Nous suivre Industrie Techno

AUTOSAR : UNE RÉVOLUTION SE PRÉPARE !

Thierry Mahé

Sujets relatifs :

,
- Les concepts de standard et d'interopérabilité, qui ont fondé l'informatique moderne, entrent en fanfare dans l'automobile. Un immense progrès technologique. Doublé d'un bouleversement industriel.

Paradoxe. L'automobile devient - et ce n'est qu'un début ! - un objet numérique parmi les plus sophistiqués. Dans le même temps, l'architecture, le hardware, les langages, les méthodes de développement et de test qui sous-tendent la réalisation des fonctions embarquées remontent à un autre âge... celui des systèmes propriétaires, des interfaces non standardisées, du code parfois écrit dans le langage natif de la puce. L'âge d'avant Unix, d'avant Windows. Pourquoi cet anachronisme ? D'abord, la surenchère entre constructeurs, qui a favorisé l'explosion anarchique d'organes numérisés, développés chacun dans leur coin par des fournisseurs différents. En dix ans, on est passé de 5, à 10... 80 microcontrôleurs. Ensuite, la question obsédante du coût qui pousse à minimiser la taille mémoire, à puiser dans la génération N-1 des microcontrôleurs, 8, au mieux 16 bits. Or l'informatique évoluée est une ogresse ! Qu'on en juge à la puissance de nos ordinateurs de bureau. Enfin, et c'est sans doute la raison profonde : le logiciel est une culture récente dans le monde automobile, acceptée à reculons. Les constructeurs se sont à moindre frais - croyaient-ils - déchargés de ce "mal nécessaire" sur leurs équipementiers. Lesquels avaient bien sûr tout intérêt à fabriquer des "boîtes noires". Or, quand un problème de fiabilité fait la Une, ce n'est pas le fournisseur qu'on cite, c'est la marque. Et l'économie réalisée à la conception se solde aujourd'hui par d'insupportables coûts d'après-vente.

Au cours du dernier congrès IAEC, en octobre, à Paris, IBM, s'appuyant sur une étude de la German Automobile Association, brandissait un chiffre massue : dans cinq ans, 90 % de l'innovation dans l'automobile sera le fait du logiciel. À cette époque, les systèmes embarqués pourraient représenter plus de la moitié des coûts en recherche et développement.

Enfonçant le clou, Peter Bauer, vice-président de la division automobile d'Infineon, analyse : « On se trouve dans une situation où le client, friand de nouvelles fonctionnalités, refuse d'en assumer le coût. Dans le même temps, le prix de la R&D reste intrinsèquement le même, et les réglementations environnementales comme de sécurité se font écrasantes. » En bref, en matière de nouveaux équipements électroniques, faire, c'est se rendre moins compétitif. Ne rien faire, c'est se couper du marché.

La solution ? Faire entrer le logiciel automobile dans l'âge de l'informatique distribuée, standardisée, ouverte. Et cet environnement existe désormais. Il est défini par le consortium Autosar (Automotive Open System Architecture) qui réunit, depuis juillet 2003, tout le gotha mondial de l'automobile. Aussitôt rejoint par des fabricants de semi-conducteurs, comme Infineon Technologies, NEC et Renesas Technology Corp. IBM s'est rallié à Autosar en fin d'année dernière.

La norme Autosar étant presque totalement spécifiée, les premiers véhicules "Autosar inside" verront probablement le jour à la fin de la décennie.

Les équipementiers sont séduits

Au plan technique, Autosar donne un système d'exploitation à l'automobile autour duquel s'interfacent les tâches applicatives. Au plan industriel, il instaure une norme d'architecture électrique et électronique des véhicules commune à tous les intervenants. Au plan stratégique, il signe la reprise en main du logiciel par les constructeurs.

« Un jeu gagnant-gagnant ! », plaide Harald Heinecke du centre de R&D de BMW, et l'un des principaux artisans d'Autosar. Et de fait, les équipementiers ont, sans rechigner, emboîté le pas aux constructeurs. Ainsi l'américain Visteon exprime son engagement par la voix de son directeur du développement des produits électroniques, Martin Thoone : « Avec Autosar, nous serons capables de déployer des applications et des composants logiciels intermédiaires (middleware) développés en interne ou par des tiers. » Visteon vise en particulier les systèmes multimédias embarqués, intégrés au poste de pilotage. Grand promoteur d'Autosar, Delphi se focalise, quant à lui, sur l'électronique du châssis. Et Valeo, chez qui la part des systèmes électriques-électroniques représente plus de la moitié du chiffre d'affaires, a signé des deux mains dès juin 2004. Symptomatique, le fait que Valeo ait conclu un accord cadre de partenariat avec IBM : l'un apportant le savoir-faire automobile, l'autre la pure science du développement informatique.

