In dit blogbericht onderzoeken we hoe auto's – ooit puur mechanische apparaten – elektronisch en intelligent zijn geworden door de integratie van ingebouwde systemen en software, en hoe ze zich vanaf 2026 ontwikkelen tot softwaregestuurde voertuigen.
De basisfuncties van een auto zijn vooruitrijden wanneer het gaspedaal wordt ingedrukt, van richting veranderen wanneer aan het stuur wordt gedraaid en stoppen wanneer de rem wordt ingedrukt. Kijkend naar auto's uit het verleden, werden de meeste functies uitgevoerd door fysieke mechanische apparaten: het indrukken van het gaspedaal startte de motor, het draaien aan het stuur veranderde de richting van de wielen en het indrukken van de rem bracht de wielen tot stilstand door wrijving. Auto's evolueren echter van eenvoudige mechanische apparaten naar machines die complexe elektronische systemen en software combineren. Moderne auto's helpen bij het handhaven van een constante afstand tot de voorliggende auto tijdens het rijden, assisteren bij het parkeren en gebruiken diverse sensoren om de omgeving en de status van het voertuig te monitoren – informatie te verstrekken aan de bestuurder of de beweging van het voertuig te regelen. Een van de belangrijkste elementen die deze functies mogelijk maken, is het ingebouwde systeem in de auto.
Een embedded systeem verwijst naar een computersysteem dat is ontworpen om beperkte functies uit te voeren voor een specifiek doel. Een typische pc kan verschillende functies uitvoeren door diverse programma's te installeren. Als je een tekstverwerker installeert, kun je die gebruiken om documenten te maken; als je een game installeert, kun je de pc als gameconsole gebruiken. De computer in een embedded systeem is daarentegen gericht op het uitvoeren van de functies die nodig zijn voor een specifiek apparaat of systeem. Je zou kunnen denken dat hoe meer functies een computer heeft, hoe beter, maar laten we een koelkast als voorbeeld nemen. Hoewel computers tegenwoordig in koelkasten worden gebruikt, is het niet nodig om een tekstverwerker te draaien of veeleisende games te spelen op de computer die in een koelkast is ingebouwd. Door onnodige functies te verminderen en zich te concentreren op de noodzakelijke, kunnen de afmetingen en het energieverbruik van het apparaat worden geminimaliseerd, en kan het zijn beoogde functies betrouwbaar en efficiënt uitvoeren. Elektronische componenten, zoals embedded computerchips, vormen de hardware van een embedded systeem, terwijl de verschillende programma's die erop draaien de software vormen.
Waarom zijn auto's dan uitgerust met computers? Dat komt doordat auto's steeds meer elektronische apparaten bevatten, en tegelijkertijd zijn er steeds geavanceerdere en intelligentere besturingssystemen nodig. Computers in auto's vereisen bovendien systemen die gespecialiseerd zijn voor specifieke taken, in tegenstelling tot algemene pc's. Dit komt doordat de functies die een auto moet uitvoeren niet oneindig uitbreidbaar zijn, zoals die van een tekstverwerker of een videogame; ze zijn primair gericht op rij-, veiligheids- en comfortfuncties. In een auto is het cruciaal om informatie zoals de voertuigsnelheid, de conditie van de motor, het accu- en brandstofniveau en de omgeving nauwkeurig te meten en het voertuig op basis van die informatie correct te besturen. Daarom is het voordelig om ingebedde systemen te gebruiken die specifiek zijn ontworpen voor het doel en de omgeving van een auto, in plaats van algemene computers.
Automotive embedded systemen kunnen op basis van hun functies in verschillende categorieën worden ingedeeld, waaronder chassis, aandrijflijn, carrosserie en multimedia. In het chassisgebied worden functies die verband houden met de beweging van het voertuig – zoals remmen, sturen en vering – aangestuurd op basis van diverse gegevens, waaronder de voertuigsnelheid en de afstand tot omringende voertuigen. In het aandrijflijngebied regelen deze functies de opwekking en overdracht van vermogen, rekening houdend met deze informatie en de status van de motor, transmissie en accu. Het carrosseriegebied beheert functies die verband houden met het comfort en de veiligheid van de bestuurder en passagiers, zoals stoelen, het instrumentenpaneel, verlichting en deuren, terwijl het multimediagebied navigatie, telematica, audio en video en diverse informatie- en communicatiefuncties in het voertuig verzorgt. Tegenwoordig worden softwarematige functies – zoals rijhulpsystemen, rijautomatisering, voertuignetwerken en connectiviteit – steeds belangrijker.
