So will Volvo das softwaredefinierte Auto industrialisieren

Die Automobilproduktion ist zunehmend von der Konvergenz von Hardware und Software geprägt. Wenn Code in einer Consumer-Anwendung ausfällt, ist die Folge – vielleicht höchstens – eine Unannehmlichkeit. Wenn er jedoch in einem Fahrzeug versagt, das mit hoher Geschwindigkeit auf der Autobahn unterwegs ist, sind die Konsequenzen von völlig anderer Größenordnung. Doch lange bevor überhaupt etwas auf die Straße kommt, durchläuft es das Fahrzeugwerk. 

Bei einem Gespräch in Torslanda, Volvos Produktionsstätte in Göteborg, wo der OEM gerade die erste Produktionsserie des neuen EX60 abgeschlossen hat, bietet Volvos CTO Anders Bell eine Perspektive auf die Entwicklung softwaredefinierter Fahrzeuge, die im Widerspruch zu einem Großteil des vorherrschenden Optimismus der Branche steht. Seine Einordnung ist nicht pessimistisch. Sie ist präzise. Und Präzision ist in diesem speziellen Bereich wertvoller als Enthusiasmus:

„Wir sprechen jetzt mehr über Architekturen und Plattformen und zunehmend über den Tech-Stack, statt nur über die Fahrzeugarchitektur an sich, weil wir das gesamte Auto aus einer Technologieperspektive betrachten. Diese Plattformen sind dienstorientiert und sowohl in der Hardware als auch in der Software rund um Modularität aufgebaut.“

Und diese Veränderung der Perspektive – wie jeder Fachmann, der eng mit den sich beschleunigenden Entwicklungen im Automobilbau befasst ist, bestätigen kann – ist keineswegs nur kosmetischer Natur. Sie spiegelt eine grundlegende Neuorganisation wider, wie Volvo seine Fahrzeuge konzipiert, fertigt und aktualisiert, und sie hat Auswirkungen, die weit über die Software selbst hinausreichen – bis in Fertigungsprozesse, Qualifikationen der Belegschaft, Lieferantenbeziehungen und die langfristige Wirtschaftlichkeit des Unternehmens.

Volvos Engineering-Identität, darauf legte Bell großen Wert, ist durch und durch bewusst europäisch. „Dieses Auto (der EX60) wurde in Schweden entworfen, entwickelt und konstruiert – buchstäblich nur die Straße hier hinauf, hinter den Zäunen, hinter denen sich unsere gesamten Entwicklungsaktivitäten befinden“, sagt der CTO. „Die gesamte Software, die CAD- und Entwicklungsarbeit wurden in Schweden erledigt, obwohl wir mit vielen Partnern in ganz Europa zusammenarbeiten. Rund 90 Prozent der Teile im EX60 werden in Europa bezogen.“ 

Aber die vertikale Integration des Autobauers ist ebenso bemerkenswert. Er baut seine eigenen Maschinen, entwickelt eigene Batteriemanagementsysteme, steuert seine eigene Leistungselektronik und montiert nun strukturelle Batterien im eigenen Haus. „Wir sind sehr tief vertikal in den Stack integriert: E-Maschinen, Batterien, Batteriemanagementsysteme, Leistungselektronik und mehr. Tatsächlich sind wir einer der am stärksten vertikal integrierten Automobilhersteller in Europa und wohl auch einer der europäischsten Autobauer überhaupt. Rund 93 % aller Volvo-Softwareingenieure sitzen hier in Schweden, die übrigen 7 % überwiegend in Polen – und einige in den USA.“

Was bedeutet softwaredefinierte Produktion bei Volvo?

Der Begriff des Software-Defined Vehicle (SDV) hat in den vergangenen Jahren erheblich an Gewicht gewonnen und wird unterschiedlich mit Infotainment-Updates, Versprechen zum autonomen Fahren und vagen Aussagen über künftige digitale Erlösströme verknüpft. Bell ist sehr klar darin, was er im Volvo-Kontext bedeutet und, noch deutlicher, was er nicht bedeutet.

„Die Menschen missverstehen oft, was ‚softwaredefiniertes Fahrzeug‘ bedeutet. Es geht dabei nicht einfach nur um das Aktualisieren von Infotainmentsystemen“, sagt er.

„Das ist eine wirklich von Grund auf softwaredefinierte Architektur: fortschrittliche Zonensteuergeräte, zentrale Rechner, ein Internet‑Backbone, ein einheitliches Betriebssystem, integrierte Cybersicherheit sowohl in der Fahrzeug- als auch in der Cloud-Infrastruktur und mehr.“

Diese Unterscheidung ist wichtig, weil sie die Herausforderung im Produktionsengineering vollständig verändert. Die Aktualisierung einer Navigationsoberfläche ist ein Anzeigeproblem. Die elektrische und elektronische Architektur eines Fahrzeugs von Grund auf neu zu gestalten, sodass jedes System über Software gesteuert, überwacht und verändert werden kann, ist eine Aufgabe von einer völlig anderen Größenordnung.

Bells Rat an jeden Chief Technology Officer, der vor einer vergleichbaren Herausforderung steht, ist nicht taktischer, sondern im Kern philosophischer Natur. „Versuchen Sie nicht, zu viel auf einmal zu tun. Setzen Sie Ihr Projekt nicht auf einen aggressiven Zeitplan bis zur Serienproduktion. Schaffen Sie zunächst den grundlegenden Proof of Concept, bevor Sie sich auf das Produkt festlegen.“

Diese Empfehlung erstreckt sich auch auf den breiteren Wettbewerbsdruck, der sich in der gesamten Branche aufbaut. „Sie sollten sich nicht unter Druck gesetzt fühlen, softwaredefinierte Fahrzeuge zu entwickeln, nur weil sich die Branche in diese Richtung bewegt. Es gibt viele Beispiele in den Medien, die zeigen, dass Hektik kein guter Ausgangspunkt ist. Wenn Sie etwas schaffen, das es zuvor noch nie gegeben hat, ist es unmöglich, zu früh einen detaillierten Meilensteinplan festzulegen. Sie müssen viel weiter sein, bevor Sie wirklich verstehen, was Sie eigentlich entwickeln wollen und wie Sie es tun sollen.“

Die Fehlschläge, auf die er anspielt, sind zahlreich, gut dokumentiert und hatten zumindest in einigen Fällen auch physisch spürbare Folgen. Zugleich sind sie aus seiner Sicht lehrreich. Volvo habe daraus gelernt, sagt er, auch aus einigen der eigenen früheren Softwareprobleme.

„Jede Überlegung beginnt mit dem Software-Stack"

Volvo setzt voll auf Partnerschaften mit Nvidia oder Qualcomm. Dadurch soll das Software-Defined Vehicle schnell Realität werden. Wie genau die Entwicklung künftig ablaufen soll, erklärt Entwicklungsvorstand Anders Bell im Interview.

Volvos technischer Vorsprung steckt in der eigenen Größe

Einer von Bells eher kontraintuitiven Beobachtungen betrifft Volvos Größe. Der Hersteller nimmt eine besondere Nische in der globalen Automobillandschaft ein: groß genug, um die Ressourcen bereitzustellen, die eine echte Entwicklung softwaredefinierter Fahrzeuge erfordert, und zugleich agil genug, um der institutionellen Schwerfälligkeit zu entgehen, die die meisten großen Volumenhersteller plagt.

„Wir befinden uns in einer einzigartig glücklichen Position“, sagt er. „Wir sind groß genug, um die notwendigen Ressourcen bereitzustellen und das erforderliche Skalenniveau über ein gesamtes Fahrzeugportfolio hinweg zu verstehen. Man kann so etwas nicht nur für ein einziges Auto bauen. Es muss über mehrere Plattformen und Antriebsstrangkonfigurationen hinweg skalierbar sein. Gleichzeitig sind wir aber klein genug, um nicht zu einem bürokratischen Apparat zu werden oder in Gremien festzustecken.“

Das Ergebnis ist eine Form produktiver Hybridität, die Volvo in der globalen Automobilfertigung hervorhebt. „Diese Kombination verschafft uns die besten Aspekte einer Startup-Kultur – die Freiheit, uns schnell zu bewegen, anders zu denken und zu entwickeln – und gleichzeitig ein Verständnis für Skalierung, Massenproduktion und langfristige Industrialisierung“, sagt Bell. „Die meisten Startups konzentrieren sich auf ihr Überleben und denken daher nicht tief genug darüber nach, was passiert, wenn sie in den nächsten zehn Jahren im großen Maßstab erfolgreich sind. Wir können so denken.“

Er treibt das Argument noch weiter. „Wir sind wahrscheinlich die kleinste vollständig unabhängige End-to-End-Fahrzeugentwicklungsorganisation der Welt – vom Reifen bis zur Ladebuchse. Diese überschaubare Größe ist eine unserer Stärken.“

Diese Flexibilität hat eine unvermeidliche Kehrseite. Volvo musste vieles von dem, was das Unternehmen nutzt, selbst erfinden – weil es zuvor niemand in der erforderlichen Tiefe oder Spezifik vorangetrieben hatte. „Wir sind wendiger, schneller und anpassungsfähiger. Wir haben auch viele Fehler gemacht, weil es niemanden gibt, den wir kopieren könnten. Wir begeben uns in unbekanntes Terrain, daher mussten wir sehr viel selbst erfinden: die Prozesse, die Ideen, die Toolchain, die Testsysteme und die Art und Weise, wie Software über mehrere Werke hinweg konfiguriert wird. Es gab keine Lieferantenlösung, die wir einfach hätten kaufen können. Also haben wir sie selbst geschaffen.“

