Yazılım Otomobillere Hükmediyor

Otomobil sektöründeki üretim kaybı süregelen yarı iletken kıtlığı nedeniyle devam ediyor. Peki bu ne anlama geliyor? Nasıl sonuçlar doğuruyor. Detaylar yazımızda.

A- A+

09.07.2021 tarihli yazı 4573 kez okunmuştur.

Yazılım Algoritma Otomotiv ECU Yarı İletken Sensör OEM

2020-2021 yılında yaşanılan yarı iletken krizi nedeniyle otomobil üretim kaybı büyüyor. Geçtiğimiz ocak ayında yapılan analizler bu yıl 1.5 milyon daha az otomobil üretileceğini gösterse de bu tahmin nisan ayında 2.7 milyona, mayıs ayında ise 4.1 milyona kadar yükseldi. Yarı iletken krizi bu yönüyle hem otomobil üretim zincirinin kırılganlığını gösterdi hem de otomotiv sektörünün araçlarında kullandığı bu ufak bilgisayarlara olan bağımlılığını ortaya koydu.

► İlginizi çekebilir: EFI-Elektronik Yakıt Enjeksiyonu ve ECU-Elektronik Kontrol Birimi

Otomotiv sektörü teknolojik açıdan benzersiz bir hız ile değişim geçiriyor. Sürekli güncellenen ve gittikçe sıkılaşan emisyon regülasyonları, çoktan rekabetçi olan otomotiv pazarında tutunabilmek için sürekli gelişme ihtiyacı bu hızlı değişimin ana nedenlerinden. Firmalar bu uğraşların yanında otomobillerinde müşteri konforunu ve memnuniyetini sağlayacak şekilde tasarım ve performans iyileştirmeleri de yapmak zorunda. Önümüzdeki yıllarda çevresel hedefleri korumak amacıyla otomobil üreticilerinin araçlarında içten yanmalı motorlar yerine elektrik motorlarını tercih edeceklerini öngörebiliriz. Otonom sürüş ve benzeri kabiliyetler de işin içine katıldığında önümüzde çok daha büyük değişimler var.

Münih Teknik Üniversitesi’nden otomobil yazılımlarında önde gelen bir uzman olan Manfred Broy: “Eskiden yazılım arabanın bir parçasıydı fakat şimdi yazılım arabanın değerini belirliyor. Artık bir arabanın başarısı mekanik taraftan çok yazılımına bağlıdır.” diyor. Manfred Broy ayrıca gelecekteki elektrikli araçların gelişimlerinin sınırlarının yazılım tarafından çizildiğini ekliyor. Yaklaşık olarak 10 yıl önce sadece üst segment araçlar 100’e yakın sayıda ECU (mikroişlemci tabanlı elektronik kontrol üniteleri) içeriyordu ve bu araçlarda yaklaşık olarak 100 milyon satır kod işleniyordu. Günümüzde üst segment araçlar 150’den fazla ECU içeriyorlar ve 150 milyon satıra yakın kod bulunduruyorlar. Düşük segment araçlarda dahi artık 100 ECU ve 10 milyonlarca satır kod görmek mümkün. Eskiden lüks olarak görülen adaptif hız sabitleyici ve otomatik acil frenleme gibi sistemler de artık otomobillerde bir standart olarak bulunuyor ve doğal olarak ECU ve kod satır sayısı artıyor.

► İlginizi çekebilir: Over-The-Air (OTA) Güncelleme Nedir?

Ekstra güvenlik sistemleri de 2010 yılından bu yana otomobillerde standart hale gelmeye başladı. Elektronik stabilizasyon, ekstra görüş kameraları, otomatik acil arama gibi sistemler de aracın motor tipinden bağımsız olarak elektronik açıdan daha karmaşık hale gelmesine, yeni ECU’lara ve daha kapsamlı yazılımlara ihtiyaç duyulmasına neden oluyor. Bir araçta bulunan ECU sayısı ve kod satır sayısına baktığımızda ve yazılım ile donanımın işleyişini incelediğimizde aslında sürücünün perspektifinde olmayan birçok şey fark ediyoruz. Yeni güvenlik sistemlerini, konfor ve performans iyileştirmelerini hatta yeni eğlence sistemlerini otomobile entegre ederken hem içten yanmalı motordan elektrik motoruna geçişi sağlamak hem de insan sürücülerden yapay zeka sürücülere geçmek 100 milyonlarca satır kodun tekrar baştan yazılması, kontrol edilmesi, hatalarının ayıklanması ve olası saldırılara karşı güvenli hale getirilmesi şeklinde ciddi zorlayıcı bir süreci gerektiriyor. Arabalar tekerlekler üzerindeki süper-bilgisayarlara dönüşürken otomotiv endüstrisinin de bu çetin değişime ayak uydurması gerekiyor.

Yeni Özellikler = Daha Karmaşık Otomobil

Son 20 yılda otomobillere eklenen güvenlik ve eğlence sistemleri otomobilleri bir taşıt olmanın yanında hareket edebilen karmaşık bilgisayarlar haline de getirdi. Günümüz otomobillerinde 100’den fazla ECU ve 10 milyonlarca satır kod en ufak seyahatimizde dahi tüm araba boyunca haberleşiyor. Volvo için çalışan ve bir yazılım kalite uzmanı olan Vard Antinyan özellikle yazılım ve sistem karmaşıklığı üzerine yazdığı yazıda şöyle diyor: “Volvo’nun sistem mimarisini oluşturan ve her aracında kullandığı 120 ECU’luk bir seti var. Bu set toplamda 100 milyon satırlık bir kaynak kodu içeriyor. Bu kodun içinde 10 milyon koşullu ifade ve kod içinde 30 milyon yerle bağlantılı 3 milyon fonksiyon var.”

