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Automatisiertes Fahren

weitere Buchkapitel

Kapitel 7. Corporate Purpose in Action – Fallbeispiele aus der Praxis

Die Entwicklung und Verankerung eines Corporate Purpose ist für jede Organisation ein sehr individueller Prozess. In diesem Kapitel wird dieser Prozess an den Beispielen von insgesamt 16 Unternehmen und Marken detailliert veranschaulicht. Die Fallbeispiele basieren in erster Linie auf persönlichen Interviews der Autoren mit Vertretern der jeweiligen Organisationen. Die Bandbreite der Beispiele deckt sowohl unterschiedliche Branchen und Produktkategorien – u. a. Konsumgüter, Automobil und B2B-Dienstleistungen – als auch Unternehmensgrößen – vom Start-Up bis zu internationalen Konzernen – ab. In Verbindung mit den in den vorherigen Kapiteln dargelegten konzeptionellen Inhalten bieten die ausführlichen Fallbeispiele allen Lesern die Möglichkeit, sich individuell ein Bild über verschiedene Prozesse und Stadien eines Corporate Purpose zu machen.

Annette Bruce, Christoph Jeromin

Kapitel 1. Einleitung und Motivation

In den vergangenen Jahrzehnten konnte eine drastische Zunahme von virtuellen Methoden zur Produkt- und Prozessentwicklung in der Automobilindustrie beobachtet werden. Ein wesentlicher Vorteil besteht dabei in der Ermöglichung von frühzeitigen Entscheidungen in der Forschungs- und Vorentwicklungs-Phase, sodass zum einen Fehler frühzeitig vermieden und zum anderen fundierte Antworten auf wichtige Zukunftsthemen gefunden werden können. Weiterhin werden durch die virtuelle Entwicklung Produktzyklen verkürzt, die Variantenvielfalt erhöht und die daraus resultierende Einsparung von Zeit und Kosten ermöglicht [17].

Tobias Miunske

Kapitel 3. Digitale Geschäftsmodelle gemeinsam mit IoT- und KI-Plattformpartnern

Viele Unternehmen benötigen zur Realisierung eines digitalen Geschäftsmodells Plattformpartner. Wir erläutern zunächst die Entwicklungen des Disruptionsbegriffs, das Thema Geschäftsmodellinnovation und die Disruptionswirkung digitaler Geschäftsmodelle. Anschließend beschreiben wir, wie aus IoT-Produkten und -Services IoT-Geschäftsmodelle entstehen. Angesichts der großen Vielzahl der Anbieter von IoT- und KI-Plattformen ist es für ein Unternehmen nicht einfach, den richtigen Plattformpartner zu finden. Eine erste Orientierung gibt die Segmentation des Marktes. Wir stellen wichtige IoT- und KI-Plattformanbieter vor und behandeln Kriterien für die Auswahl von Partnern.

Timothy Kaufmann, Hans-Gerd Servatius

Automatisiertes und autonomes Fahren – wer haftet?

Betrachten lässt sich ein Übergang von der Kutsche mit Pferd zur Kutsche ohne Pferd, dem Auto; und sodann – im übertragenen Sinn – von der Kutsche ohne Pferd zur Kutsche ohne Kutscher, dem autonomen Fahrzeug. Diese Entwicklung verändert die Risiken der Beförderung: Ehemals kam es zu einem Unfall, wenn Pferd und/oder Kutscher versagten; im derzeitigen Straßenverkehr sind mehr als 88 % der Verkehrsunfälle auf menschliches Versagen des Lenkers zurückzuführen (Schrader 2018, S. 314, 318 FN 53, 58). Wird es dann, wenn am Ende der Entwicklung das System die Herrschaft übernimmt, keine Verkehrsunfälle mehr geben? (Borges 2018, S. 977 Fn. 3) Anders als Menschen unterlaufen Systemen keine Flüchtigkeitsfehler und ihre Leistung ist auch nicht von der Tagesverfassung abhängig. Immerhin verursachen diese Unfälle pro Jahr volkswirtschaftliche Kosten von ca. 30 Mrd. € (Lutz 2015, S. 119). Sollte die weitgehende Vermeidung von Kfz-Unfällen auch erst in der Zukunft realisierbar sein, ist es bis dahin aber noch ein weiter Weg. Gedämpft wird solcher Optimismus freilich durch die Erkenntnis, dass mit zunehmender Komplexität eines Systems auch dessen Fehleranfälligkeit steigt (Gomille 2016, S. 76; ähnlich Stadler 2018, S. 71: Risiken bleiben bestehen).

Christian Huber

Open Access

Kapitel 4. Automatisierter und vernetzter Verkehr im Langen Level 4

Siedlungsentwicklung, Verkehrspolitik und Planung während der Übergangszeit

Automatisierung und Vernetzung sind die entscheidenden Treiber des Wandels des Verkehrssystems, allerdings zwei grundsätzlich verschiedene Trends, die nicht zwingend miteinander verbunden sind (Perret et al. 2017, S. 6). Ihre faktische Gleichzeitigkeit und parallele Entwicklung wird allerdings immer stärker betont: Während frühere Forschungsarbeiten noch häufig vom autonomen Fahren oder autonomen Fahrzeugen gesprochen haben, findet sich in neueren Beiträgen verstärkt der Begriff „automatisiertes und vernetztes Fahrzeug“: „Even though automated vehicles do not necessarily need to be connected and connected vehicles do not require automation, it is expected that in the medium term connectivity will be a major enabler for automated vehicles“ (Europäische Kommission 2018, S. 4).

Mathias Mitteregger, Emilia M. Bruck, Aggelos Soteropoulos, Andrea Stickler, Martin Berger, Jens S. Dangschat, Rudolf Scheuvens, Ian Banerjee

User-driven development (UDD)

Ansätze und Methoden zur erfolgreichen Umsetzung neuer Mobilitätskonzepte

Die Mobilitätswelt befi ndet sich aktuell, ähnlich wie bereits vor 100 Jahren beim Umstieg von der Kutsche auf das Automobil, in einem disruptiven Wandel. Autonome Fahrzeuge und Flugtaxis, die per Smartphone bedarfsgerecht angefordert und über eine App abgerechnet werden, Transportdrohnen, die Güter zustellen, etc. – mit solchen Bildern vermitteln einige Akteure aus dem Umfeld der Mobilität den Konsumenten die schöne neue Welt der urbanen Mobilität der Zukunft . Allerdings ist der Wunsch nach einer derartigen, ganzheitlichen Mobilität nicht neu – bereits 1939 wurden z. B. erste Visionen zum autonomen Fahren aufgezeigt.

Heinz-Reiner Treichel, Michael Krause, David Michalik, Per Kohl

Theoretische und praktische Ansätze zur Implementierung des automatisierten Straßenverkehrs in das Mobilitätssystem

Der nachfolgende Beitrag thematisiert aus der Praxis des Verkehrsgeschehens abgeleitete theoretische Grundlagen als Teil einer mehrjährigen Befassung, deren Gesamtergebnisse 2020 vorliegen sollen. Unter theoretischen Ansätzen wird dabei zweierlei verstanden:1. Eine grundlegende Betrachtungsweise des Technologieeinsatzes in seinen operativen Wirkungen auf das Verkehrsgeschehen, die von den solcherart ausgestatteten Kraftfahrzeugen ausgeht.2. Eine verkehrstheoretische Aufarbeitung aller möglichen Einsatzbereiche vor allem im öffentlichen Straßennetz in Hinblick auf Verkehrssicherheit, Unfallverhütung und kollaterale Betroffenheiten

Heinz Dörr, Andreas Romstorfer

Smart Rail

Bewertung von Innovationsideen und Management von Innovationsbarrieren am Beispiel integrierter Mobilitätsketten für ländliche Räume

Die Bahn steht seit langem für eine nachhaltige Mobilität. Sie verursacht im Vergleich zu Straßenverkehr und Luftfahrt geringere Klimagasemissionen ([1]; [9], S. 91 f.) und ermöglicht Menschen, die nur eingeschränkten Zugang zum motorisierten Individualverkehr haben, eine gesellschaftliche Teilhabe. Einem höheren Anteil des Bahnverkehrs am Gesamtverkehr stehen aber verschiedene Defizite aktueller Bahnangebote entgegen, die entsprechende Innovationsbedarfe auslösen: So bestehen im Hinblick auf die Kundenattraktivität Bedarfe, die Zuverlässigkeit zu erhöhen, den Komfort zu steigern, die Verkehrszeiten flexibler am Bedarf auszurichten sowie Lücken in den Mobilitäts- und Serviceketten zu schließen – dies gilt speziell im ländlichen Raum für die „letzte Meile“.

Marco Rehme, Susann Oehme, Uwe Götze, Sören Claus

Partner-Ökosysteme erschließen datengetriebene Smart Mobility Services und schaffen Wert

Fast alle großen Metropolen sind bestrebt, den Individualverkehr per Auto in ihren Innenstädten zu regulieren, um die damit verbundene Umweltbelastung zu reduzieren. Die Altersgruppe der 18 bis unter 30-Jährigen, von Sinus Sociovision als Milieu der ‚Digitalen Avantgarde‘ bezeichnet, welche sich sowohl in den entwickelten als auch in aufstrebenden Ländern identifizieren lässt, sind Vorreiter in der Nutzung innovativer Mobilitätsservices. Dieses Technologie-affine, trendige Milieu weist beispielsweise in Deutschland eine deutlich niedrigere Pkw-Halterquote aus als dies noch in ihrer Elterngeneration vor 35 Jahren der Fall war: Der Vergleich der Pkw-Halterquoten der 18- bis unter 30-jährigen Männer ab dem Jahr 1983 bis zum 1.1.2018 zeigt, dass der Pkw-Besitz in dieser Gruppe von ca. 60 % auf unter 30 % gefallen ist.

Doris Kortus-Schultes

Kapitel 1. Einführung

Christoph ist bereits seit 6 Stunden im Büro und in diverse Meetings eingebunden. Als seine Firma vor über einem Jahr den Auftrag des neuen, prestigeträchtigen Kunden an Land gezogen hatte, knallten noch die Sektkorken. Aber schon ein halbes Jahr später begann Christoph sich ausgelaugt und erschöpft zu fühlen.

Bernd J. Wagner

11. Digitalisierung – Auch das gab es schon im Studium

Digitalisierung ist eins der Top-Themen unserer Tage. Jeder redet darüber, alle machen es, doch keiner weiß so ganz genau, was es ist. Auf jeden Fall hat es etwas mit Internet zu tun. Grund für die Unklarheit ist die Vielschichtigkeit des Begriffs. Neben technischen und wirtschaftlichen Aspekten (z. B. automatisierte Fabrik) gibt es politische (z. B. nationale Sicherheit) und gesellschaftliche (z. B. WhatsApp-Kommunikation). Oft sind diese Aspekte alle vereint, z. B. bei autonomen Fahrzeugen.

Fabian Dittrich

Allocation of liability costs between motor insurers and vehicle manufacturers – an analysis of the current liability and insurance framework for automated vehicles

The progressive technical development in the field of advanced driving assistance systems (ADAS) and automated driving makes it feasible that motor vehicles with a high level of automation will be ready for market within the next decade. The vision of automated vehicles on public roads not only depends on technical progress but also requires an adequate liability framework to ensure legal certainty for the relevant stakeholders on both the demand and supply side.

Fabian Pütz

Toolbox for test planning and test realization of scenario-based field tests for automated and connected driving

Current test and validation procedures for automated and connected driving functions use field tests on public roads primarily to identify unknown critical scenarios. These scenarios are then validated or varied within simulations or on closed proving grounds. In order to validate complex urban driving scenarios, this approach may need to be supplemented by the method of scenario-based field tests in real traffic environments. Scenario-based tests constitutes the methodical basis for an efficient and purposive test of automated and connected driving functions in public testbeds.This paper focuses on concepts for the design, planning and implementation of scenario-based tests of automated and connected driving functions under real traffic conditions. The developed toolbox will be explained using the example of the “Digital Testbed Dresden / Saxony” as part of the initiative “Synchrone Mobilität 2023”.

Thomas Otto, Rico Auerswald

Fusion of raw sensor data for testing applications in autonomous driving

To achieve the goal of an autonomous driving vehicle, more and more sensors are being integrated in the vehicle. For the last generations it was sufficient, that those sensors did send object data, which was then fused into an environment model. However, in order to have a more accurate model and to be able to navigate autonomously, the raw sensor data is needed.

Julius von Falkenhausen, Qi Liu

Core components of automated driving – algorithms for situation analysis, decision-making, and trajectory planning

Automated driving is a key technology for the future of transportation. There are several motivations to develop automated vehicles. First and foremost, it promises to reduce the number of traffic accidents. Figure 1 shows the accidents recorded by the German police over the past years ([1]) ranging back to 1960.

Christian Lienke, Manuel Schmidt, Christian Wissing, Martin Keller, Carlo Manna, Till Nattermann, Torsten Bertram

Methodology for the generation and execution of scenarios for the virtual driving test with automated driving functions

It is now generally accepted that it is – to a reasonable extent – impossible to test and validate automated driving functions exclusively with the help of real driving tests. It certainly makes sense to feed measurement data from the field test into an SIL environment in order to test new software versions. However, the usable amount of data is by far not sufficient for a statistical proof of safety [1].

Martin Herrmann

Solving the validation challenge of automated driving with a holistic test center

Driver assistance and automated driving functions are already changing driving as we know it, and not simply by removing the need for human interaction. They are also making driving more enjoyable – and vastly safer. Thanks to significant improvements in software, hardware, and especially Artificial Intelligence (AI), cars will soon be able to think and make life-saving decisions completely by themselves.

Simon Tiedemann, Andreas Mank

Is artificial intelligence the solution to all our problems? Exploring the applications of AI for automated driving

Deep Learning and AI has become the standard model for object detection and recognition such as situation understanding, prediction and planning. In this chapter we explore how AI can be used to improve parts of the classical ADAS algorithm chain. Based on this, we investigate the full Automated Driving pipeline. Firstly, we describe the building blocks of the pipeline composed of standard computer vision tasks. We provide an overview of use cases for automated driving based on the authors’ experience in commercial deployment, e.g. Sensor-Fusion, Perception, SLAM or End-2-End Driving. Finally, we discuss the opportunities of using AI and Deep Learning to improve upon state-of-the-art classical methods.

Stefan Milz, Jörg Schrepfer

Artificial intelligence for automated driving – quo vadis?

Making Automated Driving (AD) a reality is a challenging task and still subject of intensive research and development. The core component for realizing AD beside the actual vehicle platform and the sensors for perceiving the environment is the AD system, i.e., the software that enables a vehicle to perform distinct dynamic driving tasks in a distinct operational design domain. Briefly speaking, an operational design domain defines environmental and time-of-delay conditions and restrictions, respectively, the presence or absence of certain traffic, and roadway characteristics.

Alexander Jungmann, Christian Lang, Florian Pinsker, Roland Kallweit, Mirko Taubenreuther, Matthias Butenuth

Training and validation of neural networks in virtual environments

In recent years, artificial intelligence has increasingly become the focus of public attention. The automotive industry can profit greatly from this – especially in the rapid development of autonomous driving functions and driver assistance systems. In addition to established OEMs, newcomers to the industry are also investing large sums of money and are putting enormous effort into advancing this technology.

Raphael Pfeffer

Validation of level 4-5 functions with a cloud-based simulation

The validation and verification of level 4-5 highly automated driving (HAD) functions requires a vast number of test kilometers. If real test drives are applied exclusively, it can be safely assumed that the required test scope cannot be covered within feasible limits of time and money [Winner]. This is not only due to the functional complexity of HAD applications, but also due to short development cycles and legal safety requirements.

Jürgen Häring, Johannes Wagner

Vehicle Data for Automated Driving over the Vehicles Lifecycle

As todays modern state of the art vehicles are underlying incremental changes with regard especially to ‘Automated Driving’ (e.g. sensor suite, control units, processing units), ‘Connectivity’ (e.g. software updates, over-the-air, infotainment), ‘Electrification’ (e.g. battery cells, drive train), and ‘Shared Mobility’ (e.g. changing customers behaviour, changing markets, different usage of the car), vehicle data gains in importance. Thus, this article focuses on data and data sets generated during the usage of vehicle fleets in general and individual vehicles in particular. In addition to the general relevance of vehicle data for several stakeholders and interested parties, further complexity arises due to the development of vehicles from driver operated mobility devices towards system enhanced automated driving systems (according to the five level SAE approach).

Gerald-Alexander Beese, Helge Kiebach

Haftungsfragen im Zusammenhang mit hoch- und vollautomatisierten Fahrzeugen

Autonom fahrende Autos erobern mehr und mehr unseren Alltag. Bereits jetzt sind viele Fahrzeuge mit Assistenzsystemen des Level 1 ausgestattet. Diese unterstützen den Fahrer, indem sie den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug regeln, die Geschwindigkeit halten oder beim Spurwechsel vor einem Fahrzeug im toten Winkel warnen.

Philipp Ehring

Start the flow! Why timing of autonomous driving functions needs to be taken into account at an early stage

A large number of sensors and actuators, combination of high-performance computer and safety critical applications, complex data flows with a huge amount of data and many Tier-2 software suppliers are fundamental challenges for the development of autonomous driving systems. To handle the technical and organizational complexity the most proven development methods and tools are just good enough. Many customer projects have shown focussing early on timing is a key for success. Using state-of-the-art simulation and worst-case analysis tools for evaluation of real-time requirements and design optimization does massively reduce project costs and risks.

Olaf Schmidt, Ralf Münzenberger

High-performance data acquisition and replay

PCIe Interface will be the standard interface in data acquisition Ethernet will be the standard for the in-vehicle network architecture Data amount will increase due to amount and resolution of sensors.

Thomas Schöpfner

Driver assistance systems and automated driving functions – impact potentials, challenges and solutions from the point of view of the AZT

It has been demonstrated that driver assistance systems are making a significant contribution toward increasing road safety. For more than a decade, the Accident Research Department of the Allianz Center for Technology (AZT) has been analyzing impact potentials as part of several research projects, including AKTIV, TRACE and euroFOT [1, 2, 3], and was largely responsible for the fact that effective driver assistance systems are now taken into account in several countries when pricing insurance premiums. Potential effectiveness is regularly assessed on the basis of third-party liability (TPL) and motor own damage (MoD) claims reported to Allianz Versicherung [4, 5, 6, 7].

Johann Gwehenberger, Christoph Lauterwasser, Marcel Borrack, Melanie Kreutner, Carsten Reinkemeyer

HAD development game changers and changing SW creation

Bringing automated driving functions and systems on the road is a highly complex task. We expect SW with >20 million lines of code per high performance computer and a significant increase in complexity especially for HAD applications. From the point of view of a software Tier 1 company, there are major game changers when it comes to developing such functions.

