Warum der Weg zum Software-definierten Auto so schwer ist

Das Software-definierte Fahrzeug ist leicht vorstellbar, aber schwierig umzusetzen. Durch die Verlagerung des Schwerpunkts von der Hardware auf die Software erhoffen sich die Hersteller eine Senkung der Entwicklungskosten, eine Stärkung der Kundenbindung und eine Steigerung des Umsatzes. Doch die Entwicklung eines fahrenden Smartphones erfordert ein radikales Umdenken.

Laut einer Studie des Beratungsunternehmens Accenture könnten digitale Dienste bis 2030 bis zu 1,5 Billionen US-Dollar an zusätzlichen Einnahmen für die globale Industrie generieren und bis 2040 auf 3,5 Billionen US-Dollar ansteigen, was dann 40 Prozent des Gesamtumsatzes der Automobilindustrie ausmachen würde.

Nach Angaben des Beratungsunternehmens Deloitte wird der Markt für drahtlos bereitgestellte Funktionen und Abonnements im Jahr 2030 voraussichtlich 14 Milliarden US-Dollar erreichen, gegenüber 3,3 Milliarden US-Dollar im Vorjahr.

Allerdings hat der Übergang bislang vor allem zu Verzögerungen und Fehltritten geführt, was am deutlichsten bei der in Schwierigkeiten geratenen Cariad-Einheit des Volkswagen-Konzerns zu sehen ist. Rückschläge in der Softwareabteilung bremsten die Markteinführung des neuen vollelektrischen Audi Q6 E-tron und des batterieelektrischen Porsche Macan aus.

Zu den weiteren Opfern des neuen digitalen Wettrüstens zählen zwei Volvo-Elektrofahrzeuge. Das Flaggschiff-SUV EX90 des Herstellers verzögerte sich aufgrund von Schwierigkeiten beim Testen "geschäftskritischer" Software, während die Auslieferungen des kleinen SUVs EX30 einen halben Monat lang ins Stocken gerieten, weil ein wichtiges Software-Update nur bei Händlern und nicht über Funk durchgeführt werden konnte.

Und keines dieser vier Modelle ist ein "echtes" Software-definiertes Fahrzeug. Was als SDV gilt, steht zur Debatte. Aber die meisten sind sich einig, dass es über ein zentrales Computersystem mit nur einer Handvoll leistungsstarker Steuergeräte verfügen muss, die eine Reihe von Bordfunktionen sowie den Datenfluss zur und aus der Cloud steuern.

"Das Versprechen des Software-definierten Fahrzeugs geht in die gleiche Richtung wie das Versprechen autonomer Fahrzeuge: Es ist schwierig", sagt Jean-Marie Lapeyre, Chief Technology and Innovation Officer für Automotive bei Capgemini.

Lapeyre verweist auf den "Hype-Zyklus" von Gartner, der die fünf Schlüsselphasen auf dem Weg einer Technologie zur Marktreife darstellt. Er sieht Software-definierte Autos im Abwärtstrend, der sich dem Tiefpunkt der Ernüchterung nähert. Jenem Tiefpunkt, der auf den Höhepunkt überzogener Erwartungen folgt, wenn eine gute Idee zur schwierigen Umsetzung übergeht.

Trotz der Schwierigkeiten haben die Erwartungen nicht nachgelassen. Stellantis zum Beispiel prognostiziert, dass der Konzern bis 2030 einen zusätzlichen Umsatz von 20 Milliarden Euro generieren wird, da Kunden die Software nutzen sollen, um für zusätzliche Funktionen, Upgrades und Abonnements zu bezahlen.

Renault hofft unterdessen, die Entwicklungszeit von Fahrzeugen um 50 Prozent zu verkürzen, indem es in der Cloud entwickelte Software wiederverwendet und auf ein neues "digitales Chassis" herunterlädt, das mit Hilfe des Chipherstellers Qualcomm erstellt wurde und auf dem ein Android-Betriebssystem läuft. Der Software-Schwerpunkt werde auch zur prognostizierten Kostensenkung von Renault um 40 Prozent bei Elektrofahrzeugen beitragen, sagte das Unternehmen.

Laut Daten von Deloitte konnten im Jahr 2021 nur 2,4 Prozent der Fahrzeuge auf der Straße als Software-definiert bezeichnet werden – hauptsächlich Tesla-Modelle. Bis 2030 werden "90 Prozent oder mehr" dieser Definition entsprechen, prognostiziert das Beratungsunternehmen in einem aktuellen Bericht über die Zukunft des SDV.

