Die Revolution des autonomen Fahrens steht vor der Tür und mit ihr verändern sich die Anforderungen an Fahrzeuge und Infrastruktur rasant. Der Übergang zu vollständig autonomen Fahrzeugen stellt die Automobilindustrie vor große Herausforderungen, bietet aber auch Chancen. Im Mittelpunkt dieser Entwicklung steht die Notwendigkeit einer nahtlosen und zuverlässigen Datenkommunikation, um die Sicherheit und Effizienz des zukünftigen Straßenverkehrs zu gewährleisten.
Anforderungen an die Infrastruktur für autonomes Fahren
Das autonome Fahren hat eine rasante Entwicklung genommen und Systeme der Stufe 3 sind heute in vielen Fahrzeugen Standard. Diese Systeme ermöglichen es dem Fahrzeug, unter bestimmten Bedingungen die Kontrolle zu übernehmen, wobei der Fahrer stets bereit sein muss, bei Bedarf einzugreifen. Mit dem Übergang zu den Autonomiestufen 4 und 5 stehen wir jedoch vor grundlegenden Veränderungen. Diese Stufen erfordern eine weitreichende Autonomie, bei der das Fahrzeug in nahezu allen Situationen selbstständig agiert, was eine ständige Internetverbindung, vorzugsweise über 5G, für die Datenübertragung und -verarbeitung in Echtzeit voraussetzt. Darüber hinaus spielt die V2X-Kommunikation eine entscheidende Rolle, um eine nahtlose und sichere Interaktion des Fahrzeugs mit seiner Umgebung zu gewährleisten.
Eine Grundvoraussetzung für den Straßenverkehr der Zukunft ist daher ein umfassender Infrastrukturausbau, einschließlich eines dichten 5G-Netzes für die schnelle Datenkommunikation und V2X-Technologien wie Sensoren in der Straße. Darüber hinaus bedarf es der Instandhaltung und Modernisierung der Straßeninfrastruktur mit hochreflektierenden Fahrbahnmarkierungen, präzisen Kartendaten sowie der Entwicklung von Unterstützungsdiensten für autonome Fahrzeugflotten in Städten. Dazu gehören die Einrichtung von Abhol- und Bringzonen, die flexible Nutzung von Gehwegen und die Schaffung von Mobilitätshubs für den nahtlosen Übergang zwischen verschiedenen Verkehrsmitteln.
Datenverbindungen: Technische Basis für autonomes Fahren
Die zweite Säule dieser Entwicklung ist das Fahrzeug selbst. Auf dem Weg zum autonomen Fahren der Stufe 5 ändert sich auch die Rolle des Fahrers grundlegend: Er wird vom aktiven Lenker zum Passagier. Dieser Wandel stellt neue, anspruchsvolle Anforderungen an die Fahrzeugtechnik. Deren Herzstück sind Hochleistungsrechner, die die enormen Datenmengen verarbeiten, die von zahlreichen Sensoren wie Kameras, Radar und Lidar, den sogenannten Peripheriekomponenten, gesammelt werden. Besonderes Augenmerk wird dabei auf Redundanz und Kommunikationsfähigkeit gelegt, um auch bei Ausfällen eine unterbrechungsfreie Verbindung zu gewährleisten. Zukünftig werden dezentrale Steuergeräte in Kombination mit zentralen Rechnern, die über ein leistungsfähiges Kommunikationsnetz („Backbone“) verbunden sind, im Rahmen der so genannten Zonenarchitektur eingesetzt. Damit ist eine durchgängige Überwachung und Steuerung der Fahrzeugsysteme gewährleistet. Parallel dazu gewinnen mediale Angebote zur Unterhaltung und Information der Fahrgäste während der Fahrt an Bedeutung und verändern das Fahrerlebnis weiter.
Bei der Realisierung von autonomen Fahrzeugen der Stufe 5 dürfen die Risiken und Herausforderungen im Bereich der Datenkommunikation nicht unterschätzt werden. Ein zentrales Problem ist die Zuverlässigkeit der Datenübertragung. Jede Unterbrechung oder Verzögerung kann kritische Auswirkungen auf die Fahrsicherheit haben. Die Sicherheitsrelevanz dieser Systeme ist enorm, da jede Entscheidung der Fahrzeugsteuerung auf präzisen und aktuellen Daten basieren muss. Um die Sicherheit zu gewährleisten, sind ausfallsichere Systeme erforderlich, die auch bei Teilausfällen noch zuverlässig funktionieren. Aufgrund der unmittelbaren Auswirkungen auf Leib und Leben der Fahrzeuginsassen und anderer Verkehrsteilnehmer kann jeder Systemausfall schwerwiegende Folgen haben. Alle diese Systeme benötigen Datenleitungen. Diese bilden das Rückgrat der Datenübertragung und gewährleisten eine zuverlässige und schnelle Kommunikation, die für den Betrieb von autonomen Fahrzeugen der Stufe 5 unerlässlich ist.
Zuverlässigkeit und Sicherheit im Fokus
Mit dem Einzug des autonomen Fahrens in den Alltag ändern sich die Anforderungen an die Datenverbindungen im Fahrzeug erheblich. Diese Entwicklung erfordert ein Umdenken bei den Netzwerkstrukturen. Die Zuverlässigkeit dieser Systeme rückt in den Vordergrund, vergleichbar mit der Entwicklung des häuslichen Stromnetzes, wo längere Stromausfälle früher tolerierbar waren, heute aber absolut inakzeptabel sind, da sie kritische Systeme wie Schließanlagen und Heizungen beeinträchtigen. In ähnlicher Weise kann sich ein Fahrzeug der Stufe 5 keine Verbindungsprobleme oder Datenausfälle mehr leisten, auch nicht für kurze Zeit, und insbesondere nicht bei hohen Geschwindigkeiten.