Michael Reichel, Jens Petersohn

Haptic shared control of electric power steering – a key enabler for driver automation system cooperation

Safety in automated vehicles is related to how the driver and the automation system cooperate in the driving task [1]. Intuitive and consistent operation of the vehicle up to SAE automation level 4 through elaborated human-machine interaction is a key enabler for safety, comfort and market acceptance of driving automation [2]. Sharing manual and automated lateral control provides a new driving experience where the driver can steer the vehicle over the automation system without deactivation.

Naoki Shoji, Mitsuko Yoshida, Tomohiro Nakade, Robert Fuchs

Handling complex systems: systems design for AD vehicles

Architecture Trend: Architectures move from Distributed to Centralized to Service-Oriented Architectures Complexity: Adoption of new automotive trends (e.g. zones & servers) helps to cope with complexity Process: Champion best practices in Systems Engineering Development enhanced by dedicated system architecture views.

Martin Grießer, Maged Khalil, Stefan Dreiseitel

Keeping the balance between overload and underload during partly automated driving: relevant secondary tasks

In partly automated driving the driver has to both monitor the system and be able to take over driving immediately if necessary (SAE Level 2: L2) [SAE16]. The optimal monitoring performance is reached if the driver is neither under- nor overloaded in terms of strain [DeW96]. Advanced driver assistance systems may assist the driver in remaining in this optimal load during potentially long, monotonous automated drives. This is evaluated in a driver simulator study. The study assessed the impact of several secondary tasks (ST), naturalistic as well as standardized, during partly automated driving. 34 participants went through eight test conditions: Two baseline drives (manual driving (L0) and L2 without secondary activity) and six conditions with a L2 automation and different secondary activities. These activities included an auditory n-back task (1- and 2-back) (e.g. [Lor15]) and the surrogate reference task (SuRT) [ISO14198]. Furthermore, an activating task (stretching exercises) as well as a condition in which a video was played were integrated. Subjective strain was measured by using questionnaires (Subjective Experienced Stress: SEA; Stanford Sleepiness Scale: SSS), objective strain in terms of monitoring performance by using a detection task. The results suggest that visual secondary tasks lead to a decrease in drivers’ monitoring performance – not necessarily reflecting the drivers’ perceived strain. For example, subjectively demanding auditory tasks did not lead to substantial monitoring lapses but may induce positive effects in potentially monotonous automated driving situations.

Paula Lassmann, Matthias Sebastian Fischer, Hans-Joachim Bieg, Marcus Jenke, Florian Reichelt, Gregory-Jamie Tuezuen, Thomas Maier

Do you trust driverless vehicles?

Today the level of confidence in many means of transport such as the car, bus, train, and airplane is in general very high, mainly due to the high reliability and safety, which is perceived during using those means of transport. Behind this are continuous improvements and advances in vehicle development and manufacturing, improved infrastructure, and ongoing adjustments of the legal framework worldwide.

Alfred Eckert, Markus Schneider

Kapitel 3. Standpunkt: Kultur und Kult im Silicon Valley

„Was digitalisiert werden kann, wird digitalisiert werden.“ Dieser Satz von Joël Barnier von Cisco bringt die kommende Entwicklung auf den Punkt: Die großen Vorinvestitionen in künstliche Intelligenz, Deep Learning, Augmented Reality, Kryptowährungen, automatisierten Transport und digitalisierte Geschäftsmodelle werden schnell als Kundenlösungen auf den Markt kommen und diesen grundlegend verändern. Die Schweiz ist innovativ vorne mit dabei. Aber: Unsere digitalen Geschäftsmodelle sind oft nicht global angedacht. Dies manifestiert sich schlussendlich in der Wertschöpfung pro Mitarbeiter und kann auf einem globalisierten Markt schnell ins Hintertreffen führen. Die große Dynamik in Forschung und Entwicklung wird noch mit vielen disruptiven Geschäftsmodellen aufwarten und in der nahen Zukunft die Wirtschaft und Gesellschaft stark verändern.

Charles Imbacher

Open Access

10. Modell zur Übertragbarkeit der Ergebnisse aus der Feldstudie auf größere Regionen

Berücksichtigung aktueller technischer und organisatorischer Rahmenbedingungen beim Einsatz autonomer Shuttlebusse

Heutzutage sind automatisierte Shuttlebusse noch eher selten im öffentlichen Straßenverkehr zu finden. Feldstudien sind daher unumgänglich, um eine Analyse der existierenden Möglichkeiten und nötigen technischen Maßnahmen zur Integration dieser Fahrzeuge in den öffentlichen Personennahverkehr (ÖPNV) zu erproben. Da es sowohl technisch als auch rechtlich noch Einschränkungen der Nutzung automatisierter Fahrzeuge gibt, stellt sich die Frage, ob potenzielle Routen, die diesen Rahmenbedingungen gerecht werden, automatisiert ermittelt werden können. Allerdings ist die Erstellung eines Modells zur Identifikation von Strecken für automatisierte Fahrzeuge unter den gegebenen rechtlichen Randbedingungen noch nicht näher betrachtet worden. Die hier verwendeten Parameter sind auf Grundlage der Ergebnisse einer Studie in Bad Birnbach, Bayern entstanden. Im Vergleichsraum Bayern wurden ca. 100 Strecken identifiziert, auf welchen man einen automatisierten Shuttlebus im derzeitigen technisch-rechtlichen Rahmen weiter testen könnte. Die sich stetig weiterentwickelnde Technologie und die teils unvollständige Attribuierung der verwendeten Daten (offizielle Verkehrsdaten ATKIS, OpenStreetMap aus dem Jahr 2018) erfordern eine Überprüfung der Ergebnisse vor Ort sowie eine laufende Fortschreibung des Modells.

Jane Wuth, Wolfgang Dorner

Open Access

1. Entwicklungen im ÖPNV

In Deutschland stellt der Öffentliche Personennahverkehr (ÖPNV) das Rückgrat für die Mobilität der Bevölkerung dar. Mit voranschreitenden Megatrends, wie der zunehmenden Urbanisierung und einer steigenden Nachfrage nach nachhaltiger Mobilität, ergeben sich für den ÖPNV sowohl Chancen als auch Risiken. In diesem Kontext steht die Technologie des autonomen Fahrens in einem besonderen Fokus. Welche Möglichkeiten ergeben sich? Welchen Herausforderungen muss sich der ÖPNV stellen? Das folgende Kapitel stellt die Entwicklungen im ÖPNV in Deutschland in aller Kürze vor und gibt eine thematische Einführung in diese Fragestellungen.

Markus Derer, Fabienne Geis

Open Access

6. Mensch oder Maschine? Direktvergleich von automatisiert und manuell gesteuertem Nahverkehr

Da erst wenige automatisierte Fahrzeuge auf öffentlichen Straßen in Betrieb sind, ist aktuell noch unklar, ob potenzielle Nutzer diese akzeptieren und ihnen vertrauen. Um diesen Fragen nachzugehen, wurde eine Feldstudie mit 24 (jeweils zwölf älteren und jüngeren) Teilnehmern durchgeführt, wobei ein automatisiertes Fahrzeug direkt mit einem von menschlicher Hand gesteuerten Gruppentaxi verglichen wurde. Benutzerakzeptanz und -erlebnis, Vertrauen sowie subjektives Zeitempfinden wurden sowohl vor als auch nach der Fahrt mit dem jeweiligen Transportmittel mit standardisierten Messverfahren und Interviews erfasst. Die Resultate zeigen, dass automatisierte Fahrzeuge in ähnlichem Ausmaß akzeptiert werden wie auch menschliche Fahrer, jedoch gerade jüngere Probanden aufgrund der geringeren Geschwindigkeit der neuen Technologie gegenüber noch skeptisch eingestellt sind. Für diese Zielgruppe wirkte sich jedoch eine Fahrt mit dem automatisierten Fahrzeug positiv auf das Vertrauen aus. Eine Berücksichtigung der gewonnenen Erkenntnisse ist für eine weitere Implementierung der Technologie zu empfehlen.

Philipp Wintersberger, Anna-Katharina Frison, Isabella Thang, Andreas Riener

Open Access

7. Evaluierung von Benutzeranforderungen für die Kommunikation zwischen automatisierten Fahrzeugen und ungeschützten Verkehrsteilnehmern

Es wurden bereits einige Lösungen vorgestellt, um die Kommunikation zwischen automatisierten Fahrzeugen und ungeschützten Verkehrsteilnehmern (sog. „Vulnerable Road Users“, VRUs) zu unterstützen. Noch ist jedoch unklar, ob diese Systeme den Anforderungen zukünftiger Benutzer auch gerecht werden. Ziel dieser Arbeit war es, Benutzeranforderungen von VRUs nach direktem Kontakt mit einem automatisierten Fahrzeug zu erfassen. Hierfür wurde eine Feldstudie mit 32 Teilnehmern durchgeführt. Die Resultate, welche sowohl auf subjektiven (Fragebögen, Interviews) als auch objektiven (Videoanalyse) Daten basieren, legen nahe, dass ungeschützte Verkehrsteilnehmer einfache und bekannte Konzepte (beispielsweise Ampelsysteme oder Hupen) zur Kommunikation bevorzugen. Des Weiteren wurden diverse Problemszenarien identifiziert, welche für eine Bereitstellung von automatisierten Fahrzeugen in „Shared Spaces“ von besonderer Bedeutung sind.

Philipp Wintersberger, Andreas Löcken, Anna-Katharina Frison, Andreas Riener

Open Access

Testing Autonomous Systems

The development of autonomous vehicles is currently being promoted massively, not least in the German automotive industry, under very high investments. The railway industry, shipbuilding, aircraft industry, and robot construction are also working on further developing their products (trains, ships, drones, robots, etc.) into self-driving or autonomous systems.This chapter therefore discusses the question in which aspects the testing of future autonomous systems will differ from the testing of software-based systems of today’s character and gives some suggestions for the corresponding further development of the test procedure.

Tilo Linz

Kapitel 3. Weltweite Ansätze zur Vermarktung und Etablierung selbstfahrender Autos im urbanen Kontext

Nach über 100 Jahren Entwicklung im Automobilbereich, kann mit der Forschung von autonomen Fahrzeugen eine weitere Revolution in der Mobilitätsbranche ausgelöst werden. Aktuell ist nicht nur die Automobilindustrie in dem Forschungsgebiet aktiv. Vielmehr sind auch Unternehmen aus anderen Brachen, wie das ITUnternehmen Google, dabei, autonome Fahrzeuge für den Massenmarkt zu entwickeln.

Wiebke Geldmacher

Automatisiertes Fahren als Herausforderung für Ethik und Rechtswissenschaft

Das automatisierte Fahren besitzt das Potenzial, den Straßenverkehr erheblich sicherer zu machen. Es wirft allerdings eine Vielzahl von ethischen und juristischen Fragen auf, die einer weiteren erfolgreichen Markteinführung der neuen Systeme im Wege stehen könnten, wenn sie nicht gelöst oder zumindest geklärt werden. Das Spektrum reicht von Fragen der zivil- und strafrechtlichen Verantwortlichkeit über den Datenschutz bis hin zu Grundlagenproblemen, bei denen sich rechtliche und moralische Perspektiven überschneiden. Dazu gehören etwa Leben-gegen-Leben-Entscheidungen, aber auch die Frage, welchen Grad an Risiko eine Gesellschaft im Straßenverkehr zu akzeptieren bereit ist. Außerdem ist zu klären, ob der Staat über die Technologien des automatisierten und vernetzten Fahrens nicht wesentlich stärker in den Straßenverkehr eingreifen sollte, um die Gefahr von Unfällen zu minimieren.

Eric Hilgendorf

Wozu brauchen wir die Maschinenethik?

Die Maschinenethik ist eine junge, dynamische Disziplin. Es ist einfach, ihren Gegenstand zu bestimmen, die Moral in der Maschine, und es fanden zahlreiche begriffliche Klärungen statt. Dennoch gibt es immer wieder Verwechslungen und Missverständnisse. Diese erinnern an die Diskussionen der ersten 40, 50 Jahre der Künstlichen Intelligenz. Dieser wurde vorgehalten, keine Fortschritte zu erzielen, ihr wurde vorgeworfen, dass Systeme nicht intelligent sein können, und es wurde von manchen nicht realisiert oder akzeptiert, dass man metaphorisch oder intentional sprechen kann, mit in die Zukunft gerichteten Absichten. Der vorliegende Beitrag will Grundlagen der Maschinenethik erarbeiten, ohne andere Grundlagenartikel und -bücher nachzuzeichnen und zusammenzufassen. Vielmehr wird, nachdem der Begriff der Maschinenethik erörtert wurde, die Frage beantwortet, warum wir eine solche Disziplin brauchen, zunächst aus philosophischer, dann aus praktischer Perspektive.

Oliver Bendel

3. Referenzmodell des Business-Ökosystems

Das zweite Kapitel war den Grundlagen von Business-Ökosystemen gewidmet. In diesem Kapitel wird nun der aktuelle Stand der Forschung zu diesem Thema skizziert. Gleichzeitig wird anhand eines aktuellen Beispiels ein Referenzmodell für die Analyse von Ecosystems vorgestellt.

Noah Farhadi

NVH bei elektromechanischen Aktuatoren

Die vorgestellte Arbeit zeigt die NVH-Herausforderungen elektrohydraulischer Systeme anhand der NVH-Entwicklung des Integrated Brake Controller (IBC) von ZF. Insbesondere werden die Motivation, die Simulationstechnologien und die Korrelationsstudien der Komponenten zum Fahrzeug von ZF zusammengefasst. Darüber hinaus werden weitere Herausforderungen und Bereiche der zukünftigen Entwicklung diskutiert.

Ralf Groß, Rich Dziklinski, Joachim Noack

2. Überblick über das System Verkehr – Fahrzeug – Getriebe

Das erklärte Ziel dieses Buchs ist es, den Entwicklungsprozess für Fahrzeuggetriebe in seiner Gesamtheit darzustellen. Dazu gehört das Verständnis für das Gesamtsystem Verkehr und Fahrzeug, in dem das Getriebe eingesetzt wird. Abschn. 2.1 nennt wesentliche Definitionen und Zahlen für den Personen- und Güterverkehr. In Abschn. 2.2 werden Konventionen, Definitionen und physikalische Grundlagen der Fahrzeug- und Getriebetechnik erläutert. Dazu gehört auch eine an der Getriebeentwicklung orientierte Klassifizierung der Fahrzeuge. Die Haupt- und Nebenfunktionen von Fahrzeuggetrieben werden dargestellt sowie Einflussgrößen wie Straßenprofile, typische Fahrzeugeinsätze oder Fahrertypen. Ferner werden Grundzusammenhänge von Drehrichtung, Übersetzung und Drehmoment eingeführt. Durch Regressionsanalysen der Eckdaten ausgeführter Seriengetriebe lassen sich Kennwerte festlegen, mit deren Hilfe in kurzer Zeit und ohne komplexe Berechnungen Vorstellungen über wesentliche Parameter der künftigen Konstruktion gewonnen werden können. Dies wird in Abschn. 2.3 gezeigt.

Dr.-Ing. Harald Naunheimer, Prof. Dr.-Ing. Bernd Bertsche, Dr.-Ing. Joachim Ryborz, Dr.-Ing. Wolfgang Novak, Dr.-Ing. Peter Fietkau

12. Getriebesteuerung – Elektrik, Elektronik, Aktuatorik und Sensorik

Viele Innovationen im Bereich der Getriebe- und Antriebstechnik sind maßgeblich durch die Integration von Mechanik, Elektronik und Software sowie die Vernetzung von Steuergeräten bestimmt (Abschn. 12.1). Das Kapitel spannt den Bogen vom Aufbau von elektrohydraulischen Steuereinheiten, über das Zusammenspiel der Mechanik-, Hydraulik-/Pneumatik-, Elektronik- und Software-Komponenten, bis hin zur Vernetzung des Getriebesteuergeräts im Gesamtfahrzeug. Der Aufbau und die Funktionsweise der elektronischen Getriebesteuerung (TCU) als Hardware mit ihren Bestandteilen und den Schnittstellen werden beschrieben (Abschn. 12.2). Die gängigsten Sensoren eines Getriebes werden erläutert (Abschn. 12.4). Grundelemente der Funktions- und Softwareentwicklung sowie der Getriebeabstimmung (Calibration) werden vorgestellt (Abschn. 12.5). Fragestellungen zu Entwicklungsstandards wie „Automotive Spice“ und „Functional Safety“ werden behandelt (Abschn. 12.6). Neben dem Getriebesteuergerät werden bei Fahrantrieben mit Elektromotoren zusätzlich leistungsstarke Treiber für die Ansteuerung der elektrischen Maschinen benötigt. Daher wird ein Einblick in das Thema Leistungselektronik gegeben und Unterschiede der Bordnetzstrukturen von konventionellen gegenüber elektrifizierten Fahrzeugen aufgezeigt (Abschn. 12.7).

Dr.-Ing. Harald Naunheimer, Prof. Dr.-Ing. Bernd Bertsche, Dr.-Ing. Joachim Ryborz, Dr.-Ing. Wolfgang Novak, Dr.-Ing. Peter Fietkau

Heft 2/2018: Mehr Mobilität im Mittelstand

Der Spott schien Dorothee Bär schnell sicher. Dabei hatte die Staatsministerin für Digitales doch Anfang März im „heute-journal“-Interview bestätigt, dass sie Investitionen in Infrastrukturen für wichtig halte, indes gehöre mehr dazu. Beispielsweise mithilfe nutzbarer Netzwerke autonom oder „mit einem Flugtaxi durch die Gegend“ zu fahren. Gedanken zur Zukunft darf man dergestalt offensichtlich hierzulande nicht äußern, ohne dass Bedenkenträger dies als Blödsinn brandmarken. Oder darf nur Frau nicht?

Thorsten Garber

Marktforschung ist nur eine Übergangslösung? Näher am Verbraucher mit Google & Co.

„Es ist kein Geheimnis, dass die USA mehr und bessere Informationen aus Computern erlangen als durch Befragungen von Menschen“ (Spiegel Online 2014) Mit der Gründung des GfK Vereins in Nürnberg 1935 wurde die Marktforschung explizit als ein Kanal etabliert, der die „Stimme des Verbrauchers zum Klingen bringen“ sollte (GfK 1935). Für diese wissenschaftlich fundierte Kommunikation zwischen Verbraucher und Produzent wurden Methoden entwickelt, um nicht nur zuzuhören, sondern auch zu analysieren und Empfehlungen abzuleiten. Der „Stimme des Verbrauchers“ kann man mit dem Aufkommen des „Social Web“ auf vielen Kanälen lauschen. Diese Kanäle sind Äußerungen von Menschen über das eigene Verhalten, Vorlieben, Meinungen über Produkte, Politik und das Leben. Menschen tun dies in Blogs, in Foren, auf Facebook und in Twitter. Ihre Interessen, auch intimste, geben sie zudem bei der Verwendung von Suchmaschinen preis. Die große Nähe von Suchmaschine und Verbraucher eröffnet viele Möglichkeiten, Daten zu sammeln. Für die Betreiber von „Traffikmagneten“, also Plätzen, auf denen sich viele Menschen tummeln, ein wichtiger Aspekt. Automatisch anfallende Daten sind preiswert erhoben und können als Rohstoff für Analysen genutzt werden. Die Ergebnisse der Analysen – verknüpft mit der „Click-Geschichte“ des Nutzers – werden im Programmatic Bidding direkt an die Kunden nicht nur von Google verkauft. Schnelle Maschinen und intelligente Algorithmen versteigern in Echtzeit zum Beispiel mit einem individualisierten Banner den Zugang zum Nutzer an interessierte Unternehmen.

Hans-Werner Klein

Investigating Temporal Changes of Behavioral Adaptation and User Experience During Highly Automated Driving

Sleepiness and micro-sleep as a consequence of the monotony of moving in queues as well as a very stressful daily routine of truck drivers put a serious risk on traffic safety (National Transportation Safety Board 1995). The automation of heavy traffic provides an opportunity to enhance traffic safety and drivers’ convenience and allows the safe use of integrated infotainment and communication systems. The research project TANGO (German abbreviation for “Technologie für automatisiertes Fahren nutzergerecht optimiert”, English equivalent “Technology for autonomous driving, optimized to user needs”) is funded by the German Federal Ministry of Economic Affairs and Energy. It takes place in cooperation with Robert Bosch GmbH, Volkswagen Aktien-gesellschaft, MAN Truck & Bus, University of Stuttgart and Stuttgart Media University. The project aims at improving user experience and acceptance of (highly) automated driving functions for trucks. The project focuses the user-centered development of an Attention and Activity Assistance system (AAA) which provides the truck driver with a variance of non-driving-related activities based on current traffic situation, automation level up to SAE level 3 (SAE international 2018), and the driver’s current attentional state. While behavioral adaptation of drivers to the first use of highly automated systems has already been considered in a number of studies, little is known about the development of these behavioral changes over time, when familiarity with the system increases. In order to address these issues, a long term static driving simulator study will be conducted in spring 2019. The central research subject is the adaptation of drivers’ behavior in take-over scenarios with low time budgets, which require an immediate reaction by the driver. The study will run from March to June, 2019. First research results will be presented at the HCI International Conference in July.

Dominique Stimm, Arnd Engeln, Julia Schäfer, Holger Schmidt

Die datenschutzrechtliche Diskussion um autonomes Fahren in Japan

Japan arbeitet ebenso wie die USA oder Deutschland an der Entwicklung vernetzter und autonomer Kraftfahrzeuge. Dabei spielen in Japan Datenschutz und andere Rechtsfragen eine wichtige Rolle. Der Beitrag gibt erstens einen Überblick über die momentane Situation und die Diskussion hinsichtlich autonomen Fahrens in Japan. Zweitens behandelt er wichtige rechtliche Fragen bezüglich autonomen Fahrens. Schließlich fokussiert er auf das Thema „autonomes Fahren und Datenschutz“ in Japan.

Shizuo Fujiwara

Nachweismöglichkeiten der IT-Sicherheit

Vernetzte und miteinander kommunizierende Fahrzeuge bieten grundsätzlich Angriffsmöglichkeiten auf ihre vorgesehenen Funktionen. In diesem Beitrag werden zunächst basierend auf dem „Reference Architectural Model Automotive“ Schutzobjekte aus IT-Sicherheitssicht in Fahrzeugen aufgezeigt. Anschließend wird dargelegt, welche Strukturierungsmöglichkeiten in der IT-Sicherheit bekannt sind, um Sicherheitsanforderungen für diese Schutzobjekte zu definieren und deren Einhaltung und Umsetzung nachzuweisen. Zum Ende zeigt dieser Beitrags auf, wie die bestehende Typprüfung bzw. Hauptuntersuchung erweitert werden könnten, um in diesem Rahmen spezifische IT-Sicherheitsnachweise zu führen.

Markus Ullmann, Thomas Strubbe, Christian Wieschebrink

Wird das automatisierte und vernetzte Auto zur digitalen Zwangsjacke für Verbraucher?

Automatisierung und Vernetzung sind mit einer hohen Nutzung von Daten im und um das Auto verbunden – und die meisten Personen, die davon betroffen sind, sind Verbraucherinnen und Verbraucher. Für sie kann das Autofahren zwar einfacher, leichter und sicherer werden, für steigt aber auch das Risiko, ihrer individuelle Autonomie zu verlieren und sich einer umfassenden Überwachung ihrer Mobilität, ihrer Kommunikation und ihrer Beziehungen auszusetzen. Daher geht der Beitrag der Frage nach, ob die steigende Automatisierung und Vernetzung des Autos Verbraucherinnen und Verbraucher an die digitale Leine legt und das vernetzte Auto für sie für zur digitalen Zwangsjacke wird. Diese Risiken können aber auch vermieden werden, wenn die jeweils Verantwortlichen die Datenschutzgrundsätze strikt beachten und die Hersteller diese durch „Privacy by Design“ in den Systemen für vernetztes und automatisiertes Fahren umsetzen.

Marion Jungbluth

Grundrechtsverwirklichung im vernetzten und automatisierten Straßenverkehr

Vernetzung und Automatisierung verändern das Automobil vom geschützten Privatraum zu einem Teil des Internet. Sie erhöhen die Sicherheit des Straßenverkehrs und die Bequemlichkeit der Fortbewegung. Zugleich aber wird das mobile Leben protokolliert und vielen Interessenten zugänglich. Diese Änderungen berühren viele Grundrechte, die Mobilität, Kommunikation und Persönlichkeitsschutz gewährleisten. Der Beitrag untersucht, wie das Recht die Verwirklichung dieser Grundrechte im vernetzten Auto zu einem Ausgleich bringen kann.

Alexander Roßnagel

Der Beitrag des automatisierten Fahrens zur Erhöhung der Verkehrssicherheit

Viele erwarten von automatisiertem Fahren, dass dies die Leistungsfähigkeit des Verkehrs steigert, Staus vermeidet, Emissionen vermindert und die Zahl der Straßenverkehrsopfer reduziert. Der Beitrag untersucht, welche Erwartungen in welchem Ausmaß berechtigt sind. Diese Folgen sind tatsächlich zu erwarten, allerdings nicht in Form eines schnellen Wandels, sondern als ein mehrdimensionaler, schrittweiser Übergangsprozess. Sie stärken die Chancen für mehrere Grundrechte, sie durch technischen Fortschritt besser zu verwirklichen.

Matthias Kühn

Handlungsbedarf für einen Grundrechtsausgleich

Wenn vernetztes und automatisiertes Fahren gesellschaftlich akzeptabel und akzeptiert werden soll, ist ein angemessener Ausgleich in der Verwirklichung konfligierender Grundrechtsziele erforderlich. Die schrittweise Ausgestaltung dieses Ausgleichs ist Aufgabe des Gesetzgebers, weil alles dafür spricht, dass die beteiligten Akteure aufgrund ihrer divergierenden Interessen hierzu nicht in der Lage sein werden. Die datenschutzrechtliche Gestaltung spielt hierbei eine zentrale Rolle, da das Datenschutzrecht querschnittsartig offen Probleme und regulierungsbedürftige Fragen verbindet. Aktuelle Forschungsergebnisse zeigen hier Wege auf, die (vor allem bei der technischen Umsetzung, aber auch bei Regulierungsstrategien und den Schnittstellen zwischen Datenschutzrecht und anderen Materien) noch weiterer Vertiefung bedürfen.

Alexander Roßnagel, Gerrit Hornung

Vertragshaftung und Beweisführung

Fahrzeugdaten, die beim vernetzten und automatisierten Fahren entstehen, können auch dazu genutzt werden, Mängel, Verstöße, Manipulationen oder Unfallabläufe festzustellen. Daher können diese Daten auch als Beweismittel in Gerichtsverfahren dienen. Mit ihrer Hilfe kann der tatsächliche Zustand oder Geschehensablauf mit einer hohen Wahrscheinlichkeit nachvollzogen und damit eine materiell richtige Entscheidung getroffen werden. Dies kann bei Streitigkeiten über Vertragshaftung, Produkthaftung oder Schadensersatz bedeutsam sein. Die Daten können für die Darlegung der anspruchsbegründenden Tatsachen, aber auch für die Abwehr von solchen Ansprüchen relevant sein. Da es sich bei Fahrzeugdaten aber um personenbezogene Daten handeln kann, kann es bei der Nutzung der Daten zum Zwecke der Beweisführung zu einem Konflikt zwischen dem Recht auf informationelle Selbstbestimmung desjenigen, auf den sich die beweiserheblichen Fahrzeugdaten beziehen und dem Interesse desjenigen kommen, der mit den Daten Beweis erbringen möchte. Der Beitrag untersucht, wie dieser Konflikt gelöst werden kann, wer mit Fahrzeugdaten Beweis erbringen kann und wie dabei die Rechte der Beteiligten gewahrt werden können.

Nina Raith

Verantwortung im Straßenverkehr

Die Verantwortung im Straßenverkehr hält angesichts der Entwicklung hin zum automatisierten und vernetzten Fahren erhebliche Herausforderungen bereit, die jedoch keine Revolution des Rechts, sondern nur eine zweckmäßige Fortentwicklung der rechtlichen Rahmenbedingungen erfordern. Während Grundkonzepte der jahrzehntealten Verantwortungszuschreibung auch auf das vernetzte Fahren anwendbar sind (z.B. der Vertrauensgrundsatz und der Grundsatz des erlaubten Risikos), ergibt sich ein Neuerungsbedarf insbesondere in den Bereichen von Plattform- und Providerhaftung, und Haftungshöchstgrenzen. Demgegenüber ist die Diskussion um die Produzentenhaftung der Automobilhersteller noch nicht weit genug fortgeschritten, um endgültige Handlungsempfehlungen geben zu können.

Eric Hilgendorf

Kommunikation, Sicherheit und Datenschutz im vernetzten Fahrzeug

Die Digitalisierung aller Lebensverhältnisse wird vor allem durch die Integration der Dinge in das Internet und den Einbezug des Internets in das reale Leben zu großen Veränderung mit weitreichenden gesellschaftlichen Auswirkungen führen: Geräte und andere Gegenstände erhalten eine IP-Adresse und eine Telekommunikationsschnittstelle und sind damit über das Internet und andere Netze programmierbar, steuerbar und können Daten über das Geschehen in der körperlichen Welt liefern. Umgekehrt können prinzipiell alle im Internet gespeicherten Informationen in der jeweils geeigneten Form für jede Tätigkeit und jedes Interesse zur Verfügung stehen. Diese allgegenwärtige Datenverarbeitung (Ubiquitous Computing) ist mit großen Chancen verbunden, das alltägliche Leben zu erleichtern und zu bereichern, aber auch mit enormen Risiken für die Verwirklichung von Grundrechten.

Alexander Roßnagel, Gerrit Hornung

Connected Cars und das Internet of Things – Auf der Überholspur in eine datengetriebene Zukunft

Das vernetzte Auto ist das Paradebeispiel für das Internet of Things. Mit der zunehmenden Vernetzung gehen erhebliche Risiken einher. Diese sind zum Teil faktischer und zum Teil rechtlicher Natur. Sie betreffen zivilrechtliche Ansprüche, Zurechnungen und Zuordnungen, telekommunikationsrechtliche Einordnungen und vor allem datenschutzrechtlich relevante Datenverarbeitungen. Während für die zivilrechtlichen Fragen rund um das vernetzte Fahrzeug mit den abstrakten Vorgaben befriedigende Antworten aufgezeigt werden können, ist dies bei den datenschutzrechtlichen Fragen nicht der Fall. Der Beitrag untersucht, wie auch die mit der Datenverarbeitung verbundene Chancen und Risiken auf der Grundlage der Datenschutz-Grundverordnung zu einem Ausgleich gebracht werden können.

Bernd Wagner

Kapitel 4. Ansatzpunkte zur Neuausrichtung der Geschäftsmodelle multinationaler Automobilunternehmen in Zeiten des Umbruchs

In den Kapitel 2 und 3 wurde begründet, dass sich für multinationale Automobilunternehmen durch Veränderungen im Unternehmensumfeld die Komplexität stark erhöht hat. Mit der eher inkrementellen und kontinuierlichen Ausdifferenzierung der wachsenden Automobilmärkte und der Wettbewerbslandschaft seit Beginn des Jahrtausends erfolgte eine Ausdifferenzierung der Strategien zu Geschäftsmodellen. Auch durch den Übergang von einer länderübergreifenden zu einer länderspezifischen Steuerung ist die Komplexität stark gestiegen, so dass etablierte Unternehmen Gefahr laufen, aus dem Markt gedrängt zu werden (vgl. Kapitel 2.5).

Heike Proff

Fail-operational powertrain for future mobility

Motivated by the ongoing urbanization megatrend, a vision for future urban mobility can be derived from the main problems like space scarcity, congestion, vehicle emissions and road safety, which most major cities have in common. Urban transportation planning shifts the priority from maintaining free flowing traffic towards facilitating access to destinations. Instead of improving conditions for car travel, e.g. by providing more lanes, the Avoid-Shift-Improve (A-S-I) [1] approach first seeks to reduce the need for travel, then promotes shifting trips towards non-car modes like public transit, bicycle or walking, and considers measures which improve efficiency within the modes, i.e. electrification.

Ahmet Kilic, Jochen Faßnacht, Tunan Shen, Christian Thulfaut

Design of a fail-operational powertrain for automated electric vehicles

Automated vehicles will change the role of privately owned cars in the future. New mobility solutions like Urban Automated Shuttles (UAS) and Urban Automated Taxis (UAT) can provide mobility as a service with a lower price. As a result, most urban and suburban residents will be able to be mobile without owning a car.

Tunan Shen, Ahmet Kilic, Jochen Faßnacht, Christian Thulfaut, Hans-Christian Reuss

Kapitel 9. Anmerkungen

MacCormac, Earl R.: Das Dilemma der Ingenieurethik, in: Lenk, Hans und Ropohl, Günter (Hrsg.): Technik und Ethik, 2. revidierte und erweiterte Auflage, Reclam Verlag, Stuttgart 1993, S. 223.

Michael Scheffler

Kapitel 2. Grundlagen und Treiber der Künstlichen Intelligenz

InKünstliche Intelligenz (KI)Grundlagen diesem Kapitel wird veranschaulicht, warum die Künstliche Intelligenz gerade in den letzten Jahren massiv an Bedeutung gewonnen hat. Für diese Entwicklung sind nicht einzelne Faktoren alleine verantwortlich, sondern das Zusammenwirken verschiedener Entwicklungen, die sich gegenseitig verstärken. Folgende Treiber der Künstlichen Intelligenz sind besonders herauszuheben.

Ralf T. Kreutzer, Marie Sirrenberg

Kapitel 3. Anwendungsfelder der Künstlichen Intelligenz – Best Practices

BevorBest Practices auf eine Vielzahl von KI-AnwendungsbereichenKünstliche Intelligenz (KI)Anwendungen eingegangen wird, ist ein wichtiger Aspekt zu klären. KI-Systeme heutiger Prägung sind immer auf spezifische Aufgabenstellungen ausgerichtet. Das bedeutet, dass die Künstliche Intelligenz, die für den Sieg gegen den Go-Weltmeister zum Einsatz kam, beim Schachspiel und auch bei Jeopardy kläglich scheitern würde. Dadurch sind sie von einer umfassenden menschlichen Intelligenz weit entfernt.

Ralf T. Kreutzer, Marie Sirrenberg

Kapitel 4. Effizienz und Suffizienz

Die Energieeffizienz bezeichnet das Verhältnis von vorgegebenem Nutzen zu dem dazu notwendigen Energieaufwand. Effizienz wird vorwiegend auf Erzeugungsanlagen beziehungsweise auf Anlagen oder Geräte zur Endnutzung von Energie bezogen. Aus der Sicht des Gesamtsystems ist es zweckmäßig, auch die Infrastrukturen der Übertragungs- und Verteilungsnetze sowie die Energiespeicher in die Betrachtung der Effizienz einzubeziehen. Weiterhin kann eine Einbeziehung der Kopplung der Sektoren von Wärme und Gasversorgung mit dem Elektrizitätssystem eine ganzheitlichere Betrachtung der Energieeffizienz ermöglichen. Dies wird als Systemeffizienz bezeichnet. Die Energieeffizienz stellt daher ein sehr komplexes Arbeitsgebiet in der Forschung, Entwicklung und Umsetzung dar. Entsprechend vielseitig sind die Definitionen der Energieeffizienz.

Günther Brauner

Kapitel 9. Effizienz der Mobilität

Der Sektor Verkehr hatte in Deutschland im Jahr 2015 einen Anteil von 29,5 % am gesamten Endenergiebedarf. Der Schienenverkehr hat daran einen Anteil von nur 2,5 %, der Luftverkehr 13 % und die Binnenschifffahrt von unter 1 %. Der Straßenverkehr ist mit 84 % überwiegend für den Energiebedarf des Verkehrssektors verantwortlich.

Günther Brauner

Kapitel 5. Interessenabwägung: Beweisführung und Datenschutz im Konflikt

Sollen personenbezogene Fahrzeugdaten den Parteien helfen, um anspruchsbegründende Tatsachen schlüssig darzulegen oder um sich gegen geltend gemachte Ansprüche zu verteidigen, so kollidiert das Recht auf informationelle Selbstbestimmung desjenigen, auf den sich die Daten beziehen, stets mit dem Beweisführungsinteresse der Gegenseite. Um die Rechte beider Parteien zu wahren, ist nach den bisherigen Untersuchungen stets eine Abwägung der Interessen vonnöten. Eine solche Interessenabwägung kann sowohl im Prozess als auch außerprozessual relevant werden.

