Iparági szakértők szerint az autóipar fordulóponthoz érkezett, hamarosan megtörténik az áttörés az önvezető járművek fejlesztése terén. A trendet három „altrend” erősíti: az autók összeköttetésben állnak egymással és a világgal, elektromos meghajtás, fejlett biztonsági rendszerek.

A fenti tendenciákat összefogó innováció egyre összetettebb rendszereket hoz létre, ami jelentős terhet ró a mérnökökre. A legjobb módja annak, hogy mindezen összefüggésrendszereket megtervezzük, ellenőrizzük és validáljuk, a rendszertervezés (az angol terminológia a system engineering kifejezést használja – A Szerk.).

„A közeljövőben jelentős változásoknak leszünk szemtanúi az utakon” – nyilatkozta Nand Kochhar, a Siemens Digital Industries Software autóipari és közlekedési ágazatának alelnöke. „A legfontosabb változást az jelenti majd, hogy ezek a járművek összekapcsolódnak egymással és képesek lesznek a teljes önvezetésre – ez utóbbi a sokat emlegetett 5. szint. Még nagyobb váltás várható az erőforrások terén. A belső égésű motorok nagy részét hibridek és teljesen elektromos járművek fogják felváltani.” A szakember szerint mindezek a trendek a fogyasztói és társadalmi nyomás kombinációjából fakadnak. A fogyasztók – utasok és vezetők egyaránt – folyamatosan kapcsolatban akarnak lenni a világgal – bármit is csinálnak online otthon, azt folytatni akarják, miközben az autóba ülnek vagy buszra szállnak. „Mindenki kezében van egy mobiltelefon. Ha otthon a Netflixet nézik, akkor az autóban is folytatni akarják a kedvenc sorozatukat” – mondta.

A hálózatba kapcsolás trendje is táplálja a gépjárművek elektromos üzeműre történő átállását, de a legnagyobb nyomás a zöldebb életmód megteremtésére irányuló vágyból ered – mind vállalati, mind egyéni szinten. A környezet szempontjából ez elsősorban a CO₂-kibocsátás csökkentését jelenti. Ám az elektromos meghajtás és a hálózatra kötött autók csak az első lépést jelentik az autonómia, azaz az önvezetés irányába. Ehhez biztonsági és felhasználói élményelemekre is szükség lesz, amelyek növelik az autó intelligenciáját. „Az önvezetés vezércsillaga a biztonság és a felhasználói élmény” – magyarázza Kochhar. Ha a fogyasztók beszélgetnek vezetés közben, akkor ehhez lehetőség szerint szabad kezet és biztonságot szeretnének párosítani. Az elfoglalt emberek autózás közben vásárolni és szórakozni akarnak. Ha ténylegesen önvezető autót akarunk, annak mindenképpen kapcsolódnia kell a világhoz, a városi infrastruktúrához.

Önvezető autók: Hol tartunk most?

„Biztonsággal kijelenthetjük, hogy a 2-es szint már bizonyos szintű önvezetés” – mondja Kochhar. „A legtöbb nagy autógyártó már 2. szintű önvezető képességgel rendelkező járműveket gyárt. Ez azt jelenti, hogy működik az automatikus vészfékezés vagy az adaptív sebességtartó automatika. A kormányzásra több különböző változat is létezik majd; gondoljunk csak a sávelhagyásra figyelmeztető rendszere vagy a sávtartó asszisztensre. Ezek mind nagyon kiforrottak. A 3. szintű autonómia már jóval kevésbé elterjedt. A szakember szerint: „Néhányan azt mondják, hogy már elérték a 3. szintű autonómiát; mások azt mondják, hogy jó úton haladnak. Néhányan nem beszélnek nyilvánosan a fejlesztéseikről” – árnyalja a képet Kochhar, majd hozzáteszi, hogy mivel a 3. szint már jelentős ellenőrzést gyakorol a jármű felett, a kérdéskörhöz több nem műszaki szempont is kapcsolódik: politika, a felelősség és az elszámoltathatóság aspektusa. Ennek is szerepe van abban, hogy nem minden vállalat hajlandó bejelenteni, hogy hol tart a (teljes) önvezetés felé vezető úton. Mi lehet a megoldás? Amint megtörténik ezen funkciók szabványosítása, valamint le lesznek fektetve a tanúsítási, törvényi és biztosítási irányelvek, nyugodtan kijelenthetjük, hogy a 3. szinten vagyunk. Hasonló folyamat megy majd végbe a 4. és 5. szint felé haladva – ahol már kormánykerék sem lesz.

