Des ordinateurs puissants sur roues

Les fournisseurs jouent un rôle important dans la connexion des véhicules. Exemple documenté avec la VW ID.3 dans notre 3e volet sur cette thématique.

Le concept de serveur de Continental Automotive Systems est l’élément central du passage à une architecture électronique orientée vers les services. Volkswagen utilise l’ordinateur haute performance ICAS1 (photo ci-dessous) pour la série ID. Il a été présenté pour la première fois dans l’ID 3.

Avec la numérisation croissante des véhicules, la mission des constructeurs change – VW notamment se définit comme un fournisseur de mobilité numérique pour l’avenir – de même que le rôle des fournisseurs. «Nous sommes aussi une entreprise de logiciels, et depuis longtemps!», souligne Matthias Klauda, membre du directoire recherche et développement de Bosch. L’équipementier allemand, qui réalise le plus gros chiffre d’affaires de la branche automobile, emploie aujourd’hui plus de 30 000 développeurs dans le software, dont 14 000 uniquement pour la mobilité. «En créant la division Cross-Domain Computing Solutions, nous renforçons et élargissons cette position», ajoute Mathias Klauda. Cette entité combine les compétences des domaines du développement logiciel, électrique et électronique pour mettre en œuvre des architectures électriques, électroniques et informatiques intégrées.

Bosch n’est pas seul sur ce terrain. Selon Stefan Bratzel, directeur du Center of Automotive Management, l’automobile vit une phase de transition majeure: «Les constructeurs allemands, en particulier, veulent développer leur propre expertise en matière de logiciels. Mais il existe encore une certaine dépendance vis-à-vis des fournisseurs.» En 2020, dix-huit des cents plus grands fournisseurs automobiles venaient d’Allemagne. Bosch, Continental et ZF sont même dans le «top five».  

Continental a développé l’un des deux ordinateurs centraux de la VW ID.3. Le serveur d’application embarqué (ICAS1) est un ordinateur à haute performance totalement connecté, qui sert à la fois de centre de données et de point de connexion entre la voiture et le monde numérique. Sa principale caractéristique, outre sa puissance de calcul plusieurs fois supérieure à celle des systèmes conventionnels, réside dans une séparation cohérente du hardware et du software. 

Pour faire bref, l’individualisation du véhicule passe par la centralisation alors qu’auparavant, elle impliquait du «plug and play», à l’exemple du siège massant qui contenait à la fois la mécanique, l’unité de commande et le logiciel. Il en résulte une réduction du nombre d’unités de contrôle, puisque toutes les zones d’un véhicule sont accessibles sans fil. Des logiciels d’entreprises tierces peuvent également être intégrés. Sebastian Fillenberg, responsable de la connectivité des véhicules chez Continental, nous éclaire sur cette approche fondamentalement nouvelle appliquée chez Volkswagen, sur la technologie sous-jacente et sur les difficultés qui en découlent.

REVUE AUTOMOBILE: L’industrie automobile connaît la plus grande transformation numérique de son histoire. Que nous réserve l’avenir?

Sebastian Fillenberg: On observe actuellement un développement que l’on pourrait qualifier de «ré­vo­lu­tion sous le capot». Au travers de la numérisation et de la mise en réseau, le véhicule passe d’un système fermé à un système ouvert. Un chemin similaire à celui observé pour les ordinateurs portables et les smartphones. Les utilisateurs peuvent ainsi charger de nouvelles fonctions dans leur voiture, même plusieurs années après l’achat. D’autre part, le fabricant peut veiller à ce que le logiciel du véhicule reste à jour, et le protéger des pirates informatiques.

Après quelques années, les smartphones ne supportent souvent plus les dernières mises à jour. D’une part parce que les systèmes d’exploitation exigent des performances croissantes en matière de hardware et, d’autre part, en raison d’une obsolescence programmée. En sera-t-il de même pour les automobiles?

Dans l’industrie automobile, nous observons un cycle de dix-sept ans pour les logiciels, soit deux ans de développement, cinq ans de production de la voiture et dix ans de maintenance du software. Pendant toute cette période, des logiciels sont développés et mis à jour. Si le marché est suffisamment important – pour des voitures qui deviendront des «classics» –, des sociétés tierces proposeront sans doute de nouvelles mises à jour au-delà du cycle normal.