Elk van deze systemen verzamelt de benodigde informatie van sensoren en andere elektronische regeleenheden (ECU's), verwerkt die informatie en reageert dienovereenkomstig op de situatie. Waar auto's uit het verleden meer op machines leken die bewogen op basis van directe input van de gebruiker, zijn auto's met ingebouwde systemen geëvolueerd tot actieve systemen die in staat zijn specifieke functies uit te voeren op basis van de status van het voertuig en de omgeving, zelfs zonder dat de gebruiker direct beslissingen neemt of ze bedient. Het zou natuurlijk niet helemaal correct zijn om dergelijke voertuigen meteen te bestempelen als kunstmatige intelligentiesystemen in dezelfde zin als menselijke intelligentie; ze bezitten echter duidelijk kenmerken die verschillen van de mechanische voertuigen uit het verleden, doordat ze sensoren en computers gebruiken om situaties te beoordelen en voertuigfuncties te besturen op basis van die beoordelingen.
Om een auto op deze manier "slim" te laten functioneren, moet de software van het ingebouwde systeem stabiel en geavanceerd geïmplementeerd zijn. Automotive software is niet zomaar één programma; het is opgebouwd uit meerdere lagen, zodat het de hardware kan aansturen, verschillende softwarecomponenten met elkaar kan laten communiceren en applicatiefuncties kan uitvoeren. In het verleden kon dit worden uitgelegd in termen van embedded besturingssystemen, embedded middleware en embedded applicatiesoftware. Het besturingssysteem biedt een basisuitvoeringsomgeving waarmee applicaties op de hardware kunnen draaien; middleware abstraheert de verschillen tussen applicaties, het besturingssysteem en de hardware of levert noodzakelijke services; en applicatiesoftware voert de functies uit die in het voertuig zelf nodig zijn. AUTOSAR, een van de toonaangevende automotive softwarestandaarden van vandaag, is ook geëvolueerd door software op te delen in meerdere lagen en componenten om de afhankelijkheden tussen hardware en applicatiesoftware te verminderen en de herbruikbaarheid en interoperabiliteit van software te verbeteren.
Het ingebouwde besturingssysteem en de uitvoeringsomgeving vormen een cruciale basis voor de stabiele werking van automotive software. Een besturingssysteem kan worden omschreven als een runtime-omgeving die de benodigde resources beheert voor programma's die direct door de gebruiker of diverse voertuigbesturingssoftware worden uitgevoerd. Dit concept is gemakkelijk te begrijpen als je denkt aan een sportveld. Als het veld is verdeeld in secties voor verschillende activiteiten – zoals basketbal, voetbal en hardlopen – en zo is ingericht dat meerdere mensen tegelijkertijd de tijd en ruimte kunnen gebruiken die ze nodig hebben, kan elke activiteit efficiënt verlopen zonder elkaar te hinderen. Op dezelfde manier beheert een typisch besturingssysteem meerdere programma's zodat ze elkaar niet in de weg zitten, systeemresources efficiënt gebruiken en stabiel werken.
Software voor embedded systemen in auto's vereist andere eigenschappen dan programma's die op gewone pc's draaien. Met name tijdens het rijden zijn er vaak situaties waarin urgente of kritieke informatie binnen een bepaalde tijd verwerkt moet worden. Daarom zijn in autosystemen de eigenschappen van een realtime besturingssysteem (RTOS) – dat specifieke taken binnen een beperkte tijd kan verwerken – cruciaal. Het systeem moet bovendien in staat zijn om input van diverse sensoren en besturingsapparaten correct te verwerken. Als informatie over snelheid, stuurgedrag, remmen en voertuigstatus niet op het juiste moment wordt verwerkt, kunnen de gevolgen verder reiken dan simpele programmeerfouten en de voertuigveiligheid direct beïnvloeden. AUTOSAR, de softwarestandaard voor de automobielindustrie, biedt een softwarearchitectuur die rekening houdt met realtime prestaties en veiligheid op basis van de functies en eisen van het voertuig; het Classic Platform wordt met name gebruikt voor embedded systemen met strenge realtime- en veiligheidseisen.
Door deze eigenschappen te benutten, is de ontwikkeling van embedded besturingssystemen en software voor auto's een cruciaal vakgebied geworden dat direct van invloed is op de prestaties en veiligheid van voertuigen. Waar in het verleden de kerncompetentie van een voertuig grotendeels werd bepaald door mechanische prestaties – zoals de motor, transmissie en carrosserie – hebben elektronische regeleenheden, software, voertuignetwerken, sensoren en computerplatforms zich nu gevestigd als belangrijke concurrentiefactoren. AUTOSAR, de toonaangevende standaard voor automotive software, wordt sinds 2003 ontwikkeld door grote bedrijven in de auto- en software-industrie om een open standaard te creëren voor elektrische en elektronische (E/E) architecturen in de automobielindustrie. Momenteel biedt het niet alleen het Classic Platform – ontworpen voor microcontroller-gebaseerde realtime besturing en veiligheidseisen – maar ook het Adaptive Platform voor toepassingen zoals krachtige ECU's en autonoom rijden.
