ VÝVOJÁŘŮ A VÝROBCŮ

První sesíťování brzdy se datuje z konce osmdesátých let 20. století, když bylo provedeno propojení k řízení motoru. Od té doby vše spěje k úplnému sesíťování. Fennel spatřuje tři velké trendy:

- rozsáhlá regulace pojezdu, při níž budou centrálně propojeny brzdy, pérování a řízení (volant)

- sesíťování a integrace prvků aktivní a pasivní bezpečnosti do jednotného systému

- komplexní management dynamiky vozu, které převezme řízení a rozdělování brzdných a pohonných momentů, což bude zřejmě nutné z hlediska požadavků nastupujícího hybridního pohonu aut.

K tomu už existuje náběh: nová třída S vozů Mercedes spojuje aktivní distanční kontrolu, aktivní brzdovou asistenci a aktivní ochranu posádky vozu do jednoho celku. Limuzina je vybavena radarem nablízko i na dálku a varuje šoféra, jestliže existuje nebezpečí nárazu, reguluje podle potřeby tlak v brzdách, napíná bezpečnostní pásy a naklání sedadla do optimální polohy pro případ nárazu. V tomto případě, když hrozí riziko, musí řidič brzdit ještě sám. Ale při klidnější, pomalejší jízdě tuto funkci může převzít distanční kontrola. BMW M5 může zase sloužit jako příklad toho, co se rozumí regulovanou dynamikou jízdy. Má tři stupně dynamiky motoru (400 PS, 500 PS a 500 PS Sport), 11 různých řadicích programů (pět pro automatické stupně, šest pro ruční řazení), tři stupně ESP (vypnutí, zapnutí, se skluzem) a tři stupně tlumení otřesů (Komfort, Normal, Sport). Samozřejmě, že takovýto systém dobře funguje pouze v případě, že pohon, motor a regulace ESP jsou navzájem těsně propojeny.

Značnou potíž ve vývoji novinek nepůsobí jen různé zájmy různých výrobců a subdodavatelů, ale i fakt, že proces vývoje novinek je stále chápán a organizován tradičním způsobem, vertikálně. Každý si vyvíjí určitou novinku,a až na určitém stupni, když jde o prosazení do výroby a komercionalizaci, dochází ke kontaktům mezi firmami a propojování. Podle Fennela je zapotřebí, aby vznikl celostní System Engineering, aby od počátku existovalo interdisciplinární horizontální propojení mezi firmami a výzkumnými institucemi.

SOFTWARE UMOŽŇUJE INDIVIDUALIZACI VOZŮ

Technický vývoj automobilů a zvláště vývoj IT v automobilech je nepřetržitý proces, který je v poslední době navíc velice intenzivní a dokonce v jistém smyslu módní. Bývá používána metafora, že "software update" znamená pro automobily dneška totéž co pro lidi staršího věku "facelift".

Přitom výroba vozů sice probíhá podle koncepce tzv. platforem (vícero typů vozů má sice jinak formovanou karosérii, ale stejné rozměry a technické provedení podvozku, stejný rozchod kol atd.), nicméně nejrůznější doplňky a subsystémy mohou výrazně diferencovat i vozy téhož typu a z téže výrobní série, a to stále častěji díky možnostem skýtaným IT resp. automobilovým software. Continental např. uvádí, že pomocí jediného software je možno (teoreticky) obsloužit 28 tisíc různých kombinací, jež se týkají specifikací pojezdu, motoru, hmotnosti nebo brzd. Nemluvě už o tom, že software může samozřejmě vybírat i hudbu, kterou si pasažéři v autě pouštějí při jízdě.

SESÍŤOVÁNÍ FUNGUJE I NAVENEK

Sesíťování uvnitř auta je kompletováno sesíťováním navenek. Již dnes mohou auta komunikovat na silnici mezi sebou, a konsorcium firem Audi, BMW, DaimlerChrysler, Fiat, renault a VW slíbilo vypracovat společný standard. Jde mj. o to, aby auta mohla komunikovat i s dopravními značkami, aby vysílala a přijímala informace o povětrnostní situaci, hustotě provozu na silnici atd. Každé auto má být zároveň vysílačem, přijímačem a routerem. Výměna informací má probíhat na bázi ad hoc sítě pomocí technologie WLAN.