Nina Raith

Kapitel 4. Beweisführung mit Fahrzeugdaten

Die zunehmende Existenz von Daten im Fahrzeug führt zu dem Interesse der Beteiligten, die mit den Daten in Berührung kommen, die Daten auch zu Beweisführungszwecken zu nutzen. Je mehr Daten vorliegen, desto besser lässt sich auch ein Unfallgeschehen rekonstruieren und die Aussagen der Beteiligten auf ihren Wahrheitsgehalt überprüfen. Auf diese Weise können auch Unfallmanipulationen einfacher nachgewiesen werden oder Gewährleistungs- und Produkthaftungsansprüche sowie Schadensersatzansprüche durchgesetzt werden.

Nina Raith

Kapitel 1. Einführung

Das Automobil war immer und ist nach wie vor ein Sinnbild der individuellen Bewegungsfreiheit. Es ermöglicht dem Nutzer, selbst zu entscheiden, wann er sich an einen bestimmten Ort begeben möchte. Dabei ist der Nutzer außerdem frei in der Entscheidung, wie er an diesen Ort gelangt.

Nina Raith

Digitalisierung als Gegengewicht zum Dieselgate – Betrachtung der externen Risikokommunikation der VW AG

Bei der VW AG handelt es sich um eines der weltweit größten börsennotierten Unternehmen im Automotive-Bereich. Zusammen mit ihren international ansässigen Tochterkonzernen „Audi, SEAT, ŠKODA, Bentley, Bugatti, Lamborghini, Porsche, Ducati, Volkswagen Nutzfahrzeuge, Scania und MAN“ bildet VW eines der umsatzstärksten internationalen Automobilimperien – mehr noch: „2017 verteidigt der Autobauer nach Absatzzahlen seine Position als Weltmarktführer aus dem Vorjahr“.

Nadine Kronforst

Zero-Emission Hinterland Supply Chains – Ein Plädoyer für einen Strategiewandel im Schienengüterverkehr

Eine Vielzahl von Entwicklungen der letzten Jahre deuten auf einen grundlegenden Wandel der Sichtweisen innerhalb von Transport und Logistik hin. Die als positiv und motivierend wahrgenommenen Entwicklungen haben ihren Ursprung in wachsenden Märkten mit steigenden Anforderungen, welche sich mit der verfügbaren Kompetenz und Kapazität und innerhalb der politischen Rahmenbedingungen ertragsstark bedienen lassen. Hinzu tritt der Strom von technologischen Errungenschaften zur Stärkung der straßenbetonten Dienstleistungsangebote, welche mit dem allgegenwärtigen Begriff der Digitalisierung beginnen und bis zu Industrie 4.0 als Ausdruck einer grundsätzlichen Neugestaltung von Prozessinnovationen reichen2.

Hans G. Unseld, Herbert Kotzab

Akzeptanz disruptiver Technologien – exemplifiziert am automatisierten Autofahren unter Verwenden von Youtube-Analysen

Disruptive Technologien zeichnen sich durch völlig neue Antworten auf bestehende oder latente Kundenanforderungen und -bedürfnisse aus. Disruptive Technologien im Bereich der automobilen Mobilität, wie z. B. das automatisierte Autofahren, stehen im Spannungsfeld von Anspruchsgruppen wie Staat, Gesellschaft und (potentiellen) Kunden mit ihren gesetzlichen, verkehrs- und umweltpolitischen Regelungen bzw. ethischen Rahmenbedingungen. Denn eine Technologie gilt nur dann als erfolgreich und als Innovation anerkannt, wenn sie die Akzeptanz in der Öffentlichkeit und bei (potentiellen) Kunden erzielt.

Jochen Wittmann

Chapter 5. Automated Driving and the Future of Traffic Law

Fully automated vehicles that can operate without human interference are getting closer to reality. Fully automated vehicles are expected to offer many benefits, from limiting the need for parking space to increased road traffic safety. Besides all the technical challenges, this development also gives rise to several legal questions. This is not surprising given that most national and international traffic laws are based on the notion that a human driver is behind the wheel. What is the legal consequence of letting the vehicle drive itself? This contribution will focus on the legal challenges automated driving poses for traffic law. Other legal questions will also be touched upon, for instance questions regarding liability and insurance, but the emphasis will lie on questions regarding traffic laws as the answers to those questions can influence the answers to the other legal questions. This contribution will discuss if an automated vehicle still has a driver within the meaning of the Geneva Convention on road traffic 1949 and the Vienna Convention on road traffic 1968, that form the base of many national traffic laws across the globe. It will be explored how, if necessary, these Conventions can be revised in order to accommodate automated driving. Inspiration will be drawn from national and international maritime traffic laws and from international aviation traffic law.

Nynke E. Vellinga

Kapitel 7. Welche Folgen hat Moral?

Die Bedürfnisse des einzelnen Menschen und die Interessen der Gesellschaft oder Gruppe divergieren häufig. Wären die Bedürfnisse aller Menschen gleich, auch aller Lebewesen, gäbe es keine Evolution. Gesellschaftliche Interessen werden erfüllt, wenn man ihre Verfolgung zur Pflicht macht. Ob Pflichten erfüllt werden, hängt nicht nur von den Personen ab, die sich darum bemühen, sondern auch von der Situation, in der sie sich befinden. Das sehen Moralphilosophen häufig anders. Sie meinen, man sollte seine moralische Pflicht immer erfüllen. Leicht gesagt, aber schwer getan. Wenn man es nicht schafft, die moralischen Forderungen zu erfüllen, gibt es verschiedene Möglichkeiten, auf individueller und auf Gruppenebene, das geistig doch noch zu bewerkstelligen: durch Rechtfertigen, Geheimhaltung, Heucheln, oder indem man handelt und die Gruppe verlässt.

Lydia Lange

Kapitel 1. Einleitung

Das automatisierte Fahren ist neben der Elektromobilität das Innovationsthema mit der aktuell größten medialen Aufmerksamkeit in der Fahrzeugindustrie. Hier besteht die Chance, dem weitgehend optimierten Kraftfahrzeug eine zusätzliche wesentliche Funktion zukommen zu lassen. Da sich diese Funktion für eine Differenzierung am hart umkämpften Markt der Fahrzeughersteller eignet, wird enormer Aufwand betrieben, automatisierte Fahrfunktionen in die zukünftigen Fahrzeuggenerationen zu integrieren.

Christopher Kober

Kapitel 2. Stand der Technik

Im Folgenden wird der Stand der Technik für die relevanten Themengebiete vorgestellt. Zu Beginn wird ein Überblick über die in Serienproduktion befindlichen Spurhaltesysteme verschiedener Hersteller gegeben. Da Fahrerassistenzsysteme immer höhere Einbauraten auch im Bereich der Kompaktklasse aufweisen und sich großer Beliebtheit bei den Kunden erfreuen, rücken diese auch zunehmend in das Interesse von Fachzeitschriften und des Gesetzgebers.

Hendrik Oschlies

Tagungsbericht

4. ATZ-Fachtagung Fahrerassistenzsysteme – Von der Assistenz zum automatisierten Fahren

220 Teilnehmer, und damit deutlich mehr als im Vorjahr, kamen am 18. und 19. April 2018 im gerade erst eröffneten Rhein-Main Congress Centrum in Wiesbaden zusammen, um sich über Neuigkeiten rund um die Themen Assistenzsysteme, automatisiertes Fahren und autonome Fahrzeuge zu informieren und auszutauschen. 22 Aussteller begleiteten die Tagung mit ihren Ständen und Exponaten.

Mathias Heerwagen

Vom autonomen Verbraucher zum vernetzten Nutzer: Wie verändert die digitale Gesellschaft den Verbraucherschutz?

In dem nachfolgenden Beitrag befasst sich Udo Di Fabio mit der Kehrseite der Medaille des technologischen Fortschritts à la Digitalisierung, künstlicher Intelligenz und „Big Data“. Di Fabio sieht hierin eine neue erfolgreiche Wertschöpfungskette mit der Tendenz zur Durchdringung aller Konsumentenbereiche und einer tief greifenden Umorganisierung realwirtschaftlicher Produktions- und Distributionsbedingungen. Allerdings drängen sich mit diesem Entwicklungsprozess auch Fragen für Wirtschaft und den regulierend tätig werdenden Staat, insbesondere im Verbraucherschutz, auf. Privatautonomie und Vertragsfreiheit müssten im Zeitalter von „Open-Source-Denken“ und „Sharing-Economy“ ausreichend entfaltet und geschützt werden. Di Fabio warnt jedoch auch vor einer antidigitalen Stimmungslage in Deutschland. Es dürfe nicht soweit kommen, dass man zunächst eine technische Entwicklung verschlafe, sodann überkritisch werde und schließlich die Entwicklung einbremse. Nicht nur Deutschland, sondern auch die Europäische Union müssten sich institutionell mit dem Thema der Digitalisierung beschäftigen. Man müsse sich nach Di Fabio Gedanken machen, wie denn eine kontinentaleuropäische Wettbewerbsordnung im Umgang mit Daten und Nutzerverhalten sowie digitalen Geschäftsmodellen sinnvollerweise aussehen könne.

Udo Di Fabio

Entwicklung eines Road Condition Observers im Projekt “Vehicle Motion Control”

Der Road Condition Observer (RCO) von Continental bietet dem automatisierten Fahren und den Fahrerassistenz-Systemen eine neue Dimension in der Einsetzbarkeit. Notwendigerweise müssen alltagstaugliche Transportmittel bei fast allen Umweltbedingungen sicher einsetzbar sein. RCO soll dazu dienen, Unfälle wegen nassen oder glatten Straßen zu reduzieren.

Thomas Raste, Peter Lauer, Bernd Hartmann

Kapitel 2. Standpunkt: Kultur und Kult im Silicon Valley

„Was digitalisiert werden kann, wird digitalisiert werden.“ Dieser Satz von Joël Barnier von Cisco bringt die kommende Entwicklung auf den Punkt: Die großen Vorinvestitionen in künstliche Intelligenz, Deep Learning, Augmented Reality, Kryptowährungen, automatisierten Transport und digitalisierte Geschäftsmodelle werden schnell als Kundenlösungen auf den Markt kommen und diesen grundlegend verändern. Die Schweiz ist innovativ vorne mit dabei. Aber: Unsere digitalen Geschäftsmodelle sind oft nicht global angedacht. Dies manifestiert sich schlussendlich in der Wertschöpfung pro Mitarbeiter und kann auf einem globalisierten Markt schnell ins Hintertreffen führen. Die große Dynamik in Forschung und Entwicklung wird noch mit vielen disruptiven Geschäftsmodellen aufwarten und in der nahen Zukunft die Wirtschaft und Gesellschaft stark verändern.

Charles Imbacher

Kapitel 10. Transportlogistik

Die Transportlogistik beschreibt, mit welchen Fahrzeugen oder Flugzeugen die Waren vom Lieferanten zum Kunden transportiert werden. Die Auswahl des geeigneten Transportmittels beeinflusst zwei zentrale Leistungsgrößen der Distributionslogistik, die LieferzeitLieferzeit und die Transportkosten. Sehr häufig werden die Lieferungen in Transportnetzwerken (vgl. Kap. 5 ) befördert, um durch Bündelung von Lieferungen Kosten einzusparen.

Reinhard Koether

Kapitel 3. Connected Cars

Das Internet of Things beschreibt die Entwicklung physischer Gegenstände durch mikroelektronische Komponenten zu smarten, vernetzten Geräten. Diese Vernetzung erfolgt über das Internet und ermöglicht untereinander zu kommunizieren und Daten sowie Informationen auszutauschen. Das Connected Car entsteht im Zuge der Digitalisierung der Automobilindustrie und folgt diesem Trend, Alltagsgegenstände mit dem Internet zu verbinden. Die Funktionen von Connected Cars umfassen: Mobilitätsmanagement, Fahrzeugmanagement, Entertainment, Well-Being, Autonomes Fahren, Sicherheit, Home-Integration. Sicherheits- und effizienzbasierte Funktionen legen die Basis zum autonomen Fahren, das in sechs Stufen bis zum voll umfänglichen automatisierten Fahren ohne Eingriff des Fahrers führt. Der Technologie stehen neben der technischen Realisierung noch einige weitere Herausforderungen rechtlicher, ethischer, sicherheitstechnischer sowie datenschutzrechtlicher Natur entgegen. Die fortschreitende Entwicklung des autonomen Fahrens und die Elektromobilität machen es notwendig, die für digitale Dienste notwendige Hardware im Fahrzeug zu integrieren und dem Kunden anzubieten. Die Vernetzung von Automobilen und die damit von Connected Cars produzierten großen Datenmengen sowie die immer komplexer werdenden Assistenzsysteme, die den Weg zum autonomen Fahrzeug ebnen, werfen zahlreiche rechtliche Fragen und Risiken bezüglich Datenerhebung und Datenschutz auf.

Heinrich Holland

Kapitel 5. Adoption von Connected Cars

Die Adoption von Connected Cars durch die Endnutzer in Deutschland wird direkt sowie indirekt durch mehrere Dimensionen beeinflusst, welche zum Teil Interdependenzen aufweisen. Hierzu gehören die Dimensionen der Innovationseigenschaften, der persönlichen sowie sozioökonomischen Eigenschaften und der wahrgenommenen Risiken sowie die makroökonomische und politisch-regulatorische Dimension. Innerhalb der Dimension der Innovationseigenschaften wurde festgestellt, dass die Darbietung von relativen Vorteilen eine signifikante Rolle für die Adoption von Connected Cars durch die Endnutzer einnimmt. Daher wurde angenommen, dass die wahrgenommenen Vorteile, die derzeitig in Deutschland über die Konnektivitätsfunktionen im Fahrzeug angeboten werden, nicht ausreichend sind, um die Bildung eines positiven Standpunktes gegenüber Connected Cars zu bewirken. Weiterhin spielt die Interoperabilität aus der makroökonomischen Dimension eine bedeutende Rolle für die Wahrnehmung der relativen Vorteile durch die Endnutzer in Deutschland. Die Errichtung einer einheitlichen Big-Data-Plattform, mit der Fahrzeuge aller Fabrikate verbunden werden und kommunizieren können, wäre ein erster Schritt in Richtung der Realisierung der Interoperabilität. Die Bildung eines positiven Standpunktes gegenüber Connected Cars wird gestärkt, wenn eine Wahrnehmung der Verständlichkeit sowie Übersichtlichkeit der Funktionen gegeben ist. Die reibungslose Funktionalität der Konnektivitätsfunktionen im Fahrzeug entspricht derzeitig nicht vollständig den Erwartungen der Endnutzer in Deutschland. Dies ist durch die fehlende Zusammenarbeit aller beteiligten Akteure zu begründen. Daher wurde eine noch fehlende wahrgenommene Kompatibilität mit den vergangenen Erfahrungen sowie Bedürfnissen angenommen, welche die Entstehung eines positiven Standpunktes gegenüber Connected Cars beeinflusst.

Heinrich Holland

Smarte Regulierung in Informationskollektiven - Bausteine einer Informationsregulierung im Internet der Dinge

Das Internet der Dinge (IoT) steht paradigmatisch für die fortschreitende Digitalisierung alltäglicher Gegenstände und Praktiken. In der Folge vermehren sich Situationen und Umgebungen, in denen automatisiert und opak Daten gespeichert und verknüpft werden. Diese Unübersichtlichkeit bringt nicht zuletzt neue Herausforderungen für die Zukunft von Datenschutz und Privatheit mit sich. Es stellt sich die Frage, wie Nutzerinnen im IoT angemessen über relevante Datenverarbeitungen informiert werden können, ohne dabei über- oder unterfordert zu werden. Da sich gleichzeitig zu den technischen Settings auch Privatheits- und Kommunikationspraktiken verändern, kann diese Frage weder durch Maßnahmen individueller Aufklärung noch durch paternalistische Regulierung beantwortet werden. Während aufklärende Ansätze häufig individuelle Ressourcen überschätzen, können paternalistische Ansätze das Wissen und die Kompetenzen der Nutzer vernachlässigen.

Charlotte Husemann, Fabian Pittroff

Q1. Kraftfahrzeugtechnik

Kraftfahrzeuge sind selbstfahrende, maschinell angetriebene Landfahrzeuge, die nicht an Gleise gebunden sind. Sie dienen dem Transport von Personen und Gütern und sind die Basis für eine weiträumige und feingliedrige Arbeitsteilung. Sie erlauben die vielfältig differenzierte Darstellung von Statusansprüchen und dienen auch dem Vergnügen. Eine fast unübersehbare Vielfalt von Varianten und speziellen Ausführungen ist entstanden.Die UN‐ECE (United Nation – Economic Commission for Europe) hat ein Gliederungsschema für Kfz festgelegt, das vor allem in der europäischen Gesetzgebung viel verwendet wird [1, 2]. Die wichtigsten Fahrzeugkategorien sind danach:Leichte Fahrzeuge [3]:Kfz mit mindestens vier Rädern für die Beförderung von Personen: Für Busse wird weiter danach unterschieden, ob stehende Passagiere erlaubt sind oder nicht.Kfz mit mindestens vier Rädern für den Transport von Gütern (Lkw):Die Kategorien O1 bis O4 beschreiben verschiedene Ausführungsformen von Anhängern.Außer Einzelfahrzeugen sind Gespanne aus Zugmaschine und einem Anhänger bzw. Sattelauflieger zugelassen (§ 32a StVZO Straßenverkehrs‐Zulassungs‐Ordnung).

Prof. Dr.-Ing. Volker Schindler, Prof. Dr.-Ing. Steffen Müller

Autonomes Fahren in der Lehre

An der Hochschule RheinMain wird seit zwei Jahren im Rahmen der Projektveranstaltung „Wahlprojekt“, die im fünften Semester des Bachelor-Studiengangs Angewandte Informatik angesiedelt ist, ein autonomes Modellfahrzeug entwickelt. Im Beitrag werden neben den technischen Entwicklungen auch die Erfahrungen mit der Lehrveranstaltung über die letzten Jahre aufgezeigt. Dabei werden sowohl die Erfolge als auch die beobachteten Schwierigkeiten angesprochen.

Andreas Werner, Robert Kaiser

What can we learn from autonomous level-5 motorsport?

Johannes Betz, Alexander Wischnewski, Alexander Heilmeier, Felix Nobis, Tim Stahl, Leonhard Hermansdorfer, Prof. Dr.-Ing. Boris Lohmann, Prof. Dr.-Ing. Markus Lienkamp

Technological and Legal Aspects of Self-driving Vehicles

In light of recent technological leaps in satellite navigation, processing power, sensory technology and connectivity, almost every company in the automotive industry is pouring unprecedented resources into the development of automated self-driving systems. This poses a variety of challenges not only from a technological viewpoint as far as classification and standardization is concerned, but also from a legal standpoint. This written version of a presentation focuses on the technology currently employed in automated self-driving systems, its classification and approval for road use in different countries as well as legal implications in the fields of liability and data protection.

