AUTOMOBIL-ELEKTRONIK: Mentor Graphics ist ein großes Unternehmen. Mit welchen Themen beschäftigt sich Ihr Team?

Joachim Langenwalter: Zu meinem Aufgabenbereich gehören die E/E-Architektur und Netzwerk-Design sowie der große Komplex rund um die

Joachim Langenwalter : "Wir setzen auf eine hundertprozentige Autosar-Unterstützung mit einer modularen und offenen Lösung zur Entwicklung, für die Implementierung und für das virtuelle Testen."

Joachim Langenwalter : „Wir setzen auf eine hundertprozentige Autosar-Unterstützung mit einer modularen und offenen Lösung zur Entwicklung, für die Implementierung und für das virtuelle Testen.“ Alfred Vollmer

Autosar-Netzwerk-Funktionalitäten. Vielfach geht es dabei um unsere VSA-Design-Tools, ECU-Konfigurations- Tools VSB, den Basic Software-Stack namens VSTAR und um den VSI genannten Simulator für verteilte Software-Komponenten inklusive der Basissoftware. Darüber hinaus integrieren wir unsere Tools in Reqtracer – eine Software, die das Requirements-Tracing zwischen den einzelnen Designschritten innerhalb des Design-Flows ermöglicht.

Welche anderen Tools können den Automobilherstellern und ihren Zulieferern die Arbeit erleichtern?

Mentor liefert auch Tools, mit denen die Entwickler die Aufteilung der Hardware und Software in einzelne Steuergeräte sowie die Verbindung dieser einzelnen Elemente über den Kabelbaum realisieren. Damit ist es unter anderem auch möglich, im Rahmen des Komplexitätsmanagements die optimale Anzahl von Varianten zu ermitteln, was für die gerade in Europa verbreiteten kundenspezifischen Kabelbäume (KSK) sehr komplex ist. Bei unserer Produktschiene Capital sind die Entwicklungsdaten der Kern, um deren Eingabe, Verwaltung und Ausgabe sich verschiedene Werkzeuge kümmern. Das heißt, dass Capital Logic beispielsweise zur Eingabe der Elektrologik der Systeme verwendet wird, während Capital Integrator sich um deren Integration in die Fahrzeugtopologie kümmert und Capital Publisher die Bereitstellung und Verwendung dieser Daten in den Werkstätten ermöglicht. Die Daten werden also sukzessive angereichert, für den jeweiligen Anwendungsfall automatisch grafisch aufbereitet und weitestgehend durch Design-Rule-Checks und Automatismen korrekt erzeugt. Die offene Architektur und flexible Konfiguration ermöglichen eine Einbindung in bestehende Systeme: von der Elektrikentwicklung bis zu CAD- und PDM/PLM-Systemen, vom OEM bis zum Hersteller von Kabelbäumen. Hinzu kommen noch Tools für das Leiterplattendesign sowie für das Chipdesign.

Wie unterscheidet sich Mentor von anderen Toolherstellern?

In vielen dieser Bereiche sind wir weltweit die Nummer eins – und zwar nicht nur im Bereich PCB- und Chipdesign, sondern beispielsweise auch bei den Capital-Produkten für die Kabelbaumentwicklung auf dem Sektor Automotive und Transportation.

Im Bereich der Autosar-Software sind wir sicherlich technologisch führend. Weil Mentor eine derart breite Tool-Palette anbietet, die ein durchgängiges Design ermöglicht, ist die Resonanz in der Automobilbranche sehr gut. Die komplette Abdeckung all dieser Bereiche durch ein einziges Unternehmen ist weltweit einmalig. So benötigt der Hersteller keine aufwändige CAD-Abteilung mehr, die dafür sorgt, dass die einzelnen Tools reibungslos miteinander kommunizieren und arbeiten. Mentor bietet als einziger Anbieter Tools für alle vier Domänen an, nämlich für die Untersuchung und das Design der E/E-Architektur, für das Network-Design, für die Software-Entwicklung, die Systemintegration und die physikalische Implementation sowie für die Elektrikentwicklung.

Mentor war bisher im Automotive-Bereich eher zurückhaltend. Warum engagiert sich Ihr Unternehmen jetzt so stark in diesem Bereich?

Im Bereich der klassischen Tools können die drei Marktführer Cadence, Mentor und Synopsys praktisch nur noch wachsen, indem sie ihren Wettbewerbern Marktanteile abnehmen. Aus diesem Grund engagiert sich Mentor jetzt vermehrt im Bereich Automotive, in dem beispielsweise Cadence und Synopsys nicht tätig sind. Zusätzlich besteht hier die Möglichkeit, eine bestehende Technologie in einem neuen Markt zu verwenden. Auf dieser Basis werden wir natürlich auch weiterhin neue Produkte auf den Markt bringen.