Testfahrer, die niemals in einem Auto sitzen

Der EX60 ist nicht Volvos erstes softwaredefinierte Fahrzeug. Er ist das dritte Modell nach dem EX90 und ES90, die alle auf derselben Software-Masterbasis aufbauen. Diese Abstammung verändert das Risikoprofil des Softwarefundaments des EX60 grundlegend. Auf die direkte Frage, ob EX60-Kunden de facto als Testfahrer für eine Software fungieren würden, die sich noch in der Reifephase befindet, antwortete Bell offen. „Nein, die Kunden werden nicht die Testfahrer sein. Ich bin der Testfahrer. Die Maschinen sind ebenfalls die Testfahrer. Ich fahre den EX60 derzeit selbst.“

Er erläuterte anschließend die architektonische Kontinuität, auf der dieses Vertrauen beruht. Volvo startet die Produktion mit einem sehr soliden Softwarefundament und ausreichend Zeit, um alles vor der Auslieferung an die Kunden zu verfeinern. Es sei außerdem wichtig zu verstehen, betont er, dass die Software selbst nicht völlig neu ist. Im Kern handelt es sich um dasselbe Software-Platform, das im EX90 und ES90 eingesetzt wird. „Der EX60 ist das dritte Auto, das aus demselben Software-Master hervorgegangen ist“, erklärt Bell.

Der neue EX60 erweckt Volvos Software-Pläne zum Leben

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Das von Volvo verwendete Entwicklungsmodell verläuft jedoch über die einzelnen Modellreihen hinweg, statt innerhalb jeder Baureihe für sich. „Das bedeutet nicht, dass der Code identisch ist, aber er stammt aus demselben zentralen Software-Repository. Wenn zum Beispiel ein Ingenieur am Türverriegelungssystem arbeitet, veröffentlicht er den Code nicht speziell für den EX90. Er spielt ihn in den Software-Master ein, und von dort aus wird die Software für jedes Modell passend konfiguriert.“

Das Infotainmentsystem selbst ist ein gutes Beispiel. „Es ist im Grunde dieselbe Software im EX90 und EX60“, konstatiert Bell. „Sie ist bereits erprobt und ausgereift. Einige der Schwierigkeiten, die wir früher hatten, liegen nun hinter uns, weil dies das dritte Fahrzeug ist, das aus demselben Software-Master entwickelt wurde.“

Dennoch stellt Bell ebenso klar, dass kein softwaredefiniertes Fahrzeug zum Zeitpunkt der Auslieferung fertig ist. Die reale Welt ist ein weitaus kreativere Quelle für Edge Cases als jede Testumgebung – ein Motiv, das sich in Volvos Experteneinschätzungen immer wieder findet. Bell: „Es war für uns eine schwierige Lernerfahrung. Die Anzahl an Corner Cases, die die reale Welt einem entgegenschleudert, ist immens.“ Schon das ist eine Erkenntnis. Ein Corner Case ist im Vergleich zu einem Edge Case in der Regel ein seltenes, extremes Szenario, das nur eintritt, wenn mehrere Betriebsparameter oder Bedingungen gleichzeitig bis an ihre absoluten Grenzen getrieben werden. Volvo ist dabei, auch diese zu meistern.

Drei Fabriken, ein Autobauer

Das Wort „Fabrik“ hat in Bells Lexikon eine spezifische Bedeutung, die über die physischen Gebäude am Standort Torslanda hinausreicht. Er teilt Volvos Ingenieursbetrieb in drei konzeptionell unterschiedliche Einheiten, jede mit eigener Logik, eigenem Rhythmus und eigener Wertschöpfung.

„Erstens gibt es die Fahrzeugfabrik, die neue Fahrzeuge auf dem Tech-Stack entwickelt. Die Entwicklung eines neuen Fahrzeugs auf der SPA-Plattform dauert vom Konzept bis zum Start etwa zweieinhalb Jahre. Zweitens gibt es die Technologiefabrik, die nächste Generationen von Technologien über den gesamten Stack hinweg entwickelt: Antriebseinheiten, Batteriezellchemie, das Batteriemanagementsystem, Leistungselektronik, Airbags und so weiter. Diese Technologien werden dann in zukünftige Fahrzeuge eingeführt. Drittens gibt es die Softwarefabrik. Sie ist einzigartig, weil sie Software gleichzeitig für alles bereitstellt. Derselbe Release geht an Fabriken, Kundenfahrzeuge, Erprobungsfahrzeuge und sogar zukünftige Modelljahre.“

Die dritte dieser „Fabriken“ ist in operativer Hinsicht die neuartigste. Sie erzeugt Output, der sich – anders als ein physisches Fahrzeug oder eine neue Batteriezellchemie – sofort und zu nahezu null Grenzkosten an Fahrzeuge verteilen lässt, die sich bereits in Kundenhand befinden. Dies schafft natürlich eine völlig neue Kategorie von Produkthaftung, Qualitätsmanagement und Release-Engineering.

