Wie neue Mobilitätskonzepte unsere Welt verändern

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Fastems Sales Agent: Gennaro Teta (omnino technology)

FAULHABER SA

DMB Technics AG

Die Automobilindustrie ändert sich, aber auch unseren Alltag radikal: Autonome Fahrkonzepte wie mobile Shops, Datensicherheit, Haftungsfragen, alternative Antriebe und neue Firmenkooperationen sind Herausforderungen der „Mobilität 2.0“. Lesen Sie, was uns erwartet.

Die neue Ausgangssituation schreit nach neuen Mobilitätskonzepten. Doch wie genau kann „Mobilität 2.0“ aussehen? Welche Veränderungen kommen auf Fahrzeughersteller beziehungsweise OEMs sowie ihre Lieferkette zu? Wie finden Autos selbstständig ihren Weg und können mit neuer Energie versorgt werden? Wie muss eine Kfz-Versicherung aussehen, wenn kein Fahrer mehr am Steuer sitzt? Und werden die Bürger eine Verkehrswende akzeptieren? Der indische Ingenieursdienstleiter L&T Technology Systems (LTTS) zeigt, in welche Richtung die Reise gehen könnte.

Neue Fahrzeuge brauchen neue Bauteile

Schon jetzt sind Touch-Funktionalität und extreme Anforderungen an die Stabilität kein Widerspruch mehr, wie das Beispiel Windschutzscheibe zeigt. Auch karbonfaserverstärkte Kunststoffe dürften die Montagehallen der Hersteller verändern.

Der Innenraum autonomer Pkws wird vom Cockpit zur kleinen, privaten Lounge mit verstellbaren Sitzen und intelligenten Glasfronten, die gleichzeitig als Bildschirm dienen. Sie sorgen für Unterhaltung und ermöglichen zum Beispiel Pendlern, ihre Job bereits auf dem täglichen Arbeitsweg zu beginnen. Nicht zuletzt lassen eine integrierte Minibar oder Speisenwärmer Autofahrten in Zukunft zu einem ganz neuen Erlebnis werden.

Geschäftsreisende auf mittleren Distanzen, bei denen sich der stressige Flug nicht lohnt, werden zukünftig vielleicht von einer fahrerlosen Limousine direkt von zu Hause zum gewünschten Einsatzort chauffiert und können sich währenddessen optimal auf ihr Meeting vorbereiten. Das Münchner Büro N+P Industrial Design GmbH hat kürzlich eine Designstudie für ein solches Fahrzeug im Rahmen der Munich Creative Business Week 2019 vorgestellt [1].

Speziell im ländlichen Raum sind weitere Einsatzmöglichkeiten für autonome Fahrzeuge denkbar: selbstfahrende, mobile Shops bringen Produkte oder Dienstleistungen vor Ort, Robo-Sammeltaxis sorgen für bedarfsgerechten, öffentlichen Nahverkehr.

Daten und Kooperation sind die Währungen der Zukunft

Wenn heute die Autobranche ihr Geld mit der Produktion, Wartung und Reparatur von Fahrzeugen verdient, werden es morgen Daten sein, die Umsatz und Gewinn generieren. Und das nicht nur, weil Elektrofahrzeuge deutlich einfacher herzustellen und wartungsärmer sind.

Wertvolle Daten liefern etwa die zahlreichen Sensoren, welche bei autonomer Fortbewegung für die Kommunikation mit anderen Verkehrsteilnehmern beziehungsweise der zentralen Infrastruktur unerlässlich sind. Sie dienen der Verkehrssicherheit und sind gleichzeitig Informationsdrehscheiben, an denen auch Dritte starkes Interesse haben dürften.

Für Automobilhersteller bedeutet das eine engere Zusammenarbeit mit deutlich mehr Partnern. Zu den klassischen Zulieferern gesellen sich Gerätehersteller, IT-Zulieferer sowie weitere Player aus der Online- und Telekom-Branche. Zu attraktiv ist die Wertschöpfung, die autonome Fahrzeuge versprechen. Eine Studie von A.T. Kearney [2] prognostiziert für 2035 ein globales Marktvolumen von rund 560 Mrd. US-$.

Ein Hub-And-Spoke-Modell [3], bei dem das Fahrzeug im Zentrum steht und sich alle Beteiligten gleichwertig darum gruppieren, ersetzt die bislang hierarchische Struktur mit einem alles kontrollierenden Automobilhersteller an der Spitze und Zulieferern auf mehreren Ebenen.

Das zwingt Automobilhersteller zu radikalem Umdenken. Wettbewerbsvorteile werden sich nur noch in Zusammenarbeit mit vielen digitalen Startups, die weltweit wie Pilze aus dem Boden schiessen [4], erzielen lassen. Dabei geht es etwa um Fragen der Cybersicherheit, um neue Navigationssysteme, Warentransport, die Sicherheit der Passagiere, Mensch-Maschine-Schnittstellen und das Zusammenspiel im Internet der Dinge (IoT). Die Automobilhersteller und ihre direkten Zulieferer rüsten technologisch auf – mit Zukäufen beziehungsweise eigenen Investitionen. Frost & Sullivan rechnet in diesem Segment mit IT-Ausgaben von rund 170 Mrd. US-$ im Jahr 2025 [5].