Derzeit sind wir damit beschäftigt, den kompletten Flow im Bereich Autosar und bei den elektrischen Signalen abzudecken. Wir müssen somit den physikalischen und den logischen Flow zusammenbringen, so dass ein Datenaustausch möglich wird.

Wie sehen die nächsten Schritte aus?

In einem nächsten Schritt steht dann eine Automatisierung dieser Vorgänge an. Dies ist eine klassische EDA-Funktionalität, und im Bereich Electronic Design Automation hat Mentor ja seine Wurzeln. Das Ziel besteht dann jeweils darin, das

Joachim Langenwalter  (im Gespräch mit AUTOMOBIL-ELEKTRONIK-Redakteur Alfred Vollmer): „Wir müssen nur unsere bereits vorhandenen Tools um spezifische Funktionselemente erweitern, aber keine grundlegend neuen Tools entwickeln.“

Joachim Langenwalter (im Gespräch mit AUTOMOBIL-ELEKTRONIK-Redakteur Alfred Vollmer): „Wir müssen nur unsere bereits vorhandenen Tools um spezifische Funktionselemente erweitern, aber keine grundlegend neuen Tools entwickeln.“Alfred Vollmer

maximale aus der bestehenden Architektur herauszuholen, denn im Prinzip kostet jede zusätzliche Bandbreite im Fahrzeug Geld. Wenn bei manuellem Vorgehen beispielsweise zwei CAN-Busse erforderlich sind, dann kann es günstiger sein, stattdessen einen FlexRay-Bus zu verwenden, weil dieser eine erheblich größere Bandbreite aufweist. Wir konnten aber schon mehrfach mit unseren Tools Lösungen schaffen, die mit einem einzigen bereits bestehenden CAN-Bus bei einem optimaleren CAN-Kommunikationsdesign in der bestehenden Bandbreite die gesamte Kommunikation sicher abwickeln können. Möglich wird dies im Rahmen der Kommunikationssynthese unserer Tools, die seit über 10 Jahren entwickelt und vertrieben werden.

Eignet sich dieses Tool auch für sicherheitskritische Anwendungen?

Ja. Auch die Zertifizierung fällt dem Kunden dann recht leicht. Unser Tool kommt ja auch in der Luftfahrt zum Einsatz, beispielsweise für die Kommunikation im Airbus A380 und A350; beim A380 für die Verifikation und beim A350 für das Design eines Systems mit rund 470 CAN-Knoten in 70 Netzwerken. Derzeit entwickeln wir für die Luftfahrt ein unabhängiges Verifikationstool, welches das Ergebnis der Kommunikationssynthese verifiziert, und dieses Tool wollen wir dann auch im Automotive-Bereich für ISO 26262 einsetzen.

Daraus ergibt sich eine Konfiguration der Basissoftware. Ein Beispiel hierfür ist ein Steuergerät mit einem CAN-Bus-Anschluss. Für diese ECU ist auch nur ein CAN-Stack erforderlich, aber kein LIN- und FlexRay-Stack.

Wie unterstützt Mentor das logische Verteilen von Funktionalitäten?

Wir versuchen, den Kunden in die Lage zu versetzen, dies durch statische oder dynamische Analysen auf seinem PC zu simulieren. Wir bieten in jedem unserer Tools Analysemöglichkeiten zur Bewertung des jeweiligen Designs. Wir geben somit immer eine Simulations-Engine mit dazu, die entweder statisch oder dynamisch das Design simuliert – und zwar für jede Domäne. In UML würde das System beispielsweise den Code ausführen und entsprechend einem Zustandsautomaten der Reihe nach anzeigen, während im Tool VSI ein Debugger ein Setzen von Breakpoints im C-Code, auf der Software-Komponenten-Struktur etc. ermöglicht, um dann zu simulieren. In einem ganz frühen Fall besteht auch die Möglichkeit, eine FMEA durchzuführen, in der nur logische Aspekte abgeprüft werden.

Wohin geht die Reise bei den Test- und Validierungstools?