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Redaktion

„Das führt zu einem tiefgreifenden Wandel für die Automobilindustrie. Traditionell durchlief ein Fahrzeug die Fabrik, Qualitätsgates und industrielle Validierung, bevor es beim Kunden ankam. Jetzt liefern wir zusätzlich digitale Produkte direkt an Kunden über Software-Updates aus.“

Die Automatisierung, die dieser Bereitstellung zugrunde liegt, ist selbst eine bedeutende ingenieurtechnische Leistung. Sie hebt zudem die traditionelle Trennung zwischen Fahrzeugentwicklung und After-Sales-Betrieb auf und zwingt die Entwicklungsteams dazu, Bereitstellungsgeschwindigkeit, Systemvalidierung und Lebenszyklusüberwachung als Kernkompetenzen und nicht als nachgelagerte Supportfunktionen zu behandeln.

„Unsere automatisierten Tests entwickeln sich kontinuierlich weiter“, sagt er. „Bevor irgendein Code ein physisches Fahrzeug innerhalb unserer Mauern erreicht, muss er strenge Tests durchlaufen, bevor er in den Software-Master aufgenommen werden kann. Alles befindet sich in einem einzigen Software-Repository, das SPA2 und SPA3 abdeckt.“ Bell fährt fort: „Wir erstellen jeden Tag 20 vollständige Fahrzeugsoftware-Builds – fast einen pro Stunde. Alle vier Stunden wählen wir den besten Build aus und führen einen vollständigen automatisierten Fahrzeugtest durch, um sicherzustellen, dass es keine Regressionen gibt. Dieser Prozess läuft ununterbrochen.“

Kunden, so Bell, erhalten typischerweise vier bedeutende Over-the-Air-Updates pro Jahr, also ungefähr eines pro Quartal. Unterdessen bewegt sich Volvo intern rund um die Uhr extrem schnell.

Over-the-Air im großen Maßstab und das 99,9-Prozent-Gebot

Die Lücke zwischen diesen beiden Tempi – vier Updates pro Jahr, die für Kunden sichtbar sind, gegenüber einem Build pro Stunde intern – ist der Bereich, in dem Volvos Qualitätsingenieurwesen den Großteil seiner Arbeit leistet. Die Toleranz für Fehler zum Zeitpunkt der Auslieferung an Kunden ist verschwindend gering.

„Wir rollen derzeit unsere One-HMI-Updates auf mehr als zwei Millionen Fahrzeuge aus, die bis zurück ins Jahr 2020 gebaut wurden. Die Erfolgsquote für Over-the-Air-Updates muss über 99,9 Prozent liegen, und die verbleibenden Fehlschläge müssen harmlos sein – zum Beispiel ein fehlgeschlagenes Update, das einfach einen erneuten Versuch erfordert“, sagt er.

Und die Folgen, dieses Niveau zu verfehlen, sind alles andere als abstrakt. Bell sagt, dass es selbstverständlich keine Fehler geben darf, die ein Fahrzeug lahmlegen. „Sogar 0,1 Prozent sind zu viel, wenn man es mit Millionen von Fahrzeugen zu tun hat. Manche Autos haben vielleicht beschädigte Kabelbäume, Schäden durch Nagetiere, schwache 12-Volt-Batterien oder frühere Unfallschäden. Wir überwachen die Ausrollungen äußerst sorgfältig, führen sie schrittweise durch und analysieren die Daten fortlaufend.“

Dennoch würde die Anzahl der Personen, die für diesen Betrieb verantwortlich sind, die meisten Beobachter überraschen. Bell wollte keine genaue Zahl nennen, gab aber einen aufschlussreichen Hinweis auf die Größenordnung. „Ich werde keine exakte Zahl nennen, aber sie ist kleiner, als die meisten denken. Es ist eine vierstellige Zahl – aber keine sehr hohe. Es hängt auch davon ab, wo man die Grenze zieht. Es gibt die Leute, die Code schreiben, aber auch diejenigen, die in Qualitätssicherung, Integration und Koordination eingebunden sind.“

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