Lorenz Brunner, Gudrun Waniek

Kapitel 2. Grundlagen und Methoden

In diesem Kapitel wird eine Übersicht über die im weiteren Verlauf dieser Arbeit verwendeten Technologien und Methoden gegeben. Um Anforderungen an die SOL auf funktionaler Ebene abzuleiten wird zunächst auf die Grundlagen der Fahrzeugführung eingegangen. Anschließend wird die sicherheitsoptimierte Längsführungsassistenz in den Kontext der aktuellen Entwicklungen auf dem Gebiet der Fahrerassistenz und teilautonomen Fahrfunktionen gesetzt.

Thomas Rothermel

12. Geordneter Übergang

Etwa seit den Sechzigerjahren des 20. Jahrhunderts hat sich die Welt sehr gewandelt, obwohl es an der Oberfläche noch ziemlich unverändert aussieht. Die Menschen haben rund um den Erdball begonnen, sich zu vernetzen und um allgemeine politische Freiheiten für jedermann und jede Frau zu kämpfen, gleichgültig welcher Herkunft, Hautfarbe und Religion, unabhängig von ihrem Beruf und ihrem Einkommen oder Besitz. Die repräsentative Demokratie hat sich als staatliches Rechtssystem in der absoluten Mehrheit der Länder der Welt durchgesetzt, bevor in jüngster Zeit ein rückläufiger Prozess einsetzte. Technisch wurden gleichzeitig mit dem Computer, mit dem Internet und winzigen, digital vernetzten Geräten die Voraussetzungen geschaffen, um die politische Gestaltung der menschlichen Gesellschaft auf eine neue Stufe zu heben.Was die Menschheit auf absehbare Zeit braucht, ist ein staatlicher Rahmen für einen geordneten Übergang, der die Gesellschaft und ihre Individuen über die Klippen der Abwege und Abstürze, des Missbrauchs und des Widerstands zusammenhält und schützt, während er zugleich sichere Wege zur sinnvollen Nutzung der Technologien öffnet.

Ulrich Sendler

5. Verkehrszentrale NRW

Die Verkehrszentrale Nordrhein-Westfalen (NRW) ist Teil des Landesbetriebs Straßenbau (Straßen.NRW) und wurde 2013 in Betrieb genommen. Sie ist zuständig für Planung, Bau und Unterhaltung sowie Betrieb sämtlicher Verkehrsbeeinflussungsanlagen auf den nordrhein-westfälischen Autobahnen. Vor 2013 waren diese Aufgaben auf verschiedene Dienststellen von Straßen.NRW sowie auf die Bezirksregierungen Arnsberg und Köln verteilt. Ebenfalls in der Verkehrszentrale gebündelt wurden die Aufgaben Baustellenmanagement und Verkehrsinformationen.

Hanno Bäumer

4. Digital, kooperativ, automatisiert: Die Verkehrszentrale Hessen als Impulsgeber für den intelligenten Verkehr im 21. Jahrhundert

Die Verkehrszentrale Hessen ist eine Einrichtung von Hessen Mobil – Straßen- und Verkehrsmanagement mit Standort in Frankfurt am Main.

Achim Reusswig

1. Einleitung

Verkehrsmanagementzentralen für Autobahnen weisen eine lange Evolutionsgeschichte auf. Ihre Entwicklung ist in erster Linie geprägt von den stetig zunehmenden Herausforderungen im Verkehrssektor und den Potenzialen der Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) sowie der Digitalisierung auf dem Gebiet der Intelligenten Verkehrssysteme (IVS).

Gerd Riegelhuth

2. Das Verkehrsmanagementsystem und die Verkehrsinformationsdienste der ASFINAG

Die ASFINAG wurde 1982 gegründet und ist eine Gesellschaft des österreichischen Bundes. Die Aufgaben der ASFINAG ist es ca. 2200 Kilometer Autobahnen und Schnellstraßen zu planen, finanzieren, bauen, erhalten, betreiben und bemauten. Die ASFINAG ist organisiert in eine Holding, mehrere Tochtergesellschaften und strategische Beteiligungen.

Manfred Harrer, Richard Gunitzberger, Norbert Baumgartner

Kapitel 2. Eine neue Bedrohungslage

Nahezu alle Märkte und Branchen befinden sich in einem revolutionären Umbruch. Diese vierte industrielle Revolution ist durch die Vernetzung mit dem Kunden, eine flexiblere und wesentlich schnellere Produktion gekennzeichnet, an deren Ende immer ähnlichere Leistungsangebote der Unternehmen stehen. Algorithmen und Big Data werden den Wettbewerb auf identischen Pfaden in eine neue Dimension der Austauschbarkeit führen. Solange die Unternehmen sich zum Produktverkauf bekennen, werden immer ähnlichere Leistungsangebote und eine Wettbewerbsdynamik entstehen, die eher an Überlebenskämpfe erinnert.

Christian Gündling

Kapitel 7. Driverless Vehicles: Stand der Technik und Anwendung am Fallbeispiel Flughafen

Autonomes Fahren wird als Megatrend im Bereich der Mobilität der Zukunft gehandelt. Würde diese Technologie auf deutschen Straßen Anwendung finden, bedeutete dies nichts weniger als eine Revolution der Personen- und Güterbeförderung. Der Fahrer wird dann nur noch Passagier sein – die Kontrolle wird das Fahrzeug übernehmen. Insbesondere die Entwicklungsaktivitäten der deutschen Automobilhersteller zeigen, dass dies keine Utopie, sondern ein mittelfristiges Zukunftsszenario sein kann. Audi absolvierte bereits einen autonomen Langstreckentest von 900 km im öffentlichen Straßenverkehr vom Silicon Valley bis nach Las Vegas. Mercedes-Benz beweist mit seinem Future Truck und Future Bus, dass die autonome Technik auf Autobahnen und im Stadtverkehr bereits einsatzfähig ist. Bis zur flächendeckenden Einführung autonomen Fahrens sind aber unter anderem rechtliche Rahmenbedingungen zu klären. Entsprechend eignet sich die Technologie vorerst nur für den Einsatz in abgegrenzten und beherrschbaren Gebieten, wie beispielsweise an Flughäfen. Flughafenbetreiber und Fluggesellschaften stehen vor der Herausforderung, eine effiziente Passagierabfertigung bei gleichzeitig hohem Kostendruck zu gewährleisten. Nicht zuletzt bergen Flugverspätungen aufgrund von Verzögerungen in Passagier- und Gepäckprozessen ein wirtschaftliches Risiko für das System Flughafen. In diesem Beitrag wird den Fragen nachgegangen, wie Verbesserungspotenziale in den Abfertigungsprozessen am Flughafen realisiert werden können und welchen Nutzen ein autonomes Fahrzeugkonzept bieten kann. Im Ergebnis entstand ein dezentrales Quick-Boarding-Terminal-Konzept zur Entlastung des zentralen Flughafens, in Kombination mit einem Driverless Vehicle zur effizienten Abfertigung von Passagier- und Gepäckprozessen sowie zur Versorgung von Kapazitätsengpässen durch eine intelligente Vernetzung mit seiner Umwelt.

Thomas Pipp, Pierre-André Reiners, Josephine von Roesgen

Requirements on driving dynamics in autonomous driving with regard to motion and comfort

Today, the active driver is considered as reference for the development of driving dynamics. However, with the ongoing development of autonomous vehicles, at automation level three according to VDI, the active driver becomes an inattentive passenger. Depending on the changed level of attention and the possible new activities of the occupants in an autonomous car, such as reading, sleeping or working, the requirements for the driving dynamics of vehicles will change as well. So far, different attempts have been made to set these requirements as acceleration limits for the vehicle body derived from empirical studies with conventional cars. In a new approach, acceleration requirements could be derived for the occupant instead of the vehicle body. Thus, in the future the vehicle controller may not only control its driving dynamics with respect to the vehicle itself, but also with respect to its occupants.A driving simulator study, described in this paper, examines the influence of the degree of attention of an occupant, with respect to his movements in the vehicle while cornering. Acceleration measurements are taken directly at the body of the passenger. The study shows that inattentive occupants, distracted by other activities during autonomous driving, will move more compared to attentive ones who observe their environment. In addition, it has been shown that an attentive occupant moves more uniform compared to an inattentive one. It is also expected that the inattentive passenger of an autonomous car will move much more compared to an attentive driver today. This results in new requirements on ride comfort in autonomous vehicles. In this context, the capture of motion of the occupants during autonomous driving could be a good indicator for the experienced driving comfort. The passenger movements caused by accelerations of the body must be in a range, where the occupants are able to follow their requested activities undisturbed, but still provide enough feedback of the driving activities if desired. Its fulfillment is an essential pre-requisite for the ride comfort of autonomous vehicles.

Georg Burkhard, S. Vos, N. Munzinger, E. Enders, D. Schramm

Automated scenario generation for testing advanced driver assistance systems based on post-processed reference laser scanner data

Efficient testing of advanced driver assistance systems is a crucial element for guaranteeing the safe operation of such systems on the road. This paper presents the use of advanced perception systems for automated generation of simulated driving scenarios. The authors describe their progress in the fields of laser scanning processing for reference generation, for both relevant users and road information, and present the entire pipeline for constructing simulated virtual scenarios from real data that can be imported, manipulated and used within a virtual environment.

Andreas Wagener, Roman Katz

24. Die Welt 4.0 – Fluch oder Segen?

Die Digitalisierung wird alle Lebensbereiche prägen, verändern oder zumindest beeinflussen. Grund genug, sich mit den Rahmenbedingungen auseinanderzusetzen. Und das muss nicht zwangsläufig nur trockene Grundlagentheorie sein, sondern führt anschaulich und kontrovers durch alle Bereiche unseres Alltags. Auch wenn dabei die allermeisten von uns Suchende sind, lohnt es sich, sich auf solche „Gedankenspiele“ einzulassen. Denn unabhängig von der Frage, was wir tatsächlich werden steuern können und was nicht, sollten wir uns, statt uns der Entwicklung hinzugeben, mindestens überlegen, wobei uns Digitalisierung helfen kann – und was wir vielleicht nicht digitalisiert haben wollen …

Ulrich Maly

Autonomes Fahren im Diskurs – Semantische Netzwerke und diskursive Regelmäßigkeiten

Das Thema „autonomes Fahren“ polarisiert die Automobilbranche, doch bis zu einer gesamtgesellschaftlichen Akzeptanz autonomer Fahrsysteme in PKW steht zumindest in Deutschland noch ein weiter Weg bevor. Akzeptanz beruht auf Einstellungen und Meinungen, die wiederum primär in massenmedialen Diskursen ausgehandelt werden. Daher wird in diesem Artikel untersucht, welche argumentativen Regelmäßigkeiten den Diskurs über das autonome Fahren formieren. Auf diese Weise werden die verschiedenen Sprecherpositionen unterschiedlicher Diskursakteure eruiert und insgesamt fünf zentrale Argumentationsmuster sowie ein zeitgenössisches diskursives Narrativ herausgearbeitet.

Nazim Diehl, Can Diehl

1. Trends in der Automobil-Sensorik

Die Automobilindustrie befindet sich in einem starken Umbruch. Die Elektrifizierung des Antriebs und die Automatisierung der Fahrfunktionen sowie die Anbindung an die Umwelt insgesamt sind drei der Hauptfaktoren, die die Automobillandschaft in den nächsten 20 Jahren erheblich verändern werden. Fahrzeugarchitektur, Systeme und zugrundeliegende Komponenten werden dadurch radikal beeinflusst und es entstehen neue Möglichkeiten. In diesem Beitrag werden die Möglichkeiten und Trends für neue Sensortechnologien in einigen interessanten neuen Anwendungsfeldern beschrieben.

Richard Dixon

Neue Ansätze der Bürgerbeteiligung bei der Lösung regionaler Problemlagen: Einsatzszenario eines sozio-technischen Assistenzsystems

Bürgerbeteiligung ermöglicht den Bürgerinnen und Bürgern die Teilhabe an politischen Entscheidungsprozessen und Entscheidungen in unterschiedlichen Formen und auf verschiedenen politischen Ebenen. Bürgerbeteiligungsverfahren haben sich in den letzten Jahren stetig weiterentwickelt. Neben klassischen Bürgerbeteiligungsverfahren, die unter anderem auch in Verwaltungsverfahrensgesetzen oder dem Baurecht gesetzlich verankert und obligatorisch sind, können auch eine Vielzahl von modernen fakultativen partizipativen Verfahren eingesetzt werden (dazu ausführlich Nanz/Fritsche, 2012).

Dana Mietzner, Ralf Vandenhouten, Frank Hartmann, Christian Schultz

Einflussfaktoren der Adoption von Connected Cars durch die Endnutzer

Connected Cars zeichnen sich aus durch eine internetbasierte, bi- oder multilaterale Verbindung zum Fahrzeughersteller, Fahrzeughändler, zu Versicherern, zu Regierungsbehörden (z. B. Mautstellen oder Straßenverkehrsamt), zur Infrastruktur (z. B. Ampeln, Parkhäuser oder Verkehrsschilder) und anderen Fahrzeugen. Vernetzte Fahrzeuge sind auf technische Daten und Daten anderer Nutzer angewiesen, um einen Mehrwert gegenüber herkömmlichen Fahrzeugen zu generieren. Die Vorzüge und Potenziale der Connected Cars können allerdings nur dann realisiert werden, wenn eine kritische Masse von Nutzern diese Konnektivitätstechnologien im Fahrzeug akzeptiert und nutzt.Zur Untersuchung der Adoption von Connected Cars in Deutschland wird in dieser Studie das fünfstufige Modell Innovation Diffusion Theory herangezogen. Im Rahmen dieses Modells definiert Rogers einen vollständigen Prozess für die Adoptionsent scheidung durch Individuen und nutzt einen multidimensionalen Ansatz, um die Einflussfaktoren auf den Adoptionsentscheidungsprozess zu erklären.Die Adoption von Connected Cars durch die Endnutzer in Deutschland wird direkt sowie indirekt durch mehrere Dimensionen beeinflusst, welche zum Teil Interdependenzen aufweisen. Aus der Literatur werden 16 Fragen identifiziert.

Heinrich Holland, Sam Zand-Niapour

Kapitel 3. Digitalisierung im Baugewerbe

Das Baugewerbe gilt als „Bricks & Mortar“-Geschäft, das von den Auswirkungen der Digitalisierung wegen seines analogen und materiellen Charakters scheinbar kaum betroffen sein dürfte. Diese Annahme ist falsch. Besonders in den Bereichen der Bauplanung und Bauvorbereitung, der Logistik an verschiedenen Stellen im Bauprozess und des Managements von Kundenbeziehungen manifestiert sich die digitale Transformation am deutlichsten. Unternehmen der Baubranchen müssen sich darauf einstellen, wenn sie am Markt bestehen und das Feld nicht allein den großen Baukonzernen überlassen wollen. Dieses Kapitel stellt die unterschiedlichen Trends und Entwicklungen der Digitalisierung im Baugewerbe dar, ordnet sie analytisch ein und gibt praxisrelevante Empfehlungen zum erfolgreichen Umgang mit den genannten Herausforderungen.

Andreas Moring, Lukas Maiwald, Timo Kewitz

Kapitel 19. Urbane Mobilitäts-Hubs als Fundament des digital vernetzten und multimodalen Personenverkehrs

Ein Ansatz zur Geschäftsmodellgestaltung mit Fallbeispiel

Die auf eine 130-jährige Geschichte zurückblickende Automobilindustrie sieht sich gegenwärtig mit einer Zeitenwende der Mobilität konfrontiert, deren globale Entwicklungen diverse ökologische, ökonomische und gesellschaftliche Problemfelder adressieren und die auf den Märkten viele Gewinner, aber auch Verlierer hervorbringen wird (vgl. [7], S. 13; [23], S. 3). Digitalisierung, Elektrifizierung, Automatisierung und Shareconomy verändern im Zusammenspiel die Art und Weise, wie wir uns fortbewegen, grundlegend und werden insbesondere in Städten zur Etablierung innovativer Mobilitätskonzepte für den Nahverkehr führen.

M. Rehme, S. Richter, A. Temmler, U. Götze

The impact of 5G on future driver assistance and autonomous driving systems

The car of tomorrow is not only communicating with other cars (peer to peer and ad-hoc networking) and the infrastructure (Car2Infrastructure), but also with its entire surroundings (Car2X). They will inform themselves about obstacles, analyze the behavior of other traffic members and communicate with traffic signs and signals exchange data with mobile devices and many more! The demand for networking and communication between the vehicles permeates the automotive industry in breathtaking speed.

Sebastian Rettlinger, S. Butenweg, F. Fitzek

20. Integrierte Bremssysteme

Seit der Markteinführung von ABS im Jahre 1978 beruhen Druckmodulationssysteme für die Bremse auf überwiegend dezentral aufgebauten Systemen. In einer Baueinheit sind Ventilblock, Elektromotor, Pumpe, 8–12 Magnetventile, Speicher und Druckgeber mit dem elektronischen Steuergerät (ECU) zusammengefasst und separat zum Bremskraftverstärker (BKV) im Motorraum platziert. Weiterhin benötigen konventionelle Bremssysteme eine leistungsfähige Unterdruckversorgung des Bremskraftverstärkers. Durch die Optimierungen an den Verbrennungsmotoren benötigen heute nicht nur Fahrzeuge mit Dieselmotoren eine Vakuumpumpe für den Bremskraftverstärker. Bei Hybridfahrzeugen muss diese elektrisch angetrieben sein.

Dr.-Ing. Hans-Jörg Feigel, Dipl.-Ing. (FH) Jochen Zimmermann, Dr. Anton van Zanten, Ing. Heinz Leiber, Dr.-Ing. Thomas Leiber, Dipl.-Ing. (FH) Christian Köglsperger, Dipl.-Ing. Valentin Unterfrauner

36. Entwicklungstendenzen und Zukunftsaspekte

Die Verbesserung von Wohlstand und Lebensqualität sind von jeher Treiber industriellen Fortschritts jedweder Gesellschaft. Damit einher gehen wachsende Ansprüche an Komfort, Sicherheit und Mobilität. Die Transportleistung in Personenkilometern hat sich in den letzten 20 Jahren mehr als verdoppelt und wird auch in den nächsten Jahren weiter steigen. In Europa fahren täglich 150 Mio. Menschen mit dem Personenwagen zum Arbeitsplatz und zurück, 100 Mio. nutzen den Pkw für Geschäftsreisen, 90 Mio. für den Einkauf. Schon heute verbringt jeder bundesdeutsche Autofahrer im Schnitt täglich mehr als 30 min in seinem Pkw. In anderen Ländern ist die Situation vergleichbar, und so wächst global der Wunsch nach komfortablem, stressfreiem und sicherem Fahren bei größtmöglicher Transporteffizienz (Staufreiheit).