Met name nu de auto-industrie steeds meer software omarmt, is de rol van automotive software aanzienlijk groter geworden dan in het verleden. Waar de typische structuur in het verleden bestond uit meerdere ECU's die verantwoordelijk waren voor specifieke functies en relatief onafhankelijk van elkaar opereerden, evolueren de elektrische en elektronische architecturen van auto's nu naar de integratie van meerdere functies en het benutten van krachtige computerbronnen. Daardoor evolueert automotive software verder dan alleen besturingsprogramma's die aan specifieke hardware zijn gekoppeld; het wordt steeds belangrijker om een structuur te hebben waarin verschillende softwarecomponenten met elkaar communiceren en continu kunnen uitbreiden en voertuigfuncties kunnen beheren. AUTOSAR ontwikkelt naast het Classic Platform ook het Adaptive Platform voor krachtige ECU's en heeft recentelijk de ontwikkeling van uitvoerbare platforms en gerelateerde technologieën bevorderd ter ondersteuning van Software-Defined Vehicles (SDV's).
Net zoals Google's Android en Apple's iOS met elkaar concurreerden op de smartphonemarkt, waar besturingssystemen centraal stonden, groeit ook het belang van software en besturingsplatformen in de auto-industrie. In tegenstelling tot smartphones bestaan auto's echter niet uitsluitend uit software. In voertuigen moet software samenwerken met diverse sensoren, actuatoren, elektronische regeleenheden (ECU's), voertuignetwerken en elektrische en elektronische hardware. De eisen aan veiligheid en betrouwbaarheid zijn daarbij extreem hoog. Daarom is het vermogen om hardware en software te ontwerpen en te integreren cruciaal in de auto-industrie. De ontwikkeling van AUTOSAR – een gestandaardiseerde interface die de afhankelijkheden tussen applicaties, hardware en ECU's vermindert en tegelijkertijd de herbruikbaarheid van software vergroot – is direct gerelateerd aan deze eisen.
Gezien de parallelle ontwikkeling van de Zuid-Koreaanse auto-industrie en de elektronica-/IT-industrie, is de kans groot dat het land een aanzienlijk concurrentievoordeel zal behalen op het gebied van embedded systemen voor de auto-industrie. Naarmate auto's evolueren van eenvoudige machines naar systemen die elektronische componenten en software combineren, wordt de convergentie van diverse technologieën – waaronder niet alleen de automobielproductie, maar ook halfgeleiders, sensoren, communicatie, besturingssystemen, softwareplatforms en kunstmatige intelligentie – steeds belangrijker. Met name naarmate auto's zich ontwikkelen tot softwaregestuurde voertuigen, wordt het vermogen om voertuigfuncties via software te implementeren en te beheren een van de belangrijkste factoren voor de concurrentiepositie in de auto-industrie. Daarom zullen Zuid-Koreaanse autofabrikanten en elektronica- en IT-bedrijven, als ze hun technische capaciteiten op het gebied van automotive software en embedded systemen blijven uitbouwen, nieuwe concurrentievoordelen kunnen laten zien op de wereldwijde automarkt.
Waar een auto vroeger een complexe machine was die voornamelijk werd aangedreven door een motor en mechanische onderdelen, ontwikkelt hij zich nu tot een enorm computersysteem waarin talloze sensoren, elektronische besturingseenheden, communicatiesystemen, computerapparaten en software met elkaar verbonden zijn en samenwerken. AUTOSAR standaardiseert momenteel diverse aspecten van automotive software, waaronder communicatie, uitvoeringsomgevingen, diagnostiek, hardwareondersteuning, software-updates, veiligheid, beveiliging en opslagfuncties, terwijl het Adaptive Platform zich verder ontwikkelt om tegemoet te komen aan toepassingsgebieden die hoge computerprestaties vereisen, zoals autonoom rijden.
Uiteindelijk betekent de uitspraak "de auto is een computer geworden" niet simpelweg dat er één computer in het voertuig is geïnstalleerd. Het komt dichter in de buurt van het idee dat, naarmate de rol van software – die de verschillende functies van het voertuig aanstuurt en informatie verwerkt – belangrijker wordt, de auto zelf transformeert in een enorm elektronisch en softwarematig systeem. Om de toekomstige evolutie van auto's te begrijpen, is het nodig om niet alleen mechanische technologieën zoals motoren en carrosserieën te onderzoeken, maar ook technologieën zoals embedded systemen, besturingssystemen, softwareplatforms, sensoren, voertuignetwerken en kunstmatige intelligentie. Auto's zijn niet langer louter machines die mensen naar hun bestemming brengen; ze evolueren tot intelligente mobiliteitssystemen die hun omgeving waarnemen, gegevens verwerken en diverse functies uitvoeren via software.