Autonom = sicher und gut versichert?

Wie sich der Wechsel am Steuer von Mensch zu Computer auf die Unfallstatistik auswirkt, wird erst klar, wenn mehr autonome Fahrzeuge auf den Strassen unterwegs sind. Doch eine Unfallursache lässt sich so sicher ausschliessen: Alkohol am Steuer. Nach der Statistik des Deutschen Verkehrssicherheitsrats war im Jahr 2017 jeder 14. Verkehrstote Opfer einer Fahrt unter Alkoholeinfluss [6]. Auch Auffahrunfälle sollten sich dank automatischer Notbremssysteme drastisch reduzieren.

Kfz-Haftpflichtversicherer stehen vor massiven Änderungen. Statt nur nach Fahrzeug, Alter und Unfallhäufigkeit abzurechnen, sind in Zukunft genauere Modelle denkbar:

• Abhängig von der gefahrenen Kilometerzahl: Pay-As-You-Drive (PAYD).

• Abhängig von der Fahrweise: Pay-How-You-Drive (PHYD).

• Vertragsunabhängige Versicherung von Fahrt zu Fahrt: Pay-As-You-Go (PAYG).

• Pauschale Abgeltung in einem Gesamtpaket des Automobilherstellers.

Was will der Kunde?

Heute ist für die urbane, junge Generation von 18 bis 25 Jahren ein eigener Pkw sehr viel weniger erstrebenswert als früher. Das zeigen unter anderem regelmässige Umfragen des Center of Automotive Management (CAM) [7]. Parallel dazu wächst der Carsharing-Markt. Nach Angaben des Bundesverband CarSharing (bcs) waren Anfang 2019 bereits über 20.000 geteilte Fahrzeuge auf deutschen Strassen unterwegs, wobei der Anteil an Elektromobilität überdurchschnittlich hoch ist. Fast 2,5 Mio. Menschen sind hierzulande bereits Carsharing-Kunden.

Andererseits wird es weiter Menschen mit Benzin im Blut geben, die sich die Freude am Selberfahren nicht nehmen lassen wollen. Werden sie auf den Strassen der Zukunft noch Platz finden? Eigene Fahrspuren für Selbstfahrer könnten eine Lösung darstellen.

Wer setzt sich lieber in ein fahrerloses Robo-Taxi als in ein personengesteuertes Fahrzeug, obwohl ersteres deutlich billiger sein dürfte? Bislang sind hierzulande nur wenige Pilotprojekte im Einsatz. So bummelt im bayerischen Bad Birnbach ein autonomer Kleinbus auf einer festen Route zum etwas abgelegenen Bahnhof [8].

Und der Gesetzgeber?

Eine intelligente Steuerung autonomer Fahrzeuge könnte vor allem die Emissionen im Strassenverkehr reduzieren. Durch vorausschauendes Fahren lässt sich laut Umweltbundesamt der Energieverbrauch um bis zu 25% senken [9], auch der CO₂-Ausstoss wird reduziert. Automatische Geschwindigkeitsbegrenzungen täten ein Übriges, dass Bleifüsse notorischer Raser nicht länger auf Klima und Umwelt herumtrampeln.

Parkhäuser, in denen Fahrzeuge autonom ihren Platz finden, könnten in dicht besiedelten Innenstädten mehr Platz schaffen und sogar helfen, die Wohnungsknappheit in boomenden Grossstädten wie München zu lindern. Mit automatischem Einparken liessen sich auf gleicher Fläche 60% mehr Fahrzeuge unterbringen, wie Audi in einem Pilotprojekt an der Ostküste der USA beweisen will [10].

Warum eigentlich dort und nicht bei uns? Projekte dieser Art setzen eine mutige, weil in weiten Kreisen unpopuläre Gesetzgebung voraus. Und erhebliche Investitionen in eine Infrastruktur, die autonomes Fahren in Deutschland überhaupt erst möglich macht. LTTS hat in Fallstudien die technischen Gegebenheiten für einige Aspekte genauer unter die Lupe genommen.

Advanced Drive-Assistence System (ADAS)

L&T Technology Systems hat in einer Fallstudie unter Realbedingungen untersucht, wie ein integriertes ADAS mit Hilfe von Radar, Lidar, Kamerabildern und der Erkennung von Verkehrszeichen die Automatisierung des Fahrens unterstützen kann. Das System blendet bestimmte Information in die Frontscheibe ein und macht den Fahrer so auf kritische Verkehrssituation aufmerksam. Die Schwerpunkte lagen dabei in folgenden Bereichen:

• Das Halten des Fahrzeugs in seiner Spur, auch bei schlechten Fahrbahnmarkierungen.

