MÜNCHEN — Die steigende Komplexität der Elektronik fordert ihre Opfer: Die Qualität bleibt auf der Strecke. Diese Zwickmühle ist seit einiger Zeit das zentrale Problem der Entwickler in der Automobilbranche. Einen Ausweg aus der Krise weisen Experten mit Forderungen nach einer stärkeren Rolle für die Software und eine weit gehende Standardisierung.

Die Qualität der Automobile nimmt wegen der hohen Anfälligkeit der elektronischen Systeme ab. Mit dieser unerfreulichen Feststellung stimmte Thomas Scharnhorst, Leiter der Fahrzeugsystemelektronik bei Volkswagen, die Teilnehmer der 8. Euroforum-Jahrestagung zum Thema "Elektronik-Systeme im Automobil" auf ein schwieriges Thema ein. Die Branche befindet sich in einer Zwickmühle: Ohne Elektronik sind die Autos nicht mehr wirtschaftlich zu fertigen und kaum verkäuflich, denn die wenigsten Kunden wollen noch auf die Sicherheit eines Airbag oder die Annehmlichkeit einer Klimaanlage verzichten. Gleichzeitig führt die inflationäre Verwendung von Elektronik immer wieder zu Totalausfällen, und das tut dem Ruf der Hersteller nicht gut.

Der steigende Anteil der Elektronik in den Automobilen und dessen Komplexität schlagen sich bereits in der Pannenstatistik nieder. War nach Zahlen des ADAC 1998 die Elektrik und Elektronik noch in 45,2 Prozent aller Pannen die Fehlerursache, so war sie 2001 schon zu 49,7 Prozent der Pannen das Problem. Mithin war bei jedem zweiten liegengebliebenen Auto die Elektronik schuld.

In Zukunft wird die Elektronik noch stärker als Fehlerteufel auftreten, hat der ADAC ermittelt. Wegen des steigenenden Elektronik-Gehalts der Fahrzeuge werde bis zum Jahr 2013 schon in fast 63 Prozent aller Pannen das Übel in der Elektrik beziehunsgweise Elektronik zu suchen sein. Das wäre aus technischer Sicht noch halbwegs verzeihlich, denn die Komplexität der elektronischen Helfer im Auto nimmt noch schneller zu als ihr Anteil an den Pannen. Aber der ADAC hat hochgerechnet, dass auch die absolute Häufigkeit gravierender Fehler im Gleichschritt mit der elektronischen Ausstattung zunimmt: Blieben im Durchschnitt des Jahres 1998 noch 257 von 10 000 Autos im Jahr einmal liegen, so werden es im Jahr 2013 etwas mehr Pannenfahrzeuge sein, nämlich 266 von 10 000. Mithin nimmt die Zuverlässigkeit der Autos mit steigender Elektronisierung sogar ab.

Weniger Controller als Königsweg?

So war denn auch die Sicherung der Qualität und die Beherrschung der Komplexität der Elektronik im Auto wieder einmal das zentrale Thema auf der Tagung. "Zuverlässigkeit, das ist heute das beherrschende Thema. Die wilden Pferde, die wir zähmen müssen, sind in der Elektronik angesiedelt", erläuterte Willibert Schleuter, Leiter der Entwicklung der Elektrik und Elektronik bei Audi in Ingolstadt.

Um der Komplexität zu begegnen, will Volkswagens Scharnhorst die Anzahl der Controller im Auto reduzieren. "Wenn man in ein Auto mit vielen Controllern hineinschaut, kann man sich vorstellen, dass wenige, aber leistungsfähigere Computer diese Aufgabe übernehmen", erklärte Scharnhorst.

In einer solch 'computerisierten' Umgebung ist es nur logisch, dass die Software eine stärkere Rolle spielt. "Wir müssen uns angewöhnen, Software als Produkt zu betrachten", forderte Scharnhorst. Das bedeute, dass künftig Software und Hardware für eine bestimmte Funktion nicht mehr unbedingt von der gleichen Firma zu entwickeln seien. Software und Hardware könnten durchaus getrennt entwickelt und vermarktet werden, forderten neben Scharnhorstnoch weitere Experten auf der Tagung. Voraussetzung ist allerdings eine noch stärkere Standisierung von Hard- und Software.

BMW geht einen ganz anderen Weg. "Wir wollen nicht versuchen, die Komplexität zu reduzieren, wie manche japanischen Hersteller," erklärte Günter Reichardt, Leiter der Systemarchitektur bei der BMW Group. "Sondern wir müssen die Komplexität beherrschen, um unseren Innovationsvorsprung zu erhalten. Innovationen werden künftig nur noch über hochgradig vernetzte, komplexe Systeme zu realisieren sein".