Dr.-Ing. Peter Rieth, Dipl.-Ing. James Remfrey

Digitale Revolution in der Mobilität – Automatisiert. Vernetzt. Elektrisch

Mit der zunehmenden Digitalisierung hat eine Revolution im gesamten Automotive und Mobilitätssektor eingesetzt. Unter den Schlagworten „embedded IT“, „connected car“, „sharing economy“ und „automatisiertes Fahren“ lassen sich die derzeit wichtigsten Treiber neuer Mobilitätslösungen zusammenfassen. Gerade in der Kombination aus Elektromobilität und Automatisierung können dabei bedeutende Fortschritte entstehen, die die Lebensqualität vieler Menschen hinsichtlich sauberen und sicheren Verkehrslösungen weltweit verbessern werden. Die Chancen dieses technologischen Umbruchs sind ökologisch wie ökonomisch groß. Nicht umsonst treten neue Player in das Spiel um Marktanteile ein und befeuern den Innovationswettbewerb mit etablierten Mobilitätsanbietern. Aber es wird nur der erfolgreich sein können, der auch gesellschaftliche und ethische Gesichtspunkte dieses Wandels, bei dem der Mensch nicht nur sprichwörtlich das Steuer aus der Hand gibt, in den Blick nimmt.

Frauke Goll, Isabell Knüttgen

Achtung, „Umparker“! Vom Automobilhersteller zum vernetzten Mobilitätsanbieter

Es ist sicher keine nachträgliche Majestätsbeleidigung, wenn man konstatiert, dass Kaiser Wilhelm II. falsch lag, als er vor mehr als 100 Jahren sagte, er glaube an das Pferd; das Automobil halte er für eine vorübergehende Erscheinung. Das Auto sorgte für den Durchbruch der individuellen Mobilität und wurde zu einer einzigen Erfolgsgeschichte. Die weltweite Fahrzeugnachfrage dürfte trotz zyklischer Schwankungen und zunehmender geopolitischer Unsicherheiten auch in Zukunft weiter steigen.Wer aber glaubt, heute – im 130. Jahr nach seiner Erfindung – sei die Geschichte des Automobils schon zu Ende erzählt, dürfte ebenso daneben liegen wie einst der Kaiser. Denn die Automobilindustrie befindet sich heute mitten im größten Umbruch ihrer Geschichte. Die Branche wird sich in den kommenden fünf Jahren stärker verändern als in den fünf Jahrzehnten davor.

Karl-Thomas Neumann

Die Mobilitätswende: Die Zukunft der Mobilität ist elektrisch, vernetzt und automatisiert

Angetrieben von der Elektrifizierung des Antriebsstrangs sowie von der voranschreitenden Vernetzung und Automatisierung entstehen völlig neue Konzepte, die das über 100 Jahre alte System der Mobilität revolutionieren. Die Basis dafür ist die Digitalisierung unserer Wirtschaft und Gesellschaft: Industrie 4.0 und Smart Services bedeuten im Mobilitätsbereich Chance und Herausforderung zugleich – sowohl für die Industrie als auch für Gesellschaft und Politik.Unsere heutige Mobilität steht vor vielfältigen Herausforderungen: Mobilität trägt zur Verbesserung der Lebensqualität bei und ermöglicht soziale Teilhabe. Vor dem Hintergrund einer alternden Gesellschaft werden neue Konzepte benötigt, um beispielsweise der wachsenden Gruppe älterer Menschen trotz eventueller körperlicher Einschränkungen eine gute Anbindung an Mobilitätsdienstleistungen zu ermöglichen. Aber auch die Bedürfnisse hinsichtlich Mobilität ändern sich. Ein eigenes Auto ist für viele junge Menschen immer weniger wichtig. Im Vordergrund steht häufiger der Wunsch unterschiedliche Verkehrsträger komfortabel zu kombinieren und die Zeit der Reise effektiv zu Nutzen. Durch autonomes Fahren muss der Fahrer zum Beispiel nicht mehr aktiv am Verkehr teilnehmen sondern kann sich einer anderen Beschäftigung widmen. Das zeigt: In Zukunft stehen die Bedürfnisse der Nutzer im Mittelpunkt. Der demographische Wandel und neue Verhaltensmuster bei der Fortbewegung verlangen nach einer anpassungsfähigen Mobilität.

Prof. Dr. rer. nat. Dr.-Ing. E. h. Henning Kagermann

1. Cybersicherheit Beyond 2020!

Herausforderungen für die IT-Sicherheitsforschung

Mit der Zusammenführung von physischen Systemen mit virtuellen Objekten zu Cyber‐Physischen Systemen (CPS) schwinden die Grenzen zwischen digitaler und physikalischer Welt und damit auch ein bisher verlässlicher Schutzwall. Dies erhöht die potentiellen Auswirkungen von erfolgreichen Angriffen und macht ein prinzipielles Umdenken beim Umgang mit diesen Gefahren notwendig. Die Gewährleistung der Integrität, Vertraulichkeit und Verfügbarkeit sind die bekannten Schutzziele, die bereits bei der klassischen IT‐Sicherheit verfolgt werden. Durch die Verbindung zwischen digitaler und physischer Welt wird jedoch die Erfüllung der Ziele zunehmend schwieriger und komplexer; die IT‐Sicherheitsforschung steht vor neuen Herausforderungen. Der Beitrag diskutiert wichtige derartige Herausforderungen, wie die Erforschung proaktiver Schutzverfahren, die Entwicklung resilienter System‐Architekturen oder aber auch die Erforschung neuer Ansätze für eine kontrollierbare Weitergabe und Nutzung von Informationen in vernetzten Umgebungen.

Claudia Eckert

Elektrifiziert, automatisiert, vernetzt - Herausforderungen und Chancen für die Antriebsentwicklung von morgen

In den kommenden Jahren steht die etablierte Automobilindustrie vor den voraussichtlich größten Herausforderungen ihrer Geschichte. Stetige Veränderungen der marktrelevanten Rahmenbedingungen wie die Verschärfung gesetzlicher Emissionsgrenzwerte, die ökologische Sensibilisierung der Gesellschaft und die abnehmende Identifikation neuer Kundengenerationen mit dem Automobil als Statussymbol haben bereits in den letzten Jahren zu einem herausfordernden Marktumfeld geführt. Einen maßgeblichen Wandel der Wertschöpfungsketten werden in den nächsten Jahren jedoch die drei disruptiven Technologietrends Elektrifizierung, automatisiertes Fahren und Connectivity einläuten.Das herausfordernde Marktumfeld kann vor diesem Hintergrund auch als wichtige Eintrittsbarriere gegen neue disruptive Marktteilnehmer verstanden werden. Um den Wandel schaffen und langfristig bestehen zu können, müssen die etablierten Unternehmen jedoch ihre Geschäftsmodelle, Strukturen und Prozesse stark anpassen. Für die Powertrain-Entwicklung verbleiben im Allgemeinen drei grundlegende Zielsetzungen:1.Steigerung der Kosteneffizienz und Reduzierung der Time-to-Market2.Unterstützung/Nutzung funktionaler Updates im gesamten Produktlebenszyklus3.Schaffung endkundenrelevanter MehrwertfunktionenConnectivity bietet als technischer Enabler die Chance, diese Zielsetzungen zu erreichen und damit auch den Powertrain über die Systemgrenzen des Fahrzeugs hinaus zu vernetzen: In Zukunft werden einerseits beispielsweise bereits in der Entwicklungsphase vernetzte Prototypenfahrzeuge ganz neue Möglichkeiten der virtualisierten Funktionserprobung aufzeigen. Zum anderen werden cloud-basierte Powertrain-Funktionen in Serienfahrzeugen intelligente Regelalgorithmen realisieren, die das Kundenerlebnis spürbar steigern und eine nahtlose Updatefähigkeit bereits in sich tragen. Der Produktbereich Diesel Gasoline Systems – Electronic Controls (DGS-EC), in der Robert Bosch GmbH verantwortlich für die Hardware- und Software-Komponenten der Powertrain-Steuerung, treibt beide dieser Ansätze der Powertrain-Vernetzung intensiv voran und setzt diese auf der im März 2016 vorgestellten Bosch IoT Cloud um.

Dr. Tobias Radke

15. Fahrwerkelektronik

Der Elektrik- und Elektronikanteil an der Wertschöpfung moderner Fahrzeuge liegt bei etwa 25 %. In Mittelklassefahrzeugen werden über 40 und in Oberklassefahrzeugen werden teilweise über 100 Steuergeräte verbaut. Die Fahrzeughersteller betrachten die Fahrzeugelektronik als Schlüsseltechnologie und Kernkompetenz. Prognosen sagen einen weiteren Anstieg des Elektro- und Elektronikanteils im Fahrzeug voraus. Sowohl die zunehmende Substitution hydraulisch betätigter Aggregate durch elektromechanische, als auch der Elektroantrieb und autonomes Fahren werden die Bedeutung der Elektrik und Elektronik im Fahrzeug weiter stärken.Die starke Zunahme der Elektrik/Elektronik im Fahrzeug seit den 90er Jahren spiegelt sich auch im Fahrwerk wider. Die ersten Anwendungen der Elektronik im Fahrwerk betrafen die Bremse. 1987 war der Serienstart des Antiblockiersystems ABS. Im selben Jahr ging die adaptive Dämpferkontrolle in Serie. Weitere Meilensteine waren 1995 die Einführung des ESP und 2004 der Serienstart der Elektrolenkung bei der VW Golf-Plattform.Mit elektronisch geregelter Bremse und der Elektrolenkung (ABS, EPS,…) werden heute zentrale Fahrzeugfunktionen durch die Fahrwerkelektronik realisiert. Das Antiblockiersystem und die elektronische Fahrzeugstabilisierung steigert wesentlich die Sicherheit der Fahrzeuginsassen. Hinzu gekommen sind die Assistenzsysteme, die hauptsächlich elektrisch/elektronisch funktionieren.

Dr. rer. nat. Horst Krimmel, Prof. Dr.-Ing. Metin Ersoy

18. Zukunftsaspekte des Fahrwerks

In diesem Kapitel werden die Zukunftstrends für die Fahrwerksysteme zusammengefasst. Der Schwerpunkt liegt dabei bei der Umweltverschmutzung durch Abgase, bei der Elektrifizierung (Hybrid- und E-Fahrzeuge), bei den Fahrerassistentsystemen, vorausschauenden und intelligenten Fahrwerken und beim autonomen Fahren. Der aktuellste Stand der Technik für alle diese Themen wird ausführlich diskutiert. Es wird auch versucht, Zukunftsszenarien für das Auto und sein Fahrwerk zu erstellen.Das Kapitel schließt mit Prognosen zu zukünftigen Produktionszahlen, Fahrzeugklassen und Antriebsarten der Zukunft.

Prof. Dr.-Ing. Metin Ersoy, Univ.-Prof. Dr.-Ing. Bernd Heißing, Prof. Dr.-Ing. Stefan Gies, Dr.-Ing. Christian Schimmel, Dr. rer. nat. Stephan Demmerer

Chapter 16. Das Ende der Netzneutralität auf Straßen?

Im Bereich des automatisierten Fahrens wird seit Jahrzehnten umfangreich geforscht. Dabei wird unterschieden zwischen teilautomatisiertem und vollautomatisiertem Fahren einerseits [16] und autonomem und vernetztem Fahren andererseits [17] (siehe Abbildung 5.1).

Dr. Till Albert, Steffen Cords, Dr.-Ing. Jan Wehinger

C9 Elektronik im Kraftfahrzeug

Kraftfahrzeugen stark angestiegen. Dies betrifft neben den herkömmlichen Systemen wie Motor- und Getriebesteuerung insbesondere auch Systeme der Sicherheits- und Komfortelektronik. In Luxusfahrzeugen steuern heute bis zu 70 elektronische Steuergeräte, verbunden durch Bussysteme, die Wünsche des Fahrers. Der Anteil von Elektronikkomponenten im Fahrzeug beträgt bereits 20 bis 30 % der Herstellkosten und der Wertschöpfung. In den nächsten Jahren wird dieser Anteil nach Schätzungen von Experten die Marke von 40 % erreichen.Mit „Drive-by-Wire“-, „Shift-by-Wire“-, „Steer-by-Wire“- und „Brake-by-Wire“-Systemen werden zunehmend Hardwarekomponenten durch Software und Elektronik unterstützt bzw. ersetzt.Diese Entwicklung führt dazu, dass bei Ausfällen und Defekten neben den Hardwarekomponenten auch die Elektronik sowie die Funktionalität von Steuergeräten und deren Vernetzung geprüft werden muss. Hierzu ist ein erhebliches Fachwissen mit dem Umgang der Fahrzeugelektronik sowie mit entsprechenden Testgeräten und Diagnosetools notwendig.

Dipl.-Ing. (FH) Jürgen Gallus, Dr.-Ing. Heinz Burg

Fully automated vehicles: Challenges, expectations and methods

The complexity of newly developed cars in the automotive industry has vastly increased during the last decades. This concerns hardware as well as software aspects. One main challenge is to maintain the established and common development cycles to be able to meet the expectations of the customers. That implies an efficient and effective development and production environment and the constant increase of the quality and the functional range of newly introduced cars.

M.Sc. Florian Bock, R. German, C. Sippl

Future challenges for commercial vehicle development

When the commercial vehicle market is analyzed from a global perspective, it becomes obvious, that the requirements are significant divers in the various regions. No specific vehicle type or even modular system would be suitable for all markets. The main reasons for that are the following: Legal requirements especially in Europe and in the US, historically follow different rules and traditions, i.e. regarding gross vehicle weights, axle loads and outer dimensions. Moreover the metric system is different from US standards.

Dr. Christian Kohrs

Early level 4/5 automation by restriction of the use-case

Automated Driving (AD) has significantly evolved during the last years. Starting with DARPA’s Grand Challenge in 2004 and 2005, as well as the Urban Challenge in 2007 with a clear focus on university research, we see today first AD systems on the market. Even more are being announced, both by traditional automotive OEMs as well as by startups and IT companies that have never built cars before.

Dr. Michael Bolle, S. Knoop, F. Niewels, T. Schamm

Chapter 2. Begriffliche und theoretische Grundlagen

Im nun folgenden Kapitel 2 werden die begrifflichen und theoretischen Grundlagen dieser Arbeit dargelegt. Zunächst werden die Begriffe ‚Standort‘ und ‚Region‘ diskutiert. Anschließend folgt die Darstellung der zwei dieser Arbeit zugrunde liegenden Theoriestränge: Zum einen ist dies die Raumwirtschaftstheorie, die im Kapitel 2.4 erläutert wird; zum anderen die Ressourcentheorie, deren Erklärung in Kapitel 2.5 folgt.

Michael Tretter

Kapitel 4. Anwendungsfälle im Transport

Während unter dem Schlagwort „Industrie 4.0“ viele Publikationen zu finden sind und diese oft auch Problemstellungen aus dem Bereich der produktionsnahen Logistik zum Inhalt haben, mangelt es an systematischen Darstellungen der Anwendung der 4.0-Ideen auf den externen Transport. Dieses Kapitel skizziert aktuelle und mögliche Entwicklungen im Bereich der Telematik für Nutzfahrzeuge (Abschn. 4.1), der elektronischen Frachtenbörsen (Abschn. 4.2) und dem automatisierten Fahren (Abschn. 4.3).

Thomas Bousonville

Chapter 6. Anwendung haptischer Signale

Nachdem im vorherigen Kapitel die Validierung ausgesuchter haptischer Signale stattgefunden hat, soll jetzt jeweils eine Anwendungsmöglichkeit für.

Christoph Liedecke

Chapter 1. Einleitung

Haptische Signale für Aufgaben der Fahrzeugsteuerung einzusetzen, stellt aktuell eher die Ausnahme als die Regel dar. Eine Analyse der Eigenschaften haptischer Signalübertragung zeigt jedoch, dass diese vorteilhaft zur Steigerung des Fahrkomforts und der Fahrsicherheit eingesetzt werden können.

Christoph Liedecke

Chapter 2. Fahrerwahrnehmung und Fahrer-Fahrzeug-Kommunikation

In dem folgenden Kapitel werden thematisch die Eigenschaften der Sinneskanäle in Bezug auf Fahrerwahrnehmung und Fahrer-Fahrzeug-Kommunikation erörtert. Der Schwerpunkt liegt hier auf der Betrachtung der Sinneskanäle: Hören, Sehen und Fühlen. Im weiteren Verlauf wird insbesondere die Eignung haptischer Signale im Allgemeinen und an der Schnittstelle Fahrerfuß ↔ Fahrzeug im Speziellen erörtert.

Christoph Liedecke

11. Produktentstehungsprozess

In ihrem Vorwort charakterisieren die Herausgeber die Produktentstehung sehr treffend als einen hochkomplexen Prozess, dessen Gestaltung und Optimierung immer größere Bedeutung gewinnt. Letztendlich muss dieser Prozess termingerecht zu einem Fahrzeug führen, das für die Zielkunden so attraktiv ist, dass sie es zu einem Preis erwerben wollen, der mit den Renditevorstellungen des Automobilunternehmens im Einklang steht und damit dessen Wettbewerbsfähigkeit sichert Abb. 11.1 umreißt einen Produktentstehungsprozess schematisch.

Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Hans-Hermann Braess, Prof. Dr.-Ing. Thomas Breitling, Jürgen Weissinger, Dipl.-Ing. Norbert Grawunder, Dr.-Ing. Ulrich Hackenberg, Prof. Dr.-Ing. Volker Liskowsky, Dr.-Ing. Ulrich Widmann

8. Elektrik/Elektronik/Software

Steigende Anforderungen hinsichtlich Sicherheit, Umweltschutz und Komfort führten in den vergangenen Jahren zu einem starken Anstieg der Funktionen im Fahrzeug. Wesentliche Treiber dafür waren die gestiegenen Komfortansprüche, die Vernetzung der Fahrzeuge aber auch ganz wesentlich verschärfte Abgas- und Sicherheitsbestimmungen. So kamen in den letzten Jahren komplexe Infotainment und Assistenzsysteme hinzu, die nur durch ein Zusammenwirken vieler Steuergeräte realisiert werden konnten. Deren intuitive Bedienung sowie Personalisierung der Funktionen erforderte eine systemübergreifende Mensch-Maschine-Schnittstelle. Durch die massiv gestiegene Anzahl an elektrischen Verbrauchern nahm auch der Energiebedarf deutlich zu, sodass über elektronische Energiemanagementsysteme ein optimierter Energiehaushalt sichergestellt werden musste.