"Kunden haben Erwartungen an ein Verbraucherprodukt, weil sie ständig ein Smartphone oder Tablet in der Hand halten", sagte Nakul Duggal, Leiter Automotive bei Qualcomm, während einer kürzlich von der "Financial Times" (FT) geleiteten Diskussionsrunde. Qualcomm hat seine Expertise in der Unterhaltungselektronik als Chiplieferant für die Smartphone-Industrie genutzt und ist zu einem wichtigen Zulieferer für die Automobilindustrie geworden.

Heute ist der Wert der Hardware eines Smartphones zweitrangig gegenüber dem Wert, den es durch die Bereitstellung Software-basierter Dienste über Apps generiert. Allerdings ist die Art und Weise, wie die Smartphone- und die Automobilindustrie Wertschöpfung erzielen, sehr unterschiedlich. Autohersteller verdienen ihr Geld immer noch hauptsächlich damit, dass sie den Kunden zusätzliche Kosten für Hardware-Funktionen in Rechnung stellen.

"Die Geschichte der Automobilindustrie zeigt, dass die Wertschöpfung in der Ausstattung des Autos liegt", sagt Duggal. Man wolle nichts ändern, was grundlegend für das Geschäftsmodell sei. Das hat zu den heutigen E/E-Architekturen geführt, die Funktionen nur dann hinzufügen können, wenn eine weitere elektronische Steuereinheit installiert wird. Daher befinden sich in Autos häufig hundert oder mehr Steuergeräte.

"Die alten E/E-Architekturen einiger großer Autohersteller sind ein Albtraum", sagt Lapeyre von Capgemini. Das Problem für die Hersteller besteht darin, dass Fahrzeuge, die diese "Distributed Domain"-Elektronikarchitekturen nutzen, erfolgreich sind. "Der Cashflow der Industrie kommt immer noch größtenteils aus dem alten Zeug, das immer noch sehr profitabel verkauft wird", sagte Alex Koster, globaler Leiter für Automotive bei der Boston Consulting Group, auf der Veranstaltung der FT.

Doch es werden auch Fortschritte gemacht. Die meisten Hersteller haben mittlerweile das Fahrerdisplay mit dem zentralen Touchscreen kombiniert, um ein zusammenhängendes Infotainment-System mit Over-the-Air-Updates und zusätzlichen herunterladbaren Funktionen zu schaffen. Mercedes-Benz gab an, dass eine Milliarde US-Dollar seines weltweiten Umsatzes von 150 Milliarden US-Dollar im Jahr 2022 aus Software-basierten Fahrzeug-Upgrades stammten.

Wie bei den meisten technischen Entwicklungen in der Automobilindustrie hat Tesla einen großen Vorsprung im Rennen um die Entwicklung des Software-definierten Fahrzeugs. Chinesische Start-ups wie Nio liegen nicht weit dahinter und unterliegen ebenfalls keinen Zwängen durch eine alte Entwicklungskultur.

"Als Neuling hat man die volle Freiheit", sagt Siggi Dirr, Vizepräsident und Leiter Global Engineering Services and Technologies bei der Continental-Softwareeinheit Elektrobit. "Sie können Ihr Produkt entwerfen, mit jedem beliebigen Player zusammenarbeiten und dann sofort loslegen", sagte er letzten Monat gegenüber "Automotive News Europe" (ANE) am Rande der Technologiemesse CES in Las Vegas.

Das Risiko umfassender Softwareänderungen innerhalb eines etablierten Automobilherstellers ist größer. Es ist schwierig genug, die Produktion pünktlich zu starten, ohne Fehler in einer E/E-Architektur aufspüren zu müssen, in der neue Software von Zulieferern läuft, mit denen der Autohersteller noch nie zuvor zusammengearbeitet hat. "Wenn man alles auf einmal macht, überlastet man die Entwicklung und gefährdet möglicherweise den Zeitplan", sagte Dirr.

Diese Zeitpläne werden auf den Kopf gestellt, weil die Hersteller wissen, dass sie das Risiko eingehen müssen, wenn sie das Auto in ein intelligentes Gerät verwandeln wollen, das nahtlose Updates, Dienste und datengesteuerte Intelligenz bietet. "Mit der aktuellen Architektur ist es nicht einfach, die Dienste zu implementieren, von denen jeder träumt", sagt Lapeyre. "Man muss über ein zentrales Rechensystem verfügen."