Für diese autonomen Fahrzeuge müssen die Datenverbindungen unter allen Bedingungen sicher und effizient funktionieren. Moderne Fahrzeuge werden über Architekturen verfügen, die leistungsfähige Cluster in funktionalen Domänen organisieren, welche durch ein Hochgeschwindigkeits-Datenrückgrat verbunden sind. Diese Strukturen werden eine Vielzahl von Datenleitungen umfassen und müssen hochzuverlässige, netzwerkbasierte Strukturen mit Redundanz bieten.
Dies erfordert robuste, automobiltaugliche Systeme, die einen kontinuierlichen, fehlerfreien Betrieb über Tausende von Stunden und in rauen Umgebungen gewährleisten. Sie müssen auch die Datenintegrität gewährleisten, um vor möglicher Korruption in einer elektromagnetisch gestörten Umgebung zu schützen. In diesem Zusammenhang ist es von entscheidender Bedeutung, dass die Konnektivitätslösungen die unterschiedlichen Anforderungen an Datenverarbeitung, Latenz und Redundanz erfüllen, je nach ihrer spezifischen Anwendung im Fahrzeug.
Weiterentwicklung der Fertigungsprozesse bei der Kabelkonfektion
Die Zulieferer im Bereich der Datenleitungen und Kabelkonfektionen sind daher besonders gefordert, höchste Qualitätsstandards einzuhalten, um den Anforderungen des autonomen Fahrens gerecht zu werden. Neue Prüfmöglichkeiten wie Infrarotkameraanwendungen und 100 % CT- und Röntgenprüfungen, unterstützt durch KI-Analysen, spielen dabei eine entscheidende Rolle. Diese Technologien ermöglichen eine genaue Inspektion und Analyse von Datenverbindungen und deren Konfektion, um höchste Zuverlässigkeit und Sicherheit zu gewährleisten.
Die Fertigungsprozesse bei MD ELEKTRONIK zeichnen sich durch eine fortschreitende Automatisierung aus, die eine gleichbleibend hohe Qualität, hohe Stückzahlen und Kontinuität in der Produktion ermöglicht. Die Automatisierung wird in Bereichen eingesetzt, in denen die Anforderungen die Fähigkeiten des Menschen übersteigen, was für die Herstellung modernster Produkte unerlässlich ist. Die Fähigkeit zur schnellen, zielgerichteten Anpassung der Produktionsprozesse ist ebenso wichtig wie die Möglichkeit, präzise Qualitätskontrollen direkt in immer ausgereiftere Prozesse zu integrieren.
MD verfügt über langjährige Erfahrung nicht nur in der Kabelkonfektion und Produktentwicklung, sondern auch in der Entwicklung und dem Bau von Produktionsanlagen, mit denen automatisiert produziert und geprüft werden kann. Diese Erfahrungen fließen kontinuierlich in die Entwicklung zukünftiger Anlagen ein, um den höchstmöglichen Automatisierungsgrad zu erreichen.
Sicherheit durch Qualität
Die Realisierung autonomer Fahrzeuge der Stufen 4 und 5 stellt komplexe Anforderungen an Infrastruktur, Fahrzeugtechnik und Datenverbindungen. Die Entwicklung leistungsfähiger und zuverlässiger Datenübertragungssysteme steht im Mittelpunkt, um die Sicherheit der Fahrzeuginsassen und anderer Verkehrsteilnehmer zu gewährleisten. Um den hohen Anforderungen des autonomen Fahrens gerecht zu werden, müssen Zulieferer und Hersteller höchste Qualitätsstandards bei der Fertigung der Komponenten einhalten und fortschrittliche Technologien und Prozesse einsetzen. Die langjährige Erfahrung von MD ELEKTRONIK in der Kabelkonfektion, der Produktentwicklung und dem Bau eigener Produktionsanlagen, ermöglicht präzise Qualitätskontrollen direkt in die stets anspruchsvoller werdenden Herstellungsprozesse zu integrieren und so die geeigneten Datenverbindungen für die Mobilität von Morgen liefern zu können.
Jochen Stein
Jochen Stein ist Senior Key Account Quality Manager bei MD ELEKTRONIK. Mit mehr als 20 Jahren Erfahrung in der Automobilindustrie hat er bereits einige komplexe Herausforderungen gemeistert und Prozesse optimiert. Seine Leidenschaft ist die Digitalisierung und Automatisierung von Geschäftsprozessen. Als erfahrener Manager in der Produktion und später im Qualitätsmanagement bringt er seine Leidenschaft für Innovation und kontinuierliche Verbesserung gerne in seine Arbeit bei MD ein, um die Mobilität der Zukunft mit zu ermöglichen. Er freut sich schon heute darauf, in Zukunft in vollautonomen Fahrzeugen unterwegs sein zu können.
Frank Götze
Frank Götze ist Director Quality Operations bei MD ELEKTRONIK. Nach seinem Studium der Werkstoffwissenschaften an der TU Dresden führte ihn sein Weg im Qualitätsmanagement über mehrere Stationen u.a. im Nutzfahrzeugbau und der Stahlverarbeitung zu MD. Neben den fachlichen Themen im Bereich QM gilt sein besonderes Interesse Feldern wie Leadership, KI und wissenschaftlichen Themen im Allgemeinen. In seiner Freizeit widmet er sich sportlichen Aktivitäten wie Mountainbiken und Schwimmen. Eines seiner Mottos lautet: „BE USEFUL“ , frei nach Arnold Schwarzenegger.