Kode program di dalam mobil

(Publikasi 2009)



Dibutuhkan banyak mikroprosesor untuk memproses 100 juta baris kode untuk menjalankan mobil premium ( 2009 ). Dan akan segera menjadi lebih sulit.

Sistem avionik dalam F-22 Raptor, jet tempur Angkatan Udara AS, terdiri dari sekitar 1,7 juta baris kode. F-35 Joint Strike Fighter, yang diperkenalkan pada 2010, membutuhkan sekitar 5,7 juta baris kode untuk sistem on-board. Dan Boeing 787 Dreamliner yang baru membutuhkan sekitar 6,5 juta baris kode program untuk menjalankan sistem peralatan elektronik on-board.

Mengesankan, bukan? Tetapi jika Anda baru saja membeli mobil premium, mungkin berisi sekitar 100 juta baris kode. Demikian kata Manfred Broy, seorang profesor ilmu komputer di Technical University of Munich, seorang ahli terkemuka pada perangkat lunak otomotif. Semua perangkat lunak ini beroperasi pada 70-100 unit kontrol elektronik ( ECU ) berbasis mikroprosesor yang didistribusikan di seluruh mobil Anda.

Alfred Katzenbach, direktur manajemen teknologi informasi di Daimler, mengatakan bahwa sistem navigasi saat ini pada Mercedes-Benz S-Class membutuhkan lebih dari 20 juta baris kode. Mobil itu mengandung ECU hampir sebanyak Airbus A380 baru (tidak termasuk sistem hiburan di atas kapal). Perangkat lunak dalam mobil akan tumbuh tidak hanya dalam jumlah. Kompleksitas perangkat lunak setiap kali meningkat semakin banyak. Pada akhir tahun lalu, perusahaan riset Frost & Sullivan menghitung bahwa untuk mesin dalam waktu dekat 200 hingga 300 juta baris kode akan diperlukan.

Bahkan di mobil anggaran sekarang ada 30-50 ECU dibangun ke tubuh, pintu, dashboard, atap, bagasi, kursi. Mereka dapat ditemukan hampir di mana saja. Itu semua tergantung pada imajinasi desainer mobil. Ini berarti bahwa sebagian besar mobil baru memproses puluhan juta baris kode program, mengendalikan semuanya mulai dari rem hingga volume radio.



“Mobil tidak lagi hanya baterai, distributor atau alternator dan karburator; mereka sangat modern dalam kompleksitasnya, ”kata Thomas Little, seorang profesor teknik elektro di Boston University of Massachusetts. Thomas sedang mengembangkan sistem transportasi cerdas. "Dengan tujuan menghemat energi, mengurangi [emisi] dan meningkatkan keselamatan, kami juga telah memperkenalkan elektronik."

Baru-baru ini saya mengalami kesulitan ini pada diri saya sendiri. Tahun lalu saya membeli mobil baru dan kagum ketika saya membuka manual pengguna. Itu 500 halaman. 200 halaman lainnya menjelaskan pengoperasian sistem GPS dan radio. Salah satu fitur baru yang diiklankan adalah peningkatan pada bagian sarung tangan, tetapi ukuran mungkin ditunjukkan di suatu tempat di dalam manual tanpa akhir.

Mobil baru saya datang dengan airbag depan dan samping. Puluhan sensor menyediakan data pengontrol airbag elektronik. Sensor-sensor ini harus bekerja selama bertahun-tahun pada suhu berapa pun - baik di cuaca beku parah di Minnesota maupun di bawah terik matahari musim panas di Arizona.

Sebagian besar waktu, sistem airbag hanya memonitor kondisi mobil. Tetapi kadang kantung udara dipicu, katakanlah, karena tabrakan beberapa kendaraan. Dalam hal ini, perangkat lunak dalam ECU yang mengontrol penyebarannya memiliki 15 hingga 40 milidetik untuk menentukan airbag mana yang diaktifkan dan dalam urutan mana, kata Broy.

Dalam waktu dekat, menurut Broy, sistem kontrol airbag tidak hanya akan menggunakan informasi tentang kemungkinan tabrakan. Sebagai contoh, BMW memiliki banyak model 2009 dilengkapi dengan BMW Assist. Sistem ini menghitung "risiko cedera serius" berdasarkan informasi yang diterima dari pengontrol airbag kendaraan dan ECU lainnya. Layanan darurat menerima informasi tidak hanya tentang tempat kecelakaan, tