Tech Talk je série rozhovorů, ve které vám představujeme inspirativní osobnosti nejen ze společnosti MD, ale také ze světa technologií, inovací a dalších oblastí.
V tomto vydání jsme se sešli s Gerdem Mittermaierem, globálním viceprezidentem pro produktový management, trh, a výzkum a vývoj ve společnosti MD. Hovoříme o jeho práci ve společnosti MD ELEKTRONIK, o roli internetu věcí (IoT) v moderních vozidlech, a o automobilovém průmyslu jako celku, včetně moderních palubních sítích jako technickém předpokladu pro tento vývoj.
Gerde, řekni prosím něco o sobě. Co tě na tvé práci nejvíce baví?
Vyučil jsem se elektronikem, pak jsem dále studoval elektrotechniku a po studiích jsem více než osm let pracoval na různých pozicích v polovodičovém průmyslu pro Baseband Ics*. V MD pracuji od roku 2008 a na několika manažerských pozicích v různých oblastech jsem měl možnost prostřednictvím nových nápadů a přístupů aktivně formovat budoucnost společnosti. Od roku 2013 na pozici globálního viceprezidenta pro výzkum a vývoj neustále rozvíjím a rozšiřuji oblasti vývoje produktů, produktového managementu, projektového managementu, managementu inovací a patentového managementu, za které jsem zodpovědný. V této době, která je možná technologicky nejzajímavější od vynálezu automobilu, mám tu výsadu, že mohu aktivně ovlivňovat vývoj v oblasti datové komunikace.
Co se rozumí pod pojmem IoT (Internet of Things)? Obecně i konkrétně automobilovém průmyslu.
Zkratka IoT pochází z anglického Internet of Things, tedy internet věcí. Obecně se jedná o síť fyzických přístrojů, které jsou vzájemně propojeny prostřednictvím jednotlivých domén a mohou si vzájemně vyměňovat data.
V automobilovém průmyslu se internetem věcí rozumí zejména propojení součástí vozidla a externích systémů. Na jedné straně je výroba těchto přístrojů stále levnější, ale zároveň jsou tyto přístroje také stále „chytřejší“ a výkonnější, což umožňuje jejich širší využití a komplexní propojení napříč různými oblastmi užití. Vzniká tak ucelený ekosystém. Vozidla si mohou vyměňovat data v reálném čase, což vede k vyšší efektivitě, bezpečnosti a uživatelské přívětivosti.
Internet věcí přispívá k vývoji autonomních vozidel zejména tím, že jeho použití umožňuje bezproblémovou komunikaci mezi vozidly navzájem (Vehicle to Vehicle, V2V) a mezi vozidly a infrastrukturou (Vehicle to Infrastructure, V2I). Tento vývoj umožňují technologie, jako je „Ethernet“ a cloudová řešení, které zajišťují rychlou a autonomní komunikaci a provádění jednotlivých akcí.
Jakou roli hraje internet věcí v automobilovém průmyslu?
Možnosti využití internetu věcí v automobilovém průmyslu jsou rozmanité. Na jedné straně tato technologie proniká do celého procesu tvorby hodnot, a na druhé straně již byly v mnoha současných vozidlech implementovány konkrétní aplikace internetu věcí. Příkladem v automobilovém průmyslu jsou výrobní zařízení ve smyslu Průmyslu 4.0, v němž jsou stroje a výrobní zařízení propojeny za účelem optimalizace procesů a zvýšení efektivity. To umožňuje přesnější kontrolu výroby, zlepšuje kvalitu a snižuje riziko lidské chyby. Zároveň je možná také podrobná kontrola a analýza výrobních dat v reálném čase, což pomáhá včas odhalit a odstranit problémy. Internet věcí ovlivňuje také logistiku a řízení dodavatelského řetězce, neboť umožňuje transparentní sledování a správu materiálů a výrobků. Analýzy dat v reálném čase pomáhají předcházet problémům a zvyšovat efektivitu celého dodavatelského řetězce. Během vývojové fáze využívají inženýři data internetu věcí k navrhování a testování nových modelů vozidel. Analýzou dat z propojených vozidel lze identifikovat trendy a vzorce, které lze využít ve vývoji nových technologií a systémů.
Ve vozidlech lze internet věcí aplikovat v pokročilých asistenčních systémech řidiče (Advanced Driver Assistance Systems, ADAS), které zvyšují bezpečnost a pohodlí řidiče. Kromě toho se používají palubní informační a zábavní systémy (IVI), které řidiči a cestujícím poskytují rozšířené možnosti zábavy a informací.
Integrace internetu věcí celkově vede ke komplexnímu propojení a digitalizaci v automobilovém průmyslu, což způsobí revoluci ve výrobních procesech i v zážitku z jízdy.
Pokud se zaměříme na vozidlo, jakou roli hraje palubní síť a zejména palubní datová síť?
Internet věcí se skládá z mnoha malých „inteligentních řídicích jednotek“, které jsou vzájemně propojeny. Tato spojení jsou realizována prostřednictvím palubní datové sítě ve vozidle. Historicky existují pro výměnu informací různé protokoly, z nichž každý se používá pro jiné aplikace. Pro nižší přenosové rychlosti do 3–5 Mbit/s se standardně používá sběrnice CAN. Pro vyšší přenosové rychlosti se používá FlexRay, a už několik let se ve vozidlech objevuje Ethernet, který je základem internetu. Tyto protokoly mají zásadní význam pro zajištění rozsáhlých a rychlých přenosů dat, které vyžadují moderní systémy vozidel.
Kromě toho technologie, jako jsou Time-Sensitive Networking (TSN), umožňují potřebnou synchronizaci a nízké latence v propojených architekturách vozidel. To má zásadní význam pro efektivní a bezpečný přenos dat v reálném čase, který je nezbytný pro autonomní řízení a propojená vozidla.
Není to nepraktické, když se ve vozidle používají různé protokoly?
Ano, je to nejen nepohodlné, ale také nákladné a časově náročné při předávání informací. Různé protokoly jsou však specializované pro různé aplikace a jsou pro ně optimalizované. Nevýhodou je, že vzájemnou komunikaci mezi protokoly lze realizovat pouze pomocí bran, tj. elektronických překladačů. Tyto brány zvyšují složitost i náklady a zpomalují přenos informací. Z tohoto důvodu se v posledních letech zintenzivnilo úsilí o snížení počtu různých protokolů a posun směrem k Ethernetu s cílem umožnit efektivnější a standardizovanou komunikaci ve vozidle.
Proč se toto děje směrem k Ethernetu, a ne k jinému protokolu?
Jak bylo zmíněno na začátku, Ethernet je protokol internetu. Z našich domácností nebo kanceláří víme, že počítače, nebo jiná zařízení jsou navzájem propojeny prostřednictvím Ethernetu, a že připojení k internetu je rovněž realizováno prostřednictvím tohoto protokolu. Existují miliony zařízení a polovodičových součástek, které podporují Ethernet. Výzvou pro automobilový průmysl bylo snížit počet potřebných měděných žil v kabelu, protože osm jednotlivých žil by bylo příliš drahé řešení. Podařilo se však realizovat speciální variantu kompatibilní se standardem, a to pouze se dvěma měděnými vodiči, tzv. kroucený pár. Toto řešení nabízí vysokou rychlost přenosu dat a spolehlivost, která je vyžadována pro moderní sítě vozidel.
Různé protokoly mají pravděpodobně také různou šířku pásma nebo rychlost přenosu dat. Je možné pokrýt vše prostřednictvím protokolu Ethernet?
Protokol Ethernet byl nebo je specifikován a standardizován pro různé přenosové rychlosti. Jako první byla uvedena na trh verze standardu IEEE 100BASE -T1 o rychlosti 100 Mb/s. Následovala varianta IEEE 1000BASE-T1 s rychlostí 1 Gbit/s. Vícegigabitové standardizace se aktuálně připravují. Objevují se však také aktivity směrem ke standardizaci s nižšími rychlostmi přenosu dat. Pro 10 Mbit/s je definována verze IEEE 10BASE-T1S. Tento vývoj ukazuje, že Ethernet je schopen pokrýt širokou škálu požadavků na šířku pásma a zredukovat tak počet různých protokolů ve vozidle s cílem snížit složitost a náklady.
Jaké jsou výhody Ethernetu ve vozidle ve srovnání s ostatními protokoly, které se v současnosti ve vozidlech používají?