Um dieser Komplexität Herr zu werden, schlägt der BMW-Architekt eine konsequente logische Strukurierung des künftigen Systemdesigns, der Systemarchitektur und ihrer physikalischen Realisierung vor. "Den Faktoren Systemdesign und Systemarchitektur kommt in der Bewältigung des Zielkonflikts zwischen Funktion, Kosten und Qualität eine Schlüsselrolle zu", so Reichardt.

Einig war sich der BMW-Experte mit seinem Kollegen von Volkswagen darin, dass die Elektroniklandschaft im Auto nicht noch komplexer werden darf. "Die Integration von Hard- und Softwarekomponenten erfordert heute einen enormen Aufwand, der ein weiteres Hinzufügen von neuen Funktionen mit weiteren Stuergeräten schon allein aus Package- und Gewichtsgründen kaum mehr zuässt", räumte der BMW-Manager ein. Die Reduzierung auf wenige Steuergeräte, die dann in der Art eines Zentralrechners mehrere Funktionen bedienen sollen, löse das Dilemma aber nicht: Damit, so Reichardt, verlagere man die Komplexität lediglich in das Steuergerät und auf die Software-Ebene.

Unkoordinierte Parallelentwicklungen als Sackgasse

Einen Ausweg sieht Reichardt in einer systematischen, langfristigen Technologievorentwicklung. Diese finde heutzutage kaum statt, kritisierte der Experte: Weil die Entwicklung im Automobilsektor stark dezentral ablaufe und von der Initiative einzelner Unternehmen abhänge, komme es immer wieder zu Parallelentwicklungen mit langwierigen Harmonisierungsprozessen, kritisierte Reichardt. Ein Beispiel sei das Nebeneinander vieler verschiedener Bussysteme im Auto -- CAN, VAN, TTP oder, in Zukunft FlexRay.

Reichardt forderte daher als Ergänzung zu dem unkoordinierten Vorgehen der Entwickler in unterschiedlichen Bereichen eine Instanz, welche mit einem Top-Down-Ansatz wesentliche Vorentscheidungen treffen sollte. Diese Entscheidungen dürften dann im weiteren Entwicklungsverlauf nicht mehr in Frage gestellt werden. Dazu wäre es allerdings sehr wichtig, die Zulieferer rechtzeitig einzubinden.

Ein Problemfeld sieht Reichardt auch in der Frage der Architekturlebenszyklen: Einserseits sollen die Elektronik-Systeme aus Gründen der Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit möglichst langlebig sein, andererseits sollten sie skalierbar und offen genug sein, um technische Innovationen während ihrer Lebensdauer integrieren zu können. Um klar zu machen, was darunter zu verstehen ist, wählte Reichardt ein Gegenbeispiel: "Eine Architektur, die etwa Bustechnologien verwendet, die schon zu Beginn an die Grenze ihrer Leistungsfähigkeit kommen, erfüllt jedenfalls nicht diese Ansprüche", erläuterte Reichardt.

Offenbar arbeiten die Entwickler in der Kfz-Branche eng zusammen, denn beim Zulieferer Robert Bosch GmbH macht man sich Gedanken zum gleichen Thema. Rainer Kallenbach, Geschäftsführer der Bosch-Tochter Automotive Systems and Engineering Technologies (ASSET), präsentierte auf der Tagung Vorschläge zur künftigen Strukturierung der elektronischen Landschaft im Auto. In der Liste seiner Ideen finden sich die Forderung nach standardisierten Schnittstellen, modularer Software, zeitgesteuerten Bussystemen und nach einer verbesserten Diagnosefähigkeit für alle Teilsysteme und Komponenten. "Diese Liste erhebt aber keinen Anspruch auf Vollständigkeit", so Kallenbach. Im wesentlichen laufen seine Vorstellungen auf eine weitgehende Standardisierung hinaus -- und das wieder ist genau, was die Branche mit ihrer Entwicklungskooperation AUTOSAR anstrebt.

Am Ende kammen die Automobilexperten trotz unterschiedlicher Analyse zu ähnlichen Lösungsvorschlägen. So forderte Reichardt wie auch Scharnhorst, Kallenbach und andere Experten eine stärkere Standardisierung der Software. "Ein Schlüsselelement der Vereinfachung ist die Standardisierung", so Reichardt. Der BMW-Vordenker forderte einen standardisierten, herstellerübergreifenden Standard-Softwarecore, der zentrale Funktionen wie Betriebssystem, Netzwerkmanagement und Diagnosefunktionen enthält. "Eine offene Systemarchitektur, wie sie von AUTOSAR betrieben wird, ist ein logischer und konsequenter Schritt zur Beherrschung der Komplexität", resümierte Reichardt.