Softwarová firma Nordsys pracuje na programovém rozhraní s názvem Vehicle Application System Interface, které umožní bezdrátový přístup do řidicích přístrojů ve voze zvenčí

Je to systém, který už byl aplikován při provozu kombajnů během žní a který se nyní má přenést i do osobních automobilů. Jako celek jde o přenositelnou záležitost s tím, že je třeba dořešit aspekty, jako jsou např. výskyt náledí na vozovkách či hustota autoprovozu na silnicích, což jsou záležitosti, které se samozřejmě na sklízených polích nevyskytují.

Součátí má být také subsystém car-to-service, který zprávu o případném defektu vozu prostřednictvím telematického boxu automaticky sdělí do nejbližší autodílny.

IT V AUTECH MÁ I SVŮJ RUB

Zásada, že každá hůl má dva konce, platí nicméně i při aplikaci IT v automobilech. Jelikož bude snadné navázat spojení zvenčí do auta, bude také možno do jeho sesíťování vpravit zvenčí virus, který může ochromit fungování auta, nebo který může uvést osádku vozu v omyl nesprávnými informacemi a pokyny a tím je přivést i do nebezpečí.

Takto lze např. řidiči vyslat (falešnou a lživou) zprávu, že na silnici několik kilometrů před ním je dopravní zácpa, a doporučit mu objížďku po jiné silnici, a na té si na něho počíhat... pokud by šlo např. o takového informátora, který by chtěl na odlehlém místě daný vůz přepadnout.

Je také možné, že při opravě vozu po nějaké poruše v dílně si mechanik zjistí z palubního počítače data o tom, kudy šofér předtím jezdil a jakou rychlostí, a sdělí to pojišťovně, u níž má řidič smlouvu a kde bude uplatňovat proplacení škody - a pojišťovna se pak může zpěčovat vyplatit pojistku se zdůvodněním, že řidič jel před poruchou o nějaké kilometry rychleji, než bylo v daném úseku povoleno. Také je možno pomocí IT zvenčí zjistit, kdy a s kým řidič absolvoval určitou jízdu, a sdělit to jeho rodinným příslušníkům či nadřízenému, anebo s těmito informacemi vydírat přímo řidiče. Všude tam, kde má softwarový systém automobilu rozhraní vůči vnějšku, existuje i riziko, že osoby ve voze se mohou stát proti své vůli a aniž o tom vědí, zdrojem informací pro někoho, kdo je od nich a o nich prostřednictvím rozhraní během jízdy získává. Snad se rýsují lepší časy. Firma Escrypt, která působí v oboru Embedded Systems, na zvýšení bezpečnosti systémů IT v osobních automobilech intenzivně pracuje a její manažeři tvrdí, že podstatného pokroku dosáhnout během několika málo let.

Pak se prý běžnou anebo aspoň možnou součástí softwarového vybavení aut stanou firewally, různá kódovací zařízení, tzv. autentifikační zařízení a systémy, které zajistí, že všechno to, co proběhne uvnitř vozu se z něho nedostane ven, pokud ty které údaje řidič samozřejmě předepsaným způsobem zajistí proti nežádoucímu úniku.

Na druhé straně se informací o řidiči a jízdě vozu dá využít i ku prospěchu řidičů, resp. majitelů aut. Jde např. o postup, který od roku 2004 praktikuje firma Avia, což je největší britská pojišťovna a šestá největší na světě. Ta vypočítává výši prémií jednotlivých svých pojištěnců - řidičů z počtu najetých a jí nahlášených kilometrů resp. mil, a podle toho zvýhodňuje určitou kategorii řidičů - konkrétně těch, kteří jsou ochotni jí telematicky údaje o kilometrech poskytovat, čili kteří nejsou tak choulostiví, pokud jde o podávání údajů o tom, kam a kdy jedou a kolik toho najezdí. O podobném způsobu zvýhodňování řidičů přemýšlejí i jiné pojišťovny, přičemž daný způsob chtějí rozšířit ještě o zvýhodnění související se způsobem jízdy.