Das alte System ist zu wenig flexibel. "In der Vergangenheit waren wir vollständig auf bestimmte Lieferanten angewiesen", sagte Georges Massing, Vizepräsident von MB.OS, dem Auto-Betriebssystem von Mercedes-Benz, auf der FT-Veranstaltung. "Wir würden einfach fünf Jahre vor der Markteinführung des Autos 1000 Seiten Spezifikationen schreiben und hoffen, dass dies genau das ist, was der Kunde braucht."

Ein Wechsel bei Zulieferern für nachfolgende Modelle brachte zusätzliche Komplikationen mit sich. "Das bedeutete, dass wir die (alte und neue Generation, d.Red.) Autos nicht gemeinsam aktualisieren konnten", sagte Massing. Hinzu kam die mangelnde Kommunikation zwischen den Steuergeräten mit unterschiedlichen elektronischen Funktionen.

"In der Vergangenheit lieferten wir fast denselben Inhalt zwei- oder dreimal, abhängig von der unterschiedlichen Funktionsdomäne des Fahrzeugs", sagte Remco Timmer, Leiter Technologie beim Kartendienst Here, bei einer Podiumsveranstaltung mit Schwerpunkt auf Software-definierten Fahrzeugen bei der CES.

Hersteller, die früh auf Software gesetzt haben, haben außerdem Fehler gemacht. So beschloss ein Hersteller, die Software als physischen Teil seines Tracking-Systems zu behandeln, ohne dabei zu berücksichtigen, dass Software möglicherweise täglich und nicht halbjährlich aktualisiert wird. "Das System konnte damit nicht umgehen", sagte Lapeyre und lehnte es ab, den Namen des Herstellers zu nennen.

Der Wechsel zum SDV hat auch die Beziehung zwischen Herstellern und Zulieferern verändert. Als sich neue Partnerschaften entwickelten, wurde klar, dass Software-orientierte Lieferanten Zugang zu Daten und Erkenntnissen hatten, die durch die Nutzung des Fahrzeugs generiert wurden, und die zuvor nie verfügbar waren.

Der Volkswagen-Konzern beispielsweise sah, wie der ADAS (Advanced Driver Assistance Systems)-Spezialist Mobileye Daten von seinem marktführenden EyeQ-Chip aus der gesamten VW-Flotte sammelte, um eine Crowdsourcing-Karte zu erstellen. Das half VW, aber auch seinen Konkurrenten. "Deshalb wurde Cariad gegründet, weil wir keinen Zugang hatten", sagte Dirk Hilgenberg, der ehemalige Chef von Cariad, auf der CES 2023. "Wir wollten Zugang erhalten und einen eigenen datengesteuerten Entwicklungsprozess haben."

Während Mobileye bestreitet, dass VW keinen Zugriff auf die Daten hatte, entschied sich VW dennoch, den gesamten Prozess intern durchzuführen. Der Schritt ging nach hinten los, denn trotz der Einstellung von mehr als 6000 Software-Spezialisten war der Umfang der Aufgabe für Cariad zu groß. Vergangenes Jahr wurde Hilgenberg ersetzt und die Abteilung plante Berichten zufolge den Abbau von 2000 Stellen.

"Sie haben versucht, alles selbst zu machen. Jetzt sind sie bescheidener und sagen: ‚Okay, wir müssen mehr mit bestehenden Lieferanten zusammenarbeiten'", sagt Dirr von Elektrobit. "Softwareentwicklung kann sehr teuer sein, wenn man alles alleine machen möchte." Deloitte schätzt, dass ein Autohersteller 2,7 Milliarden US-Dollar pro Jahr ausgeben müsste, um eine Inhouse-Software-Einheit zu betreiben.

Allerdings ist es im Softwarezeitalter nicht einfach, die Beziehungen zu Lieferanten zu verwalten. Der Übergang zu einer modernen Softwarearchitektur in Autos ist "kostspielig, schmerzhaft und aufwändig", sagt Christian Sobottka, President Automotive beim Samsung-eigenen Infotainment-Spezialisten Harman. Die Branche müsse sich von der "Wertschöpfungskette" hin zu einem "Wertschöpfungsnetzwerk" entwickeln.