Dr. Heinz-Bernhard Abel, Dr. Heinrich-Jochen Blume, Prof. Dr. rer. nat. Ludwig Brabetz, Prof. Dr. Dr. h.c. Manfred Broy, Dipl.-Ing. Simon Fürst, Dr. Lothar Ganzelmeier, Dr. Jörg Helbig, Dipl.-Ing. Gerhard Heyen, Dr. rer. soc. Meike Jipp, Dipl.-Ing. Günther Kasties, Prof. Dr.-Ing. Peter Knoll, Dr.-Ing. Olaf Krieger, Prof. Dr.-Ing. Roland Lachmayer, Prof. Dr.-Ing. Karsten Lemmer, Dr. Wolfgang Pfaff, Dr.-Ing. Thomas Scharnhorst, Dr.-Ing. Guido Schneider

9. Fahrzeugsicherheit

Die Sicherheit des Transports für Menschen und Güter hat weltweit einen hohen Stellenwert. Obwohl in den Industrieländern erhebliche Fortschritte erzielt wurden, waren 2013 ca. 1,24 Millionen Verkehrstote zu verzeichnen, mehr als 20 Millionen wurden verletzt [1]. 80% der tödlichen Verkehrsunfälle geschahen dabei in „middle-income Countries“. In der Prognose von [2] würden die Verkehrsunfälle nach Herzkrankheiten und Depressionen an die dritte Stelle der Todes- und Erwerbsunfähigkeitsgründe rücken. Zahlreiche Organisationen wie die UN, Regierungen, Forschungseinrichtungen und Industrie haben Programme initiiert um diesen Trend umzukehren.

Prof. Dr.-Ing. Mark Gonter, Dipl.-Ing. Andre Leschke, Prof. Dr.-Ing. Ulrich Seiffert

Chapter 14. Autonomes Fahren: Autos im moralischen Dilemma?

Digitalisierung und Automatisierung bestimmen unser Leben in zunehmendem Maße. Produkte und Dienstleistungen vernetzen sich untereinander und verlagern sich in die virtuelle Welt des Internets. Komplexe Algorithmen treffen automatisiert Entscheidungen und steuern Abläufe. Die Möglichkeit des Menschen zum selbstbestimmten Handeln auf Grundlage der eigenen Prinzipien, also die menschliche Autonomie, [13] wird ergänzt um autonome künstliche Systeme.

Volker Scholz, M. Kempf

18. Ein neues Rollenverständnis

Organisationen stellen sich vermehrt die Frage, welche Position sie in einem Wirkungsgefüge zur Bereitstellung von Mobilität oder anderen Dienstleistungen einnehmen können. Analog zum Serviceverständnis braucht es eine Betrachtung von außen, quasi aus Nutzersicht und aus Sicht anderer Marktteilnehmer. Sind Organisationen gewillt, sich auf diesen Prozess einzulassen, eröffnen sich Bestätigungen durch Dritte, aber auch ungeahnte Möglichkeiten. Gepaart mit einem methodischen und strukturierten Vorgehen lassen sich durch die Anwendung digitaler Services und Medien nicht nur Chancen erarbeiten in der betrachteten Geografie, sondern auch in neuen, bis dato unerschlossenen Märkten.

Barbara Flügge

VEHICLE HANDLING OPTIMIZATION AND CONTROL – Fail-operational chassis for highly and fully automated trucks

Dr. Bastian Witte

3. Megatrends – weltweit zunehmende Volatilität

Wesentlichen Einfluss auf die Denk- und Handlungsweisen der Supply Chain-Verantwortlichen nehmen bei der Gestaltung der Supply Chain die sogenannten Megatrends. Darunter sind langfristige Entwicklungen zu verstehen, die für alle Bereiche der Gesellschaft und Wirtschaft prägend sind. Da die Megatrends über Jahrzehnte hinweg wirken, beeinflussen sie Regierungen, Unternehmen und Einzelpersonen – oft ohne dass sich die einzelnen Stakeholder dieses Einflusses bewusst sind. Um Wertschöpfungsketten zu planen und Werteversprechen tagtäglich und auf lange Sicht hin zu erfüllen, müssen Supply Chain-Verantwortliche aber genau dies tun: Sich der Megatrends bewusst werden, diese kennen, analysieren und deuten.

Wolfgang Lehmacher

4. Sicher – Effizient – Intelligent: Digitale Neuausrichtung verändert Fahrzeugtechnik und Zulieferindustrie

Die Kraftfahrzeugtechnik befindet sich in einem tiefgreifenden Wandel: Mit fortschreitender Vernetzung wird auch das Fahrzeug zum Teil des Internets. Das verändert nicht „nur“ das Auto, sondern auch die Zulieferunternehmen, die ihre Innovationsleistung dazu beitragen. Eine ganze Industrie beginnt, sich zu transformieren, um die Zukunft auf völlig neue Weise zu gestalten. Etwa, um den Straßenverkehr zu einem sich selbst regelnden, sicheren, effizienten und somit intelligenten System zu machen. Möglich macht es die Vernetzung. Zwar erfordert sie zunächst Investitionen, dafür eröffnet die digitale Neuausrichtung richtig genutzt vor allem eine neue Qualität des Autofahrens. Für diesen Evolutionsschritt transferieren Technologiekonzerne wie Continental ihr traditionelles Know-how in neue Anwendungen, neue Geschäftsfelder, neue Abläufe und gestalten damit eine neue Kultur – eine Umwälzung, die auf Hochtouren läuft.

Dr. Elmar Degenhart

10. Transformation von Geschäftsmodellen in der Automobilindustrie am Beispiel von „Automatischem Fahren“

Die Konvergenz von Technologien führt zu neuen Innovationen in Produkten und Geschäftsmodellen. Folgend werden kurz die Entwicklungspfade von Automobilindustrie und Internetdienstleistern beschrieben und anschließend dargestellt, welche neuen Geschäftsmodelle aus der Konvergenz dieser Entwicklungen ableitbar sind. Dabei wird gezeigt, dass ein möglicher Paradigmenwechsel in der Konsumeigenschaften („Nutzen statt Besitzen“) mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht vor den etablierten Geschäftsmodellen der Automobilindustrie halt machen wird.

Dr.-Ing J. Wehinger, S. Cords

52. Stauassistenz und -automation

Die Stausituation, s. Abb. 52.1, wird von jedem Autofahrer als belastend und störend empfunden: Der meist unvorhergesehene zusätzliche Zeitaufwand durch einen Stau bei einer Fahrt zur Arbeit, zum Einkaufen, zu Freunden oder in den Urlaub beinhaltet ein hohes Maß an Unzufriedenheit, Stress und Aggression.

Somit stellt der Stau eine der Situationen dar, in denen ein hoher Automatisierungsgrad einen hohen Kundennutzen erwarten lässt – wenn die Situation an sich nicht vermeidbar ist. Des Weiteren können aufgrund der vergleichsweise wenig komplexen Situation schon in naher Zukunft hohe Automatisierungsgrade im Stau erwartet werden. Im Folgenden soll dazu auf die Motivation, Bedingungen und Ausprägungen der Assistenz und Automation im Stau näher eingegangen werden.

Heutige Assistenzsysteme für den Stop-and-go-Verkehr übernehmen nur die Längsregelung und entlasten den Fahrer damit nur teilweise von der Fahraufgabe; durch die zusätzliche Assistenz oder Automation der Querführungsaufgabe kann der Fahrer weiter entlastet werden. Bei der Systemausprägung stehen rechtliche Rahmenbedingungen, Systemkosten, Haftungsfragen und zusätzliche Automatisierungsrisiken einem hohen Automatisierungsgrad gegenüber.

Dr.-Ing. Stefan Lüke, Dr. phil. nat. Oliver Fochler, Dr.-Ing. Thomas Schaller, Dr.-Ing. Uwe Regensburger

14. Testen mit koordinierten automatisierten Fahrzeugen

Fahrerassistenzsysteme unterstützen den Fahrer einerseits auf langen Fahrten bei Routineaufgaben, sie helfen dem Fahrer aber auch, in kritischen Situationen rechtzeitig und richtig zu reagieren. Die Assistenzsysteme der neuesten Generation reagieren sogar selbstständig, wenn der Fahrer vor einem absehbar unvermeidbaren Unfall nicht rechtzeitig reagiert. Dazu müssen die Systeme komplexe Verkehrssituationen beherrschen und Unfallsituationen von unkritischen Konstellationen unterscheiden – dies ist auch eine Herausforderung an die Prüftechnik, mit der solche Systeme abgesichert werden. In der Daimler-Forschung ist eine Prüfmethodik entwickelt worden, mit der Assistenzsysteme präzise, reproduzierbar und sicher erprobt werden können.

Zur Erprobung und Absicherung dieser Systeme verbleibt trotz der immer stärker zunehmenden virtuellen Entwicklungsmethoden (s. Kap. 8) ein nicht unerheblicher Bedarf an realen Versuchen am Gesamtsystem in einer realen Umgebung. Die quantitative Absicherung erfordert dabei die Überstreichung eines weiten Parameterraumes: Eine Herausforderung bei der Erprobung dieser Systeme ist es, diesen einerseits möglichst vollständig und andererseits effizient abzudecken.

Dr. Hans-Peter Schöner, Wolfgang Hurich

25. Repräsentation fusionierter Umfelddaten

Unter einer Fahrzeugumgebungsrepräsentation, häufig auch als Fahrzeugumfeldmodell bezeichnet, versteht man eine dynamische Datenstruktur, in der alle relevanten Objekte und Infrastrukturelemente in der Nähe des eigenen Fahrzeugs möglichst korrekt in Ort und Zeit in einem gemeinsamen Bezugssystem enthalten sind. Die Erfassung und zeitliche Verfolgung der Objekte und Infrastrukturelemente erfolgen hierbei fortlaufend durch geeignete, in der Regel fusionierte bordeigene Sensoren wie Kameras und Radare (siehe Kap. 17–21). Zukünftig werden in diese Fusion vermehrt Informationen hochgenauer, attribuierter digitaler Karten sowie ggf. auch externe Informationen, basierend auf Car2x-Kommunikation, einfließen können. Abb. 25.1 zeigt beispielhaft Komponenten, die eine Fahrumgebungsrepräsentation enthalten können.

Prof. Dr.-Ing. Klaus Dietmayer, Dipl.-Ing. Dominik Nuß, Dipl.Ing. Stephan Reuter

3. Rahmenbedingungen für die Fahrerassistenzentwicklung

Der Begriff der Fahrerassistenzsysteme im Sinn der Kapitelbezeichnung wie auch des vorliegenden Handbuches insgesamt soll hier die Fahrzeugautomatisierung mit erfassen. Für ein einheitliches Verständnis wird im vorliegenden Kapitel zunächst eine Kategorisierung von Systemen unter dem Gesichtspunkt ihrer Wirkung auf die Fahrzeugführung vorgeschlagen. Die von der BASt-Projektgruppe „Rechtsfolgen zunehmender Fahrzeugautomatisierung“ [1] entwickelte Nomenklatur von Automatisierungsgraden wird darunter eingeordnet und dargestellt. Auf dieser Basis werden im Anschluss wichtige rechtliche Rahmenbedingungen, vor allem das Verhaltensrecht und das Haftungsrecht nach deutschem Recht dargestellt und die Bedeutung für die unterschiedlichen Kategorien erläutert. In einem weiteren Abschnitt wird ein Überblick über den aktuellen Stand der Gesetzgebung in bestimmten Bundesstaaten der USA (Stand: Anfang 2014) gegeben, der zumeist den Einsatz von automatisierten Fahrzeugen mindestens zu Forschungs-, Entwicklungs- und Erprobungszwecken erlaubt. Das vorliegende Kapitel wendet sich sodann den übergreifenden Rahmenbedingungen des Verbraucherschutzes in Europa zu. Das im Rahmen von Euro NCAP geschaffene Bewertungssystem berücksichtigt zunehmend auch Fahrerassistenzsysteme bei der Bewertung von Fahrzeugsicherheit und entwickelt die Anforderungen beständig weiter.

Ass. jur. Tom Michael Gasser, DirProf. Andre Seeck, Prof. Bryant Walker Smith

61. Autonomes Fahren

Die Vision vom „autonomen Fahren“ ist heutzutage in aller Munde: Medien berichten über Erfolge aus der Forschung mit zahlreichen Versprechen naheliegender Markteinführungen, Automobilkonzerne starten ein Wettrüsten der Technologien und Softwareunternehmen treten in Konkurrenz zu Fahrzeugherstellern. Dadurch keimt in der Gesellschaft die Hoffnung eines unfallfreien Straßenverkehrs auf. Man könnte sich endlich selbst während der Fahrt entspannt zurücklehnen, die Reise genießen, uneingeschränkt telefonieren, im Internet surfen oder anstehende Vorbereitungen treffen – anstatt sich über den Stau zu ärgern. Alten und kranken Menschen soll langfristig eine erhöhte, individuelle Mobilität ermöglicht werden. Auch zur effizienteren Nutzung der Rohstoffe sollen autonome Fahrzeuge einen Beitrag leisten: So wäre es denkbar, im Rahmen von Car-Sharing-Angeboten die Fahrzeuge autonom zu den Kunden fahren (vgl. [1]) beziehungsweise sich eigenständig mit Energie versorgen zu lassen. Auch die Fahrt an sich könnte unter Berücksichtigung des Verkehrsflusses und des gesamten Streckenverlaufs aus energetischer Sicht optimiert werden.

Diesbezüglich stehen einige Fragen im Raum: Ist dies alles noch eine Vision, die in ferner Zukunft liegt? Wird es „autonome Straßenfahrzeuge“ jemals geben oder stehen sie schon kurz vor der Markteinführung? Was heißt „autonomes Fahren“ grundsätzlich und welche technischen Herausforderungen sind hierbei zu lösen?

Dipl.-Ing. Richard Matthaei, M.Sc. Andreas Reschka, M.Sc. Jens Rieken, Dipl.-Ing. Frank Dierkes, Dipl.-Wirtsch.-Ing., MSIE (Georgia Tech) Simon Ulbrich, Dipl.-Ing., MBA Thomas Winkle, Prof. Dr.-Ing. Markus Maurer

Fahrerassistenzsysteme – Abwägungsprozess nicht unterschätzen

Die Entwicklung von Fahrerassistenzsystemen, die Unfälle vermeiden helfen und Leben retten können, zählt zu Recht zu den wichtigsten Zielen der Autobranche. Immer im Blick der Ingenieure ist die Perspektive, mit vollvernetzten und automatisiert fahrenden Fahrzeugen irgendwann die Marke „Null-Unfalltote“ zu erreichen. Seriöse F&E-Projekte werden allerdings derzeit von einem regelrechten Hype überschattet und die zu lösenden Hausaufgaben oft unterschätzt. Der Technikfahrplan für die kommenden Jahre sollte auf den Prüfstand. Dabei gilt es, Umsetzbarkeit und Akzeptanz der Systeme abzuwägen.

Markus Schöttle

Weiterentwicklung der Assistenzsysteme aus Endkundensicht

Ablenkung am Steuer zählt zu den häufigsten Unfallursachen. Valeo zeigt mit einer Studie unter Autofahrern in Deutschland, Frankreich, China und den USA, dass Ablenkung oft kaum noch als Gefahr wahrgenommen wird. Die Lösung könnte darin liegen, dem Fahrer die Möglichkeit zu bieten, die Fahraufgabe an ein Assistenzsystem zu delegieren. Zusammen mit Radar, Kamera und Laserscanner steigert man Komfort und Freiheit – und vor allem die Sicherheit.

Dipl.-Ing. Joachim Mathes, Dipl.-Ing. Harald Barth

7. 5G-Datentransport mit Höchstgeschwindigkeit

Mehr Daten, mehr Tempo, mehr Sicherheit

Die Mobilkommunikation hat seit der weltweiten Verfügbarkeit von mobilen Sprachdiensten und als Grundlage für das mobile Internet unsere Gesellschaft und unsere Art zu kommunizieren nachhaltig verändert. Sie hat eine neue Dimension von Produktivitätssteigerung und Vernetzung von Produktionsund Dienstleistungsprozessen seit der Nutzung des Internets ermöglicht. Die technische Grundlage basiert auf einem tiefgreifenden Verständnis der Zusammenhänge der Funk- und Nachrichtentechnik, angefangen von Radiowellenausbreitung und deren Modellierung über Verfahren der digitalen Signalverarbeitung und eines skalierbaren Systementwurfs für ein zellulares Funksystem mit Mobilitätsunterstützung bis hin zu Methoden der Systembewertung und Systemoptimierung. Das Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich- Hertz-Institut (HHI) arbeitet seit 20 Jahren im Bereich der Mobilfunkkommunikation und hat eine Vielzahl von wichtigen Beiträgen zur dritten, vierten und fünften Generation geleistet. Neben wissenschaftlichen Beiträgen und zahlreichen erstmaligen Demonstrationen zu Schlüsseltechnologie-Komponenten trägt das Institut auch aktiv zur 3GPP-Standardisierung bei.