• Die Erkennen von Fussgängern.

• Die Wahrnehmuen von Verkehrszeichen (TSR).

• Navigationshilfen.

• Freie Sicht für Seitenkameras.

Interaktiv und benutzerfreundlich werden Daten zur Erkennung von Fahrzeugen, Spurmarkierungen, Verkehrszeichen und Fussgängern erfasst. Die halbautomatische Bildverarbeitung bedeutet 25% weniger Aufwand für den Fahrer.

Ein auf der Hough-Transformation [11] basierender Algorithmus hält das Fahrzeug in der Spur - auch unter widrigen Strassen- und Wetterbedingungen - und erfüllt die funktionale Sicherheitsnorm ISO 26262 sowie den US-amerikanischen NCAP-Standard.

Der ISO 26262 genügt auch die Frequenzbereichsanalyse zur Erkennung sich wiederholender Muster unter Berücksichtigung der Bewegungsunschärfe während der Fahrt. Die Algorithmen basieren auf diskreter Kosinus- und Fourier-Transformation.

Die Infrastruktur muss stimmen

Einige Länder erlauben bereits das Testen autonomer Fahrzeuge im realen Strassenverkehr. So ist in Bayern die Autobahn A9 zwischen München und Ingolstadt als Teststrecke für autonome Fahrzeuge freigegeben.

Während bei uns allenfalls öffentliche Verkehrsmittel Ampelschaltungen beeinflussen, ist Singapur ein ganzes Stück weiter. Alle Verkehrsdaten im Stadtstaat laufen im Intelligent Transport System Center [12] zusammen. Von dort aus werden die Verkehrsteilnehmer mit Hilfe von Apps, Radioprogrammen, Websites und Anzeigetafeln auf den Strassen über die aktuelle Situation informiert und entsprechend geleitet. Staus und unnötige Emissionen werden vermieden, Fahrtzeiten verkürzen sich.

In Norwegen werden bereits im Jahr 2025 keine Neuwagen mit Verbrennungsmotoren mehr zugelassen werden [13]; Deutschland wird hingegen seine bescheidenen Ziele für den Umstieg auf Elektromobilität wohl krachend verfehlen [14]. Die mangelnde Lade-Infrastruktur ist eines der grössten Hindernisse. Dabei gäbe es auch dafür höchst innovative Lösungen. Induktives Laden ermöglicht die kabellose Betankung von Elektrofahrzeugen auf der Strasse. Wenn es sein muss, auch während der Fahrt. Feldversuche zeigen vielversprechende Resultate und erfüllen internationale Standards [15]. Experten erwarten, dass in nur fünf bis zehn Jahren in den Strassen Sende- und Empfangsspulen zur Energieübertragung integriert sein könnten. In Korea ist das bereits seit 2013 Realität [16].

Der Umstieg auf alternative Mobilitätskonzepte erfordert also drei Dinge: Den Mut, bahnbrechende Innovationen in die Realität umzusetzen, eine beherzte Gesetzgebung und grosszügige Investitionen in die Infrastruktur. Traditionelle Autoländer hätten dazu die technologischen und finanziellen Möglichkeiten. Nur, wenn sie diese auch nutzen, können sie weiter eine führende Rolle bei der anstehenden Verkehrswende spielen - und ganz nebenbei die Welt retten.

[1] Munich Creative Business Week 2019

[2] Zur Studie von A.T. Kearney

[3] Hub-And-Spoke-Modell

[4] Forbes: "Over 1,700 Start-Ups Are Disrupting The Automotive Industry"

[5] Frost & Sullivan: "Digital Transformation of the Automotive Industry"

[6] Statistik des Deutschen Verkehrssicherheitsrats zu Verkehrsunfällen unter Alkoholeinfluss

[7] Center of Automotive Management

[8] Autonomer Kleinbus in Bad Birnbach

[9] Tipps des Umweltbundesamtes zum Spritsparen

[10] Bericht von Audi USA zum autonomen Parken

[11] Die Hough-Transformation ist ein robustes globales Verfahren zur Erkennung von Geraden, Kreisen oder beliebigen anderen parametrisierbaren geometrischen Figuren in einem binären Gradientenbild, also einem Schwarz-Weiss-Bild, nach einer Kantenerkennung.

[12] Bericht des Ministry of Transport Singapur zu Traffic Management

[13] Bericht des Handelsblatt zur Elektromobilität in Norwegen

[14] Nationale Plattform Elektromobilität

[15] IEC-Bericht zum Laden während der Fahrt

[16] Bericht im Spiegel über induktives Laden in Südkorea

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Dieser Beitrag stammt von unserem Partnerportal Elektronikpraxis.vogel.de

* Indrajit Sen ist Vice President & Regional Head DACH bei der L&T Technology Services Ltd.

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