"Es gab eine Zeit, in der bestimmte Autohersteller versuchten, das alte Branchenmodell auf die neuen Herausforderungen anzuwenden. In den letzten zwei Jahren hatten einige von ihnen Probleme und scheiterten", sagte Sobottka gegenüber ANE auf der CES.

Es bedarf einer kulturellen Transformation. "Das Kooperationsmodell der Vergangenheit, bei dem der Autohersteller alles definierte und eine bestimmte Gruppe von Zulieferern befehligte, ist nicht gut, um uns in die Zukunft zu führen. Es ist eine große Partnerschaft erforderlich", sagte Sobottka.

Die Schwierigkeit besteht darin, alle Softwareelemente zu erstellen und zu kombinieren. Das Auto muss als eigenständiger "Edge-Computer" fungieren, sich aber auch mit der Cloud verbinden, um Updates zu empfangen und alle App-gesteuerten Dienste zu versorgen. Alle Sensoren müssen an den zentralen Computer angeschlossen sein, aber auch absolut sicher funktionieren.

"Technisch gesehen ist es kein Hexenwerk, weil andere Bereiche es bereits getan haben, aber der Wandel hin zu einer sehr modernen, konsistenten Software-Architektur ist kostspielig, schmerzhaft und intensiv", sagte Sobottka.

Die Verständigung auf eine gemeinsame Sprache war etwas, das die Smartphone-Industrie im Laufe der Zeit gelöst hat, indem sie um zwei Betriebssysteme herum verschmolzen ist: iOS für Apple-Smartphones und Android für so ziemlich alles andere. Die Autoindustrie ist noch nicht so weit. Um einen Anstoß zu geben, wurde auf der diesjährigen CES die SDV Alliance ins Leben gerufen, um eine Harmonisierung von Standards und Entwicklungsmethoden voranzutreiben.

Die Allianz bringt eine Reihe von Branchenverbänden zusammen, die sich für die Standardisierung verschiedener Elemente des Software-definierten Fahrzeugs einsetzen, darunter Autosar, Covsea, Eclipse SDV und Soafee. Die Idee dahinter ist, dass alles, was in Bezug auf Software entwickelt wird, in der Cloud geschrieben und getestet werden kann (die Methode des "digitalen Zwillings"). Das soll die Modellentwicklungszeit um Monate verkürzen und Millionen einsparen.

Der Chipdesigner Arm hat Soafee (kurz für Scalable Open Architecture for Embedded Edge) entwickelt, um der Software-definierten Fahrzeugindustrie den dringend benötigten Schub zu geben. Zu den Mitgliedern von Soafee gehören Continental, Tata Motors, Geely, Qualcomm und Harman. "Die Autohersteller steckten fest. Deshalb haben wir Soafee entwickelt, um einige ihrer Probleme zu lösen", sagt Dipti Vachani, Leiterin der Automobilabteilung bei Arm, gegenüber ANE.

In dieser neuen Lieferantenbeziehung können sich Autohersteller auf die Software konzentrieren, die der Kunde sieht, und so eine Markendifferenzierung ermöglichen. Lieferanten können unterdessen an den darunter liegenden Ebenen arbeiten und so durch die Wiederverwendung von Software Skalierbarkeit schaffen. Unabhängige App-Entwickler können an Auto-spezifischen Diensten arbeiten und dabei sicher sein, dass diese aufgrund einer gemeinsamen Abstraktionsebene mit einer Reihe von Marken kompatibel sind.

Autohersteller verlassen sich auf Chiphersteller wie Qualcomm, Nvidia und Renesas, um zentralisierte Systeme auf Chips (SoCs) bereitzustellen, die leistungsstark genug sind, um mit den größeren Bildschirmen, der verbesserten Grafik und der zusätzlichen Datenverarbeitung zurechtzukommen. Im Jahr 2022 gab Qualcomm an, dass seine Pipeline an Automobilaufträgen einen Wert von 30 Milliarden US-Dollar habe.

Obwohl Technologieunternehmen in einen Bereich vordringen, der fast ausschließlich von traditionellen Automobilzulieferern besetzt ist, gewinnen auch mehrere etablierte Unternehmen beträchtliche Aufträge. "Die wichtigste Konsequenz des Software-definierten Fahrzeugs ist für uns der Ersatz kleiner Steuergeräte im Wert von 10 bis 20 Euro durch große, komplexe Computer im Wert von mehreren hundert Euro", sagte Valeo-CEO Christophe Perillat der ANE auf der CES. "Für uns ist es eine riesige Wachstumschance."