Miként teszi lehetővé a rendszertervezés a 4. és 5. szintű autonóm autók tervezését?

A rendszertervezés lebontja a fejlesztés kerítéseit azáltal, hogy a projekten dolgozó minden egyes csapatot és tudományágat az együttműködés és a mérnöki irányítás szemszögéből vizsgál. Ez határozza meg a rendszer hatókörét, és a hatókörön belüli, összes megoldandó problémát. Minél összetettebb egy probléma, annál fontosabb a rendszertervezés alkalmazása.

Ahogy Kochhar fogalmaz: „A rendszertervezés fegyelmezett és strukturált módszer a probléma megközelítésére. Azért válik fontossá, mert a mai autóipar már így is elég összetett. Most, amikor az eddigiekhez hozzátesszük az önvezetés képességét is, a számítógép fogja azokat a döntéseket meghozni, amelyeket általában az ember hozna meg. (Le fog lépni a babakocsis nő a járdáról? Mit csinál a részeg atyafi? Támolyog vagy kiesik az útra?)” Minden olyan forgatókönyv, amely arról szól, hogy az önvezető autó AI (mesterséges intelligencia) rendszerét megtanítják reagálni a beérkező impulzusokra, összetettebbé teszi a fejlesztést. Ebben a környezetben a hagyományos módszerek, papír alapú tervek és táblázatok már kevésnek bizonyulnak. „Amire szüksége van, az az MBSE (model-based systems engineering modell-alapú rendszertervezés), amely koncepciótól egészen a tanúsításig működik” – mondta Kochhar. „Ez lesz az egyetlen módja az önvezető járműfejlesztésnek, mert az 5. szinthez sokkal mélyebben meg kell értened a városi infrastruktúrát, az út- és időjárási viszonyokat, hiszen az autó a forgalmi rendszereken túlmenően csatlakozik a városi infrastruktúrához is.”

Rendszerszervezés az 5. szintű önvezető autókhoz

Ahhoz, hogy az autonóm járművek minden más körülöttük lévő dologgal együtt tudjanak közlekedni, intelligensnek és egymással összekapcsoltnak kell lenniük. Az autók tervezéséhez már nem elegendő a saját belső (autóipari) logika követése, össze kell kapcsolódni a környezet rendszereivel is.  A kilométerekre lévő közlekedési lámpák jelezhetik állapotukat az autónak. A városi időjárás-állomások kapcsolatba léphetnek a gépkocsival, hogy azok egy kialakulóban lévő viharra figyelmeztethessenek. A hagyományos autóipari technológiák mellett távközlési, elektronikai és félvezetőpiaci ismeretekre is szükség lesz, illetve már van. Ahhoz, hogy az autóipari vállalatok képesek legyenek kezelni ezt a sokszínűséget, rendszertervezésre lesz szükségük. Ez segít a vállalatoknak abban is, hogy felvázolják az alternatív forgatókönyveket arra az esetre, ha valami félrecsúszna. A rendszertervezés nemcsak abban segít a mérnököknek, hogy létrehozzák a szóban forgó rendszereket, hanem abban is, hogy meghatározzák a lehetséges hibákat és redundanciákat is – mechanikai és szoftveres szempontból is meg kell győződni arról, hogy minden működik. Amint ezeket a rendszereket szabványosítják, illetve minősítik, a vállalatok elkezdik majd bejelenteni a teljesen önvezető autók létezését. Ez lesz az a pont, amikor a vállalatok már nyugodtan vállalják majd a teljes felelősséget az autóik által hozott valamennyi döntésért – ám ezt a szintet csak a rendszerszervezés segítségével érhetik el.

Forrás: Systems Engineering Will Skyrocket the World to Autonomous Vehicles | Engineering.com

Illusztráció: Mercedes Benz