Le groupe allemand Etas est un leader des outils standardisés de développement et de diagnostic pour le contrôle électronique des véhicules. Axel Kaske, un de ses responsables, explique : « L'un des défis d'Autosar est de rendre le logiciel applicatif indépendant du hardware : des processeurs comme des réseaux type CAN, LIN, MOST... et bientôt FlexRay. En cela, il parachève le standard actuel Osek. » Ce qui veut dire que l'essentiel du développement se fera sans se soucier des choix de composants du constructeur. Mais aussi qu'une solution développée pour l'un saura migrer vers l'autre. Et qu'à l'inverse, les constructeurs disposeront d'une palette de solutions toutes faites et seront par conséquent beaucoup moins tenus par des partenariats. Ce qu'un expert résume en ces termes : « On va vers un marché de l'intégration. »

Ces deux points de vue convergent en tout cas vers une réduction des coûts du logiciel. D'un côté parce que les fournisseurs de rang 1 vont pouvoir, bien plus qu'avant, thésauriser un acquis, exploiter un existant. De l'autre, parce que les constructeurs vont évidemment faire jouer le marché, voire profiter de l'offre de nouveaux acteurs comme les sociétés de service.

En fait, l'automobile a des envies bien légitimes : mutualiser des développements communs non discriminants en termes de valeur ajoutée, partager efficacement la charge avec des tiers, réutiliser le plus possible l'existant (développé en interne, ou acheté), enfin accélérer la mise sur le marché de nouvelles applications.

Unifier logiciel de loisirs et logiciel sous le capot

Évidemment, notre voiture ne sera jamais un PC où l'on charge une application depuis Internet. Mais l'on s'achemine vers du logiciel sur étagère, quasiment du "plug and play". Peut-être pas dans les domaines hypercritiques comme la sécurité ou hyperconcurrentiels comme le contrôle moteur. Mais à coup sûr, toute l'informatique d'agrément, de communication (celle de l'habitacle, donc) entre dans l'ère de l'open source. Le logiciel sous capot et celui du tableau de bord sont aujourd'hui bien différents. Et demain ? « Autosar a vocation à unifier ces deux mondes, explique Axel Kaske. Du petit calculateur qui commande ses deux actionneurs jusqu'aux vastes programmes d'"infotainment" - information et divertissement. »

Autosar va profondément changer la vie des développeurs qui travailleront dans l'avenir à partir de spécifications normalisées. C'est le standard XML, précise Axel Kaske (Etas) qui va supporter les documents d'échange. Mais ce rapprochement entre le logiciel embarqué et l'informatique "généraliste" va aussi avoir pour effet l'intrusion massive du corpus de méthodes de test et de certification connues dans l'industrie. Dont ce bon vieux diagramme en "V" - on teste unitairement un module, puis intégré à des sur-ensembles, jusqu'à l'environnement complet. Peter Schmuckermaier, de la division allemande de Wind River Systems (noyaux temps, outils logiciels), participe aux spécifications d'Autosar. Il voit, dans ce nouveau paradigme, « un fantastique moyen d'augmenter la fiabilité du logiciel et donc la sécurité des véhicules ».

On imagine aisément que les fabricants d'outils de test et de diagnostic se frottent les mains. Ils ne seront plus tenus de créer et de maintenir des dizaines de produits dédiés, mais libres de proposer une boîte à outils générique sans doute plus performante.

Etas, via sa filiale LiveDevice, commercialisera les premiers outils estampillés Autosar dès l'an prochain. De plus, la standardisation favorise l'abstraction puisqu'elle réduit le nombre de présupposés. Autosar va donc donner libre cours au prototypage rapide : on ne code pas une application, on la décrit avec des diagrammes fonctionnels régis par des équations mathématiques comme sous MatLab et SimuLink. Cette application virtuelle, on peut la faire vivre dans un environnement totalement indépendant du véhicule où le logiciel sera in fine implémenté. Mieux, l'intégrateur (le constructeur ou l'équipementier) peut juger de l'interaction entre plusieurs fonctions du véhicule uniquement en observant le comportement de ces "logiciels fantômes". Et comme il faut bien, tôt ou tard, en finir par des "zéro" et des "un", ces environnements de prototypage rapide s'interfaceront à de puissants générateurs de codes, a priori moins sujets à l'erreur que des humains.

Comment va s'effectuer la montée en puissance d'Autosar ? Graduellement, bien sûr. De même que FlexRay, le réseau haut débit dédié à l'automobile (voir IT n° 870) ne va pas détrôner en un seul jour le bus CAN, Autosar va certainement faire son nid dans les très gros logiciels, à commencer par le contrôle moteur et le contrôle de stabilité châssis. « Ce sera d'autant plus simple que si la plupart des petits calculateurs fonctionnent plutôt comme des automates séquenceurs, ceux du contrôle moteur tournent déjà avec un Operating System temps réel et respectent une séparation des couches logicielles. Ce ne sera vraisemblablement pas un énorme travail que de les mettre à la norme Autosar », remarque Peter Bauer, d'Infineon. En revanche, la pénétration d'Autosar sera bien plus longue - sous la pression énorme du coût - pour les petites fonctions de carrosserie où le logiciel et la mémoire sont réduits à l'anorexie.