Harman erhielt vergangenes Jahr den laut Sobottka größten Automobilauftrag aller Zeiten für ein zentrales Computersystem für ein einzelnes Unternehmen im Wert von "mehreren Milliarden Dollar", sagte er, ohne das Unternehmen zu nennen. Mobileye verbuchte im vergangenen Jahr Terminaufträge im Wert von 7,4 Milliarden US-Dollar. Nach seiner Erfahrung mit Cariad hat das zu Intel gehörende Unternehmen seine Strategie geändert und bietet nicht mehr nur ein "Black Box"-ADAS-Produkt an, sondern überlässt es den Autoherstellern, das Endprodukt über sein DXP-Betriebssystem zu optimieren.

"Wenn man etwas so Umfangreiches hat, möchte der Autohersteller die differenzierenden Elemente besitzen", sagt Amnon Shashua, CEO von Mobileye. DXP untermauert die "sehr schnelle Einführung" des fortschrittlichen halbautonomen Supervision-Systems von Mobileye, sagte Shashua.

Ob das Geld, das in Software-definierte Fahrzeuge fließt, wieder eingenommen werden kann, bleibt eine offene Frage, da Zulieferer und Hersteller noch prüfen, für welche Inhalte und Dienstleistungen Kunden bereit sein werden, mehr zu bezahlen. "Was ich von den traditionellen Autoherstellern noch nicht gesehen habe, ist ein sehr überzeugender Fall", sagt Lapeyre von Capgemini. "Wir haben Ankündigungen gehört wie: '20 Prozent unseres Umsatzes werden aus Dienstleistungen stammen.' Aber all diese enormen Zahlen sind unerreichbar."

Zu den Abonnement-Ideen bei Stellantis gehören Offroad-Coachings für Jeep-Besitzer oder Leistungssteigerungen für Dodge-Performance-Autos. Was nicht unbedingt funktionieren wird, ist die Aufforderung an die Kunden, für die Freischaltung eingebetteter Hardware zu zahlen – ein Problem, auf das BMW kürzlich stieß, nachdem es versprochen hatte, seine Idee eines Abonnements für die Sitzheizung aufzugeben.

"Wenn ich zum Händler gehe und ein Auto mit Sitzheizung kaufe, erwarte ich, dass die Sitzheizung funktioniert, und nicht, dass sie als Dienstleistung angeboten wird", sagte Mamatha Chamarthi, Chief Business Growth Officer für Software Experience bei Stellantis, im Rahmen der FT-Konferenz.

Die Aktualisierbarkeit von Autos hängt auch davon ab, ob die Hardware den immer datenlastigeren Upgrades gewachsen ist. Ein Auto mit übergroßen Chips zukunftssicher zu machen, ist eine Möglichkeit, aber der Wunsch, E/E-Architekturen mit der neuesten Ausrüstung für nachfolgende Modelle zu verbessern, wird einen Teil der Kosteneinsparungen durch Wiederholbarkeit zunichte machen. "Nichts hält ewig", sagte Fisker-CEO Henrik Fisker gegenüber ANE: "Wenn das der Fall wäre, würden Sie immer noch mit Ihrem ersten iPhone herumlaufen."

Die Verbesserungen bei ADAS und das Potenzial für herunterladbares freihändiges Fahren als vielversprechende Einnahmequellen werden einen Computer-Machtwettlauf auslösen. "Die Konstante ist, dass Sie mehr Rechenleistung benötigen. Es besteht ein direkter Zusammenhang zwischen der Rechenmenge im Auto und der Sicherheit, die das Auto bieten kann", sagte Danny Shapiro, Leiter Automotive bei Nvidia, beim Software-Defined-Vehicle-Panel auf der CES.

So groß die Probleme bei der Entwicklung des Software-definierten Fahrzeugs auch sind, der Wettlauf um ihre Lösung wird immer intensiver, da Tesla und mehrere chinesische Start-ups dieselben Probleme lösen – nur ohne den Zwang alter Kulturen. "Diese neueren Player haben jetzt ein Ausmaß erreicht, in dem sie die klassischeren Player wirklich bedrohen", sagt Koster von BCG. "Man muss ihre Geschwindigkeit erreichen, wenn man konkurrenzfähig sein will."

Aus dem Datencenter:

Genehmigungsregeln der Software-Updates