A quelles exigences doivent répondre les véhicules pour la mise en œuvre de technologies telles que les mises à jour par voie hertzienne «over-the-air»?

Le système embarqué global doit pouvoir recevoir, vérifier et installer de nouvelles fonctions et mises à jour logicielles via l’interface aérienne sans jamais interférer sur la conduite ou la sécurité. En priorité, le niveau d’interconnexion doit être suffisamment élevé pour garantir la communication en temps réel et la réception des données, avec une bande passante suffisamment large. Une fois le paquet de mise à jour téléchargé, celui-ci est temporairement stocké dans le véhicule et contrôlé par des procédures de sécurité qui attestent de sa légitimité. L’installation proprement dite n’intervient qu’ensuite. Aucune nouvelle fonction ne doit altérer les modalités existantes, par exemple en exigeant une puissance de calcul trop élevée à un moment donné. Les architectures doivent être conçues en parfaite adéquation et s’appuyer sur des calculateurs centraux à haute performance.

Quels sont les conditions nécessaires pour assurer le flux optimal de ces données?

Toujours plus de puissance de calcul et d’échange de données! Un logiciel de véhicule moderne comprend jusqu’à 100 millions de lignes de code, qui sont développées par de nombreuses entreprises différentes, puis intégrées ultérieurement dans un système global. Actuellement, les constructeurs automobiles du monde entier se tournent progressivement vers des architectures centralisées basées sur un petit nombre d’ordinateurs puissants. Ce changement représente une tâche gigantesque, car l’environnement automobile est complexe, avec un cycle de vie qui lui est propre.

Continental fournit l’un de ces puissants ordinateurs à VW. Pourquoi la mise au point logicielle de l’ID.3 a-t-elle été si problématique?

Nous fournissons l’unité de gestion centrale ICAS1 pour la gamme ID. L’ICAS1 intègre les fonctions de différents domaines et combine les tâches de plusieurs unités de contrôle traditionnellement séparées. Cette centrale ne gère pas seulement des fonctions du domaine «body-control», comme l’accès au véhicule, l’éclairage ou l’accélération des processus de charge avec la fonction «plug and charge», mais elle assure également la cyber-sécurité par exemple. En tant que «gateway», l’ICAS1 représente donc un nœud de données central dans le véhicule et la passerelle vers le monde numérique. Lors du développement, nous avons été confrontés à un nombre de défis inhabituellement élevés dans le domaine des logiciels. Il faut se rendre compte qu’un ordinateur haute performance comme notre ICAS1 contient environ vingt millions de lignes de code de programme, à comparer aux 200 ou 400 000 lignes des unités de contrôle classiques! Les tests visant un fonctionnement sans faille ont représenté le plus gros du travail de développement.

Cette nouvelle complexité est donc quelque chose qu’il faut apprendre à maîtriser, et vite…

L’ICAS1 exploite soixante-huit interfaces électroniques et veille à ce que l’électronique joue de manière synchrone, en parfaite constance. Sur une plateforme véhicule ouverte à de nombreuses fonctions nouvelles, notamment dans l’assistance au conducteur, le perfectionnement des interactions est une tâche centrale. Pour le développement de l’ICAS1, nous avons rempli plus de 70 000 exigences de clients et intégré les logiciels de 19 entreprises. Et nous n’avions pas de cahier des charges finalisé, que nous aurions pu retravailler après l’attribution du contrat. En fait, dans les grands projets de ce type, il faut toujours s’attendre à des changements et à de nouvelles exigences qui orientent les tâches en cours de développement. C’est pourquoi, en plus de la mise en œuvre proprement dite avec une équipe de développement aux effectifs à trois chiffres, nous avons opté systématiquement pour des méthodes «agiles», privilégiant la flexibilité.

En matière de numérisation, Tesla semble avoir une grosse longueur d’avance. A votre avis, combien de temps faudra-t-il à la concurrence pour combler son retard?

Tesla a certainement joué un rôle de pionnier. Mais nous constatons un changement radical dans l’ensemble du secteur. Les nouvelles architectures avec capacités OTA (over-the-air) arrivent à grand pas dans les prochaines générations de véhicules.

Sebastian Fillenberg, responsable de la mise en réseau des véhicules chez Continental.

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