Dr.-Ing. Ronald Freund, Dr.-Ing. Thomas Haustein, Dr.-Ing. Martin Kasparick, Dr.-Ing. Kim Mahler, Dr.-Ing. Julius Schulz-Zander, Dr.-Ing. Lars Thiele, Prof. Dr.-Ing. Thomas Wiegand, Dr.-Ing. Richard Weiler

22. Automatisiertes Fahren

Computer greifen zum Steuer

Digitale Vernetzung und autonome Fahrfunktionen markieren ein neues faszinierendes Kapitel der Erfolgsgeschichte des Automobilbaus, die bereits weit über ein Jahrhundert währt. So wird sich mit leistungsfähiger Umfelderkennung, sehr genauen Ortungs- und latenzarmen Kommunikationstechnologien die Fahrzeug- und Verkehrssicherheit in beträchtlichem Ausmaß erhöhen. Eine präzise vollautomatische Fahrzeugpositionierung autonom fahrender Elektromobile schafft die Voraussetzung, innovative Hochstromladetechnologien im Unterbodenbereich einzuführen. Wenn künftig autonome bzw. hochautomatisierte Fahrzeuge mit intelligenten Verkehrssteuerungen Informationen austauschen, kann dies zu einer deutlich effizienteren Nutzung bestehender Verkehrsinfrastrukturen und erheblichen Reduktionen verkehrsbedingter Schadstoffemissionen führen. Drei Beispiele, die unterstreichen, welche enorme Bedeutung Elektromobilität in Verbindung mit autonomen Fahrfunktionen für die Entwicklung einer wirklich nachhaltigen Mobilität hat. Dabei ist das Spektrum der zu lösenden wissenschaftlich-technischen Herausforderungen außerordentlich breit. Zahlreiche Fraunhofer-Institute sind an diesem volkswirtschaftlich bedeutenden Entwicklungsprozess beteiligt und bringen nicht allein Fachkompetenzen auf höchstem wissenschaftlich-technischen Niveau ein, sondern auch praktische Erfahrung in der industriellen Umsetzung von Hochtechnologien. Auf einige der aktuellen Forschungsthemen wird im Folgenden eingegangen. Sie beinhalten unter anderem autonome Fahrfunktionen in komplexen Verkehrssituationen, kooperative Fahrmanöver in Fahrzeugschwärmen, latenzarme Kommunikation, digitale Karten und genaue Lokalisierung, Funktions- und Manipulationssicherheit fahrerloser Fahrzeuge, digitale Vernetzung und Datensouveränität in intelligenten Verkehrssystemen, Reichweitenverlängerung und Schnellladefähigkeit von autonomen Elektrofahrzeugen bis hin zu neuem Fahrzeugdesign, modularem Fahrzeugaufbau und skalierbarer Funktionalität. Auch wenn der Automobilbereich im Mittelpunkt der Betrachtung steht, lohnt sich der Blick auf interessante Fraunhofer-Entwicklungen bei autonomen Transportsystemen der Logistik, fahrerlosen mobilen Arbeitsmaschinen im Bereich der Landtechnik, autonomer Schienenfahrzeugtechnik und unbemannten Schiffen und Unterwasserfahrzeugen.

Prof. Dr. Uwe Clausen, Prof. Dr. Matthias Klingner IVI

2. Digitalisierung – Anwendungsfelder und Forschungsziele

Für die meisten Leser dieses Buchs ist die Digitalisierung inzwischen zu einem selbstverständlichen Teil des Alltags geworden. Prinzipiell bedeutet „Digitalisierung“ die binäre Repräsentation von Texten, Bildern, Tönen, Filmen sowie Eigenschaften physischer Objekte in Form von aneinandergereihten Sequenzen aus „1“ und „0“, die von heutigen Computern mit extrem hoher Geschwindigkeit – Milliarden von Befehlen pro Sekunde – verarbeitet werden können.

Dr.-Ing. Sophie Hippmann, Dr. Raoul Klingner, Dr. Miriam Leis

Open Access

29. Gesellschaftliche und individuelle Akzeptanz des autonomen Fahrens

„ A good science fiction story should be able to predict not the automobile but the traffic jam“, meint Frederik Pohl ([41], S. 287).

Barbara Lenz, Eva Fraedrich

Open Access

11. Autonomes Fahren und Stadtstruktur

Mobilität, Verkehr und die physische Gestalt städtischer Räume sind eng miteinander verknüpft [1]. Die Stadtstruktur bildet eine wichtige Grundlage für Mobilitätsentscheidungen von Haushalten und Unternehmen und gibt in entscheidendem Maße vor, welche Formen von Verkehr ermöglicht oder aber auch ausgeschlossen werden. Kompakte Stadtstrukturen mit hoher Dichte und Nutzungsmischung bieten gute Voraussetzungen für kurze Wege, ein leistungsfähiges öffentliches Verkehrsangebot, fördern den Fuß- und Radverkehr und machen die Nutzung des Kraftfahrzeugs im Alltag oft unnötig.

Dirk Heinrichs

Open Access

17. Sicherheitspotenzial automatisierter Fahrzeuge: Erkenntnisse aus der Unfallforschung

In seiner Metaanalyse dokumentiert Thomas Winkle beispielhaft Analysen für das Potenzial sicherheitserhöhender Fahrzeugsysteme mit geringeren Automatisierungsgraden. Für eine Prognose des Sicherheitspotenzials hoch- oder vollautomatisierter Fahrzeuge sind dagegen Annahmen erforderlich, da seriennahe Funktionsausprägungen bislang fehlen. Für Testmethoden zur Entwicklung und Auslegung sicherer automatisierter Fahrzeuge mit ökonomisch vertretbarem Aufwand empfiehlt der Autor eine Zusammenführung weltweit verfügbarer Verkehrsunfalldaten, Wetterdaten und Verkehrssimulationen. Daraus sind länderübergreifend prospektiv reale Verkehrsszenarien mit statistischer Relevanz zur Beherrschbarkeit kritischer Situationen und Fehlerprozesse sowie stochastische Modelle (zusammen mit virtuellen Labor- oder Fahrsimulatorversuchen) auswertbar.

Thomas Winkle

Open Access

18. Autonome Fahrzeuge und autonomes Fahren im Bereich des Gütertransportes

Zur Erhöhung von Produktivität, Zuverlässigkeit und Flexibilität der Raumüberwindung nimmt der Automatisierungsgrad der Fahrzeuge sowohl im Bereich der Verkehrsträger als auch im Bereich des innerbetrieblichen Transports kontinuierlich zu. Durch die anwachsende Informationsdichte und Komplexität räumlicher Arbeitsteilung gewinnt die Idee der sich selbststeuernden, dezentralen Einheiten an Bedeutung. Die Konzentration der öffentlichen und wissenschaftlichen Diskussion zum autonomen Fahren mit individuellen Personenkraftwagen vernachlässigt bisher allerdings rund ein Drittel des Verkehrs auf öffentlichen Straßen, nämlich den Wirtschaftsverkehr.

Heike Flämig

Open Access

23. Sicherheitskonzept für autonome Fahrzeuge

Die Entwicklung von autonomen Fahrzeugen fokussiert sich derzeit auf die Funktionalitäten von Fahrzeugführungssystemen. In zahlreichen Demonstrationen von Versuchsfahrzeugen wurden beeindruckende Fähigkeiten gezeigt (im Folgenden werden die neuesten zuerst genannt). So z. B.

Andreas Reschka

Open Access

32. Marktauswirkungen des automatisierten Fahrens

Das Automobil prägt seit über einem Jahrhundert unsere physische Mobilität wie kein anderes Verkehrsmittel. Beinahe ebenso lange steht es jedoch auch schon im Zentrum einer Kritik, bei der es um ökologische, soziale und gesundheitliche Folgen geht, die mit Auto-Mobilität einhergehen.

David M. Woisetschläger

Open Access

28. Entwicklungs- und Freigabeprozess automatisierter Fahrzeuge: Berücksichtigung technischer, rechtlicher und ökonomischer Risiken

Mit seinem Expertenwissen zeichnet Thomas Winkle die positive Entwicklung der Fahrzeugsicherheit vergangener Jahrzehnte nach, die gestiegenen Verbrauchererwartungen mit einbeziehend. Die Anforderungen an die Automobilhersteller zeigt er anhand höchstrichterlicher Rechtsprechung zur Produkthaftung und ökonomischen Risiken auf. Für den Entwicklungs- und Freigabeprozess empfiehlt er interdisziplinär abgestimmte Sicherheits- und Testkonzepte. Er plädiert für die Weiterentwicklung erfahrungsbasierter, international harmonisierter Richtlinien, Werkzeuge, Methodenbeschreibungen sowie Leitfäden mit Checklisten, die den praktizierten Stand von Wissenschaft und Technik innerhalb der technischen Eignung und wirtschaftlichen Zumutbarkeit repräsentieren und dokumentieren.

Thomas Winkle

Open Access

7. Kommunikationsprobleme zwischen autonomen Fahrzeugen und menschlichen Fahrern

Häufig wird im Zusammenhang mit autonomen Landfahrzeugen der Luftverkehr als Beispiel herangezogen, bei dem – abgesehen von Start und Landung – der Autopilot die Steuerung übernimmt. Somit stellt sich die Frage: Was können wir aus dem Luftverkehr lernen? Die Gemeinsamkeit zwischen autonom fliegenden und autonom fahrenden Fahrzeugen besteht darin, dass der Pilot bzw. Fahrer die letzte Verantwortung trägt. Es gibt aber mehrere Unterschiede zwischen Straßenverkehr und Luftverkehr (und damit ist nicht die Art der Fortbewegung gemeint), die eine Übertragung zwischen den Systemen nicht sinnvoll macht.

Berthold Färber

Braking in the future – a top-down view (Bremsen in der Zukunft – eine Top-down-Sicht)

Die Betriebsbremse steht für den Vorgang, die kinetische Energie des Fahrzeugs zu verringern. Da diese Energie durch Antriebsleistung erst aufgebaut wurde, ist die Rekuperation der kinetischen Energie die naheliegende Lösung zur Wandlung der kinetischen Energie. Im Zuge der Elektrifizierung des Fahrzeugantriebs sind Möglichkeiten zur Rekuperation inhärent geboten. Das Potential wird an Beispielen erörtert, die zeigen, dass dieser Verzögerungsmechanismus nur in speziellen Fällen ausreichend für den Ersatz von Dissipationswandlern wäre, nämlich an Hinterachsen in Fahrzeugen mit insgesamt geringer maximaler kinetischer Energie, also kleiner Masse und eher niedriger Höchstgeschwindigkeit. Da aber die Rekuperation trotzdem einen großen Teil der Verzögerungsleistung im Fahrbetrieb aufnehmen kann, werden die Bremsen immer mehr Teil des Antriebsmanagements, womit auch neue Architekturen angeregt werden.

Prof. Dr. Hermann Winner

Automated driving – Where are we heading?

Hans-Peter Hübner

„Keine unüberwindbaren Hürden beim automatisierten Fahren“

Prof. Dr. Ralf G. Herrtwich ist Leiter der Vorentwicklung von Fahrerassistenz- und Fahrwerksystemen bei der Daimler AG. Im Gespräch mit ATZelektronik nimmt er zu den anstehenden rechtlichen Maßnahmen Stellung, die den Weg zum vollautomatisierten Fahren ebnen müssen.

Markus Schöttle

9. Zukunftsaspekte des Fahrwerks

Die in

Bild 9-1

zusammengefassten Megatrends der Gesellschaft bestimmen auch die Zukunftsaspekte des Fahrwerks. Diese sind die Treiber für die Anforderungen der Kunden an die Automobilhersteller. Die stark wachsende Bedeutung von Elektronik im Automobilbau wird einerseits durch die Nachhaltigkeitsdiskussion und den Trend zur Elektrifizierung des Antriebsstranges bestimmt. Andererseits wird die Weiterentwicklung von Komponenten, z. B. für das Fahrwerk maßgeblich von der Elektronik geprägt (

Bild 9-2

) [1], [2]. Für die fahrwerkrelevanten Anforderungen stehen neben dem Umweltschutz die Themen Komfort, Sicherheit, Elektrifizierung und Fahrerassistenzsysteme im Vordergrund [1].

Univ.-Prof. i. R. Dr.-Ing. Bernd Heißing, Prof. Dr.-Ing. Metin Ersoy, Prof. Dr.-Ing. Stefan Gies

8. Elektronische Systeme im Fahrwerk

Durch zukünftige elektronische Fahrwerkregelsysteme ist eine Vielzahl an neuen Funktionen darstellbar, welche den Fahrer bei der Fahrzeugführung unterstützen können. In

Bild 8-1

sind bekannte Funktionen dargestellt und gemäß ihrer Domänenzugehörigkeit und dem Zeitpunkt der Markteinführung platziert [1]. Die Funktionen sind nach ihrem Einsatzbereich farblich markiert. Betrachtet man den aktuellen Zeitraum, so sind hier vor allem Funktionen zu finden, welche durch ein aktives Brems- bzw. Vorderradlenkungssystem die aktive Sicherheit des Fahrzeugs erhöhen. Des Weiteren wird ersichtlich, dass die unterschiedlichen Fahrwerksysteme hochgradig miteinander vernetzt eingesetzt werden können und so neue Funktionen generiert werden.

Univ.-Prof. i. R. Dr.-Ing. Bernd Heißing, Prof. Dr.-Ing. Metin Ersoy, Prof. Dr.-Ing. Stefan Gies

5. Sensorik zur Unfalldetektierung

Seit den 80er Jahren gehört die passive Sicherheit zur Standardausrüstung der meisten Automobile; neben der Sicherheitsfahrgastzelle gehören dazu auch Gurt- und Airbag- Systeme. Diese Insassenschutz-Systeme sind heute ohne die notwendige Elektronik für Sensierung und Diagnose sowie für die zeitgerechte Ansteuerung undenkbar. Die Entscheidung, ob die Insassenschutz-Systeme wie Straffer und Kraftbegrenzer des Gurtsystems sowie Fahrer-, Beifahrer-, Kopf- und Thorax-Airbags beim Unfall aktiviert werden sollen, hängt von den Signalen ab, die von den eingesetzten Sensoren detektiert werden. Sowohl in den Airbag-Steuergeräten als auch in den unterstützenden Front- und Seiten-Sensoren werden heute in der Regel mikromechanische Beschleunigungssensoren verwendet. Bei Seitenkollisionen kommen aber auch Druck-Sensoren zum Einsatz, die in den Fahrzeugtüren installiert sind.

Prof. Hon.-Prof Dr.-Ing. Florian Kramer, James Remfrey

Kapitel 35. Entwicklungstendenzen und Zukunftsaspekte

Die Verbesserung von Wohlstand und Lebensqualität sind von jeher Treiber industriellen Fortschritts jedweder Gesellschaft. Damit einher gehen wachsende Ansprüche an Komfort, Sicherheit und Mobilität. Die Transportleistung in Personenkilometern hat sich in den letzten 20 Jahren mehr als verdoppelt und wird auch in den nächsten Jahren weiter steigen. In Europa fahren täglich 150 Mio. Menschen mit dem Personenwagen zum Arbeitsplatz und zurück, 100 Mio. nutzen den Pkw für Geschäftsreisen, 90 Mio. für den Einkauf. Schon heute verbringt jeder bundesdeutsche Autofahrer im Schnitt täglich mehr als 30 min in seinem Pkw. In anderen Ländern ist die Situation vergleichbar, und so wächst global der Wunsch nach komfortablem, stressfreiem und sicherem Fahren bei größtmöglicher Transporteffizienz (Staufreiheit).

Dr.-Ing. Peter Rieth

3. Wie intelligent darf/muss ein Auto sein? Anmerkungen aus ingenieurpsychologischer Sicht

Schon der erste Werbeprospekt für Automobile aus dem Jahr 1888 spricht die Bewertungsdimensionen für Kraftfahrzeuge an, die auch heute noch von zentraler Bedeutung sind: Zuverlässigkeit („immer sogleich betriebsfähig“), Komfort („bequem“) und Sicherheit („absolut gefahrlos“), zusätzlich werden als werbliche Argumente Wirtschaftlichkeit („Sehr geringe Betriebskosten. Vollständiger Ersatz für Wagen mit Pferden. Erspart den Kutscher, die teure Ausstattung, Wartung und Unterhaltung der Pferde.“) und leichte Bedienbarkeit („Lenken, Halten und Bremsen leichter und sicherer als bei gewöhnlichen Fahrzeugen. Keine besondere Bedienung nötig“) angeführt.

Alf Zimmer

2. Technologien im Straßenverkehr der Zukunft

Auf dem Gebiet der Automatisierung im Fahrzeugbereich und im Straßenverkehr wird weltweit an der Einführung von neuartigen Technologien, denen Konzepte zur Verbesserung des Fahrverhaltens sowie zur Erhöhung der Verkehrssicherheit zugrundeliegen, gearbeitet. Schwerpunktmäßig sind im Zusammenhang mit diesen Forschungsaktivitäten mehrere Großprojekte insbesondere in den USA, ebenso jedoch auch auf europäischer Ebene, zu nennen. Diese Programme besitzen die Gemeinsamkeit, daß jeweils Technologien zur Erhöhung der Sicherheit im Straßenverkehr sowie zur Verbesserung des Durchsatzes von Fahrzeugen auf Fernstraßen und damit verbunden zur optimierten Auslastung der vorhandenen Kapazitäten auf dem Fernstrafiennetz entwickelt werden. Weiterhin steht auch die Erhöhung des Fahrkomforts durch geeignete Fahrerassistenzsysteme im Vordergrund.

Professor Dr.-Ing. Robert Mayr

6. Prozeß-Konfigurationen

Forschungsprojekte wie PROMETHEUS sind in ihrer Entstehung nicht auf ein singuläres Ereignis zurückzuführen, sondern unterliegen einem Bündel von Einflußfaktoren. Nachdem in dem vorhergehenden Kapitel die weitere Umgebung des Projektes, d.h. insbesondere die Entwicklung in der Automobilindustrie sowie die Ursachen und Folgen eines überbordenden Wachstums des motorisierten Individualverkehrs, analysiert wurden, soll nun versucht werden, den Entstehungskontext von PROMETHEUS im engeren Sinne zu rekonstruieren. In dem vorliegenden Abschnitt sind somit die bestimmenden Forschungsthemen, die erkennbaren Akteursinteressen und -konstellationen herauszuarbeiten, so daß aus dem Zusammenwirken dieser Faktoren die Projektkonfiguration von PROMETHEUS darstellbar wird. Die folgenden Abschnitte beschäftigen sich sodann mit einer vertiefenden Analyse der Projektziele und der Strategien ihrer Realisation.

Gerhard Prätorius

9. Fallstudie II — Technikleitbilder und -konzeptionen von PROMETHEUS

Das PROMETHEUS-Projekt bündelt die Zielvorstellungen der europäischen Automobilhersteller zur Organisation des Verkehrs unter Einsatz moderner Informations- und Kommunikationstechnologien. Es ist in seiner thematischen und funktionalen Struktur so vielgestaltig, daß ein vollständiger Überblick über die Einzelaktivitäten den Rahmen dieser Untersuchung sprengen müßte.1 In diesen Teil der Arbeit wird daher insbesondere Teilprojekte zurückgegriffen, um für ausgewählte Themen eine vertiefende Analyse durchführen zu können.

Gerhard Prätorius

2. Ausgangssituation und Anforderungen

Sowohl frei verfahrbare Flurförderzeuge als auch mobile autonome Roboter sind Gegenstand aktueller Forschungs- und Entwicklungsgebiete, zu denen kaum allgemeingültige Begriffsdefinitionen vorliegen. Viele der nachfolgenden Einordnungen und Begriffsbildungen sind daher neu aufgestellt und dienen als Definitions-Vorschläge sowie als Arbeitsbegriffe für die weiteren Ausführungen.

Dipl.-Ing. Gerhard Drunk
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