Bei uns basieren all diese Tools auf Simulationen, aber wenn es in Richtung Hardware-in-the-Loop geht, sind andere Unternehmen tätig. Die Simulation ermöglicht es, in frühen Phasen schon bestimmte Pfade ausschließen zu können, so dass man diese nicht weiter verfolgt. Beim IC-Design erzielen wir bereits eine Genauigkeit von etwa 99 %, aber wenn beispielsweise in einem ABS auch thermische, hydraulische und sonstige Effekte mitspielen wird es schon etwas schwieriger. Auch das wird mit unseren Simulator wie SystemVision gemacht. Wir ergänzen hier aber auch den Einsatz eines HiL-Simulators. Theoretisch bestünde die Möglichkeit, ein komplettes Fahrzeug zu simulieren, aber über Aufwand und Nutzen wird von Fall zu Fall entschieden.

In der frühen Phase geht es darum, dass grundsätzlich der Regelalgorithmus passt. In der nächsten Phase müssen die einzelnen Software-Elemente zueinander passen. Hierbei muss das Tool prüfen, ob diese beiden Software-Elemente nach den Autosar-Regeln richtig beschrieben sind und ob das Handshaking zwischen den beiden ordnungsgemäß abläuft. In der nächsten Phase liegt dann ein generisches Autosar-konformes Steuergerät vor, das viel Rechenleistung hat und auf einem Autosar-Stack mit Kommunikation laufen kann. In diesem Bereich haben wir eine Partnerschaft mit MBtech, wo unser Autosar-Stack auf der PROVEtech-Hardware von MBtech läuft. So kann der Kunde bereits in einer frühen Phase die Softwarekomponente auf einem generischen Autosar-ähnlichen System laufen lassen. Im nächsten Schritt arbeitet die Software dann im Ziel-Steuergerät, das zum Beispiel von einem HiL-Simulator wie PROVEtech stimuliert wird.

Zahlen sich die Autosar-Investitionen für OEMs und Tier-1s bereits aus?

Ziel von Autosar ist es ja, einzelne Software-Komponenten von verschiedenen Herstellern zu beziehen und die Hardware eventuell von einem anderen Zulieferer. Ich vermute fast, dass sich die Investitionen im Moment noch nicht gerechnet haben, aber langfristig bietet sich hier eine erstklassige Perspektive. Allerdings sind die Abhängigkeiten mittlerweile schon geringer geworden. Dass sich jetzt Produkte von Vector, Elektrobit und Mentor über ein standardisiertes Format austauschen können, ist für die OEMs von hohem Nutzen.

Viele OEMs gestatten die Lieferung eines Autosar-Steuergeräts, obwohl die Autosar-Fähigkeiten nicht in der Spezifikation stehen. Für die Tier-1s hat dies den Vorteil, dass sie ein praktisch identisches Steuergerät an mehrere OEMs liefern können. Ich hätte nicht erwartet, dass ein Tier-1 Autosar-konforme Geräte früher liefert als der OEM sie fordert.

Welche Strategie verfolgt Mentor im Bereich Autosar?

Im deutschen Automotive-Markt ist Mentor Graphics immer noch relativ wenig bekannt. In Deutschland gibt es nach wie vor zu viele Unternehmen im Autosar-Bereich. Da sich acht Anbieter auf dem Sektor Basissoftware tummeln, haben wir bei Mentor beschlossen, zunächst eine starke Tool-Chain zu schaffen. Mittlerweile bieten wir bei Autosar das komplette Spektrum an – und zwar inklusive aller nötigen Entwicklungtools und der Basissoftware. Im gesamten E/E-Umfeld bietet kein anderes Unternehmen eine auch nur annähernd so umfangreiche Tool-Chain an wie Mentor Graphics.

In den letzten Jahren hat Mentor jedes Jahr Beträge im zweistellingen Millionenbereich in die Autosar-Entwicklung investiert. Hinzu kommen all die Arbeiten im Bereich der Autosar-Standardisierung beziehungsweise unserer Gremien-Arbeiten als Autosar-Premium-Member. Wir konnten mit diesen Produkten wichtige OEMs wie beispielsweise BMW, Volvo Cars und einen sehr großen amerikanischen OEM als Kunden gewinnen. Das hat natürlich auch großen Einfluss auf deren Zulieferer.

Wohin geht die Reise bei Autosar?

Mit der Version 4.0 kommen Funktionalitäten wie der erstmals in Ludwigsburg angekündigte Teilnetzbetrieb hinzu, mit dem wir bestimmte Bereiche des Netzwerks abschalten können. Auch der Ethernet-Stack ist neu in der Version 4.0 (IPv4). Darüber hinaus soll zusätzlich ein IPv6Ethernet-Stack zusammen mit Autosar zum Laufen kommen – und zwar im Rahmen der Powerline-Kommunikation des Elektrofahrzeugs mit der Ladestation. Somit erhält jedes Elektrofahrzeug eine IP-Adresse. Unternehmen, die nur im Automotive-Bereich tätig sind, müssen einen IPv6-Stack erst noch implementieren, während wir diesen Stack bereits durch unsere Tätigkeiten in anderen Märkten in unserem Portfolio haben: in Serie und mit den notwendigen Zertifizierungen.

Was tut sich außerhalb Deutschlands im Bereich Autosar?

Mentor hat die weltweite Zentrale seiner Bereiche logische Vernetzung und Autosar in München, weil die führenden Hersteller im Autosar-Bereich in Europa sitzen. Aber die anderen Länder holen schnell auf. Jedes Jahr veranstalten wir in den USA ein Seminar namens Integrated Electrical Solution Forum, zu dem sich 2010 rund 400 Personen anmeldeten, von denen 80 Teilnehmer für Autosar registriert waren. 2011 verzeichneten wir 700 Anmeldungen, von denen 200 wegen Autosar kamen. Diese Zahlen sprechen für sich selbst. In China erhalten die großen OEMs Fördergelder, um ein Autoprojekt auf Autosar-Basis zu realisieren.

Welche Herausforderungen ergeben sich durch die Elektromobilität?

Wir müssen beispielsweise neue Simulationsmodelle entwickeln, denn bisher war ja kein Simulationsmodell einer Lithium-Ionen-Batterie in der Hardware-Beschreibungssprache VHDL-HMS erforderlich. Diese Simulationsmodelle entwickeln wir entweder selber oder in Kooperation mit Hochschulen. Auch für die E-Maschinen etc. brauchen wir entsprechende Modelle. Außerdem versucht man, Modelle für Hochspannungskabel zu erstellen, die beispielsweise auch thermische Effekte mit simulieren können. Wir müssen somit nur unsere bereits vorhandenen Tools um spezifische Funktionselemente erweitern, aber keine grundlegend neuen Tools entwickeln. Wir sehen die Elektromobilität nicht als Treiber, denn für das Tool ist es eigentlich irrelevant, ob ein Kabel für 4 V oder für 400 V ausgelegt werden soll. Durch die Angabe von entsprechenden Randbedingungen lassen sich auch Hochvolt-Leitungen gut handhaben.

Warum ist Mentor derzeit bei Autosar so erfolgreich?

Wir bieten eine hundertprozentige Autosar-Unterstützung und setzen dabei auf Standard-Austauschformate, so dass wir beispielsweise die Formate Autosar-XML (arxml), Fibex, KBL oder DBC unterstützen. Unsere Lösung ist modular und offen, damit allerdings auch austauschbar, aber diesem Faktum müssen wir uns stellen. Weil die Lösung austauschbar ist, muss sie entsprechend gut sein, damit die Kunden sie kaufen. Andere Unternehmen hatten oft schon eine Tool-Chain, die sie dann versuchen, Autosar-fähig zu machen, aber viele Kompromisse eingehen mussten oder nur ein Subset des Standards unterstützen können. Im Gegensatz hierzu haben wir von Anfang an die Tools speziell für Autosar entwickelt.

Welche Automotive-Aktivitäten hat Mentor denn jenseits von Autosar?

Für einen französischen OEM liefern wir die Spezifikation der Genivi-Architektur für deren Multimedia-Plattformen. Außerdem sind wir im Bereich UML aktiv. Mit einem UML-Tool lassen sich sowohl UML entwickeln als auch C-Code inklusive Autosar-Software-Komponenten generieren. Mentor ist in diesem Bereich sicherlich nicht Marktführer sondern eher dort besonders stark, wo es um manuelle Codierung mit Open-Source und um eigene Betriebssysteme/UML geht.

Wie spüren Sie den Ingenieurmangel?

Wir haben diverse Stellen zu besetzen, und für manche Stellen haben wir teilweise über Monate hinweg nicht eine einzige Bewerbung erhalten. Damit sich diese Situation ändert, machen wir unter anderem an Hochschul-Programmen mit und versorgen beispielsweise Hochschulen mit unserer Software. Außerdem arbeiten Praktikanten und Werkstudenten bei uns. Bei diesem Ingenieurmangel handelt es sich primär um ein deutsches Thema. In Ungarn haben wir im zweistelligen Prozentbereich aufgestockt; diese Stellen konnten wir binnen weniger Monate vollständig besetzen. Auch in den USA und Ägypten hatten wir keine Probleme, passendes Personal zu finden.