To je dobrá otázka, jaké výhody má Ethernet oproti ostatním protokolům? Zde je jen několik příkladů. Pro aplikace ADAS je důležitá velmi nízká latence, aby se minimalizovala časová prodleva mezi detekcí a akcí. Ethernet zde nabízí výhody díky vysoké rychlosti přenosu dat a nízké latenci. Standard 100BASE-T1 je průmyslový standard, který umožňuje používat internetový protokol TCP/IP v různých aplikacích, a snižuje tak složitost. Kromě toho standardy Ethernetu, jako je Audio Video Bridging (AVB) a Time-Sensitive Networking (TSN), umožňují nové aplikace, které jsou závislé na přesné časové synchronizaci. V neposlední řadě může jednoduchá kabeláž s kroucenými kabely (stíněnými nebo nestíněnými) ušetřit náklady na elektrický systém vozidla, což vede k hospodárné implementaci. Automotive Ethernet je tak flexibilní a škálovatelný, což usnadňuje integraci s cloudovými službami a spotřebitelskými produkty. Kromě toho lze použít menší množství kabelů a kratší kabely, což snižuje hmotnost a náklady. V neposlední řadě je Ethernet schopen podporovat různé fyzické vrstvy, což usnadňuje jeho přizpůsobení různým případům použití.
Jak konkrétně přispívá MD k tomu, aby se využití internetu věcí nadále v automobilovém průmyslu rozvíjelo?
Již od počátečních diskusí ve výborech jsme podporovali vývoj nových komponent prostřednictvím aktivních vysokofrekvenčních měření a následné interpretace výsledků. Během této doby jsme také poskytli první vzorky k rozšířeným měřením a diskusím. Včasná technická koordinace s výrobci polovodičů a řídicích jednotek umožňuje rychlejší dostupnost a vyhodnocení nových komponent. Kromě toho portfolio produktů MD zahrnuje všechny potřebné komponenty i velkosériovou a vysoce automatizovanou sériovou výrobu. MD je tak pro ideálním partnerem pro všechny aktéry v tomto oboru na celém světě, od prvotního nápadu až po sériovou výrobu.
Gerde, velké díky za velmi zajímavý rozhovor!
Internet věcí jako klíč k silniční dopravě budoucnosti a mnoho dalšího
Internet věcí (IoT) hraje v automobilech budoucnosti zásadní roli pro autonomní řízení a komunikaci mezi vozidly a infrastrukturou. Internet věcí se zároveň stává stále důležitější součástí celého procesu tvorby hodnot v automobilovém průmyslu. V samotném vozidle je trendem síťová architektura vozidla s nižší složitostí a vyšší nákladovou efektivitou. Díky své všestrannosti, vysoké rychlosti přenosu dat a nízké latenci se Automotive Ethernet stále více stává určujícím protokolem v palubní síti. MD ELEKTRONIK se na tomto vývoji podílí od prvních diskusí ve výborech a přispívá k němu značnými zkušebními kapacitami a odbornými znalostmi.
Výkonná a mimořádně spolehlivá datová připojení jsou základem mobility zítřka. MD ELEKTRONIK je lídrem v těchto technologiích a díky mezinárodní síti odborníků je dále rozvíjí. Kontaktujte nás a zjistěte více o nejnovějších inovacích!
Gerd Mittermaier
Gerd Mittermaier, Global Vice President Product Management – Markets – R&D, odpovídá v rámci skupiny MD za vývoj výrobků, management inovací, produktový management a za patenty. Je nadšencem pro nejnovější technologie v oblasti komunikací a autonomního řízení v automobilovém průmyslu. Jeho více než patnáctiletá praxe v oboru a dvanáctiletá zodpovědnost za řízení v oblasti technické podpory zákazníků, prodeje a výzkumu a vývoje z něj činí odborníka v těchto oblastech. Kromě úzkého kontaktu s výrobci automobilů má na základě svého předchozího působení v oboru vývoje polovodičů také intenzivní kontakty s jejich výrobci.
* Baseband-ICs (integrované obvody) zpracovávají a řídí signály základního pásma v komunikačních systémech. Tyto signály přicházejí přímo ze zdroje a nejsou ještě modulovány.