ECU’ların içinde hangi tip yazılımın olacağı o ECU’nun işlem gücü, bağlı olduğu sistemler, yaptığı iş gibi birçok değişkene bağlı fakat geçtiğimiz son 10 yılda ECU’lar daha çok kalite, güvenilebilirlik ve güvenlik üzerine kullanılmaya başlandı. Yaklaşık 10 yıl önce bir ECU’nun içerdiği yazılımın %30’u kalite operasyonlarına odaklanırken şu anda bu yazılımların yarısından fazlası bu alana odaklanıyor. Özellikle güvenliğin çok önemli olduğu uygulamalarda bu yüzde daha da fazla yükseliyor.

► İlginizi çekebilir: Araç Kabin İçi Güvenliğinde ToF Sensörleri

Bahsettiğimiz karmaşıklığı daha da fazla artıran bir neden de araçların opsiyonel özelliklerinin yani varyantlarının olması. Her otomotiv üreticisi araçları için standart otomobilin üzerine opsiyonel özellikler, eğlence sistemler bulundurmakta. Bu sistemlerin hem standart versiyonda bulunan ECU’lar ile hem de diğer opsiyonel sistemlerde bulunan ECU’lar ile bir uyum içinde çalışması şart. Bu nedenle her opsiyonel özelliğin hem kendisi içinde hem de otomobilde birlikte bulunabileceği farklı opsiyonel paket kombinasyonları ile test edilmesi ve ortaya çıkabilecek problemlerin çözülmesi gerekiyor. Farklı ülkelerde farklı bölgesel regülasyonların olması nedeniyle de iki farklı ülkede aynı otomobil farklı bir donanım dolayısıyla farklı bir yazılım içerebiliyor. Bu nedenlerden dolayı otomobil üreticileri için yazılım işi gittikçe zorlaşıyor ve ürettikleri araçların varyantlarını kontrol etmekte zorluk çekiyorlar. Dünyanın en büyük muhasebe, denetim, vergi ve yönetim danışmanlığı şirketlerinden biri olan Deloitte, bir otomobilin geliştirme bütçesinin %40 veya daha fazlasının, geliştirme sürecinden üreticim sürecinene kadar sistemlerin bütünlüğüne, testlerin yapılmasına ve kontrol edilip onaylanmasına harcandığını söylüyor. Her modelin ve her modelin varyantlarının tek tek test edilmesi söz konusu olunca bu harcama şaşılacak bir olay değil.

Aynı zamanda donanımların arabalara yerleştirilmesi, ECU’ların, sensörlerin birbirleri ile bağlantılarının sağlanması ve kablolanması ciddi bir insan gücü de gerektiriyor. Otomobillerdeki sinyal akışını kontrol etmek için birçok çoklu fiziksel ağ veri yoluna ihtiyaç var. Araçların fiziksel mimarilerinin bu bağlantı yollarına kısıtlamalar getirdiği de aşikar. Frenleme sistemlerini kontrol eden ECU’lar ve motoru kontrol eden ECU’lar gibi daha birçok kontrol ünitesinin kontrol ettikleri elektroniğe ve güç kaynaklarına yakın olması gerekiyor. Bu nedenlerle bir aracın iç veri yolu toplamda 5 kilometre uzunluğa kadar ulaşabilen 1500 adet kablodan oluşabiliyor. Bu veri yolunun toplam ağırlığı ise 68 kilogramı geçebiliyor. Artan ECU sayılarına, sensörlere ve farklı elektroniklere karşın bu veri yolunu daha basit hale getirmek ve ağırlıktan tasarruf etmek de otomobil üreticileri için önemli bir hedef oluyor.

Ne kadar fazla efor, zaman ve para harcansa da otomobil üreticileri araçlarında bulunan tüm ECU’ları, tüm elektronikleri tamamen test etme şansı bulamıyorlar. Bazı otomobil üreticilerinin sadece tek bir otomobil modeli için bile 100 binlerce potansiyel kombinasyonu var ve her olasılığı denemek için bir araç üretmek imkânsız. Bu nedenle üreticiler ECU uyum testlerini otomobili geliştirme aşamasında bilgisayar üzerinde test ediyorlar. Yapılacak işin yükünden dolayı da bu işi OEM (orijinal ürün üreticisi) firmalara yaptırıyorlar.

Otomobil üreticileri, otomobillerinde kullandıkları yazılımın güvenli olduğundan da emin olmak zorundalar. 2015 yılında bir Jeep Cherokee’nin yazılım korsanları tarafından uzaktan ele geçirilmesi tüm otomotiv sektörü için bir uyanma çağrısı olmuştu. Bu yüzden hem üreticiler hem de yazılım şirketleri siber güvenliğe çok fazla önem veriyor. General Motors sadece yazılım güvenliğini sağlamak için tam zamanlı 90 mühendis çalıştırdığını söylüyor. Potansiyel saldırı yolları ise araçlara eklenen her yeni özellik ile artıyor.

Kaynak:

► spectrum.ieee.org