Une connectique économe et fiable

Qu'en est-il, d'ailleurs, du coût d'Autosar ? Si, comme on l'a vu, les coûts de R&D vont sans doute baisser, ceux d'implémentation (c'est-à-dire hardware compris) risquent de s'envoler ! Car structurer rigoureusement le logiciel revient souvent à en décupler le volume. Par conséquent, réquisitionner plus de puissance de calcul, typiquement des puces 32 bits, réclame plus de mémoire... Jean Chikly, président d'Etas France, fait une réponse... prudente ! « Si on plaquait Autosar sur un véhicule actuel, ce serait très cher... Mais il faut imaginer que toute l'architecture électronique va être revisitée dans la perspective d'Autosar. Et là, on peut avoir de bonne surprises. » Peter Schmuckermaier (Wind River Systems) escompte, par exemple, que le nombre de processeurs équipant un véhicule, jusqu'alors en pleine inflation, soit ramené à une poignée seulement. De son côté, Georg Sobczyk, de Delphi, estime qu'Autosar est un non-sens en deçà de puces 16 bits. Ce phénomène de rationalisation, dû au logiciel distribué, ira de pair avec une connectique économe et fiable.

"AVEC AUTOSAR, LES ÉQUIPEMENTIERS GÉRERONT PLUS INTELLIGEMMENT LEUR CODE LOGICIEL. EN REVANCHE, CE STANDARD VA FORTEMENT DURCIR LA COMPÉTITION. "

GEORG SOBCZYK

RESPONSABLE DE L'INGÉNIERIE AVANCÉE POUR L'ÉLECTRONIQUE DE SÉCURITÉ, DELPHI ALLEMAGNE

POURQUOI AUTOSAR ?

- Aujourd'hui, 32 % des pannes sont associées au logiciel et à l'électronique (German Automobile Association) - En 2010, 90 % des innovations dans l'automobile seront tirées par l'électronique (German Automobile Association) - En 2015, les systèmes embarqués représenteront 60 % des coûts de R&D dans le secteur automobile (IBM)

CE QUI VA CHANGER

- Chez les constructeurs, l'effet escompté est une baisse des coûts de développement, un contrôle plus strict du logiciel (fonctionnalité et fiabilité), un plus grand choix de fournisseurs. - Les équipementiers vont tabler sur la pérennité de leurs grandes fonctions : contrôle moteur, ABS, climatisation, etc. Celles-ci seront en partie libérées des choix techniques de chaque constructeur. On peut s'attendre à un partenariat accru entre équipementiers. - Pour les entreprises de logiciels, Autosar aura l'effet "standard" d'ouvrir complètement le marché. On va assister à l'explosion d'outils génériques très puissants.

LE CONSORTIUMIl est classiquement fait de trois cercles.

- Dans le saint des saints, les BMW, DaimlerChrysler, Ford, General Motors, Opel, Volkswagen, Toyota, PSA-Peugeot-Citroën. Plus Bosch, Continental et Siemens VDO. - Dans le deuxième cercle, les "retardataires" dont Renault et Fiat, le gotha de l'équipement automobile et... de purs informaticiens comme IBM, aux côtés de concepteurs de puces et de spécialistes du logiciel embarqué. - Le troisième cercle rallie une cohorte de membres associés.

L'AUTOMOBILE A TROUVÉ SON "UNIX"

Comme tout Operating System (OS), Autosar interpose un niveau d'abstraction entre le hardware (les processeurs physiques) et les fonctions réalisées. Outre ce découplage des couches basses de l'applicatif, Autosar dispose d'un OS temps réel très puissant (et non plus de simples séquenceurs). Une même unité de calcul encapsulera plusieurs modules logiciels, parfois issus de plusieurs sociétés.

vous lisez un article d'Industries & Technologies N°0873

Découvrir les articles de ce numéro Consultez les archives 2005 d'Industries & Technologies

Bienvenue !

Vous êtes désormais inscrits. Vous recevrez prochainement notre newsletter hebdomadaire Industrie & Technologies

Nous vous recommandons

Composites : sept projets d'exception

Composites : sept projets d'exception

- Voici les heureux gagnants du concours 2006 de l'innovation, organisé chaque année dans le cadre du salon JEC Composites Show.Ils étaient près d'une[…]

01/03/2006 | Perspectives
L'instrumentation passe à Ethernet

L'instrumentation passe à Ethernet

La biométrie enrichit son arsenal

La biométrie enrichit son arsenal

Le livre électronique en quête d'un nouveau départ

Le livre électronique en quête d'un nouveau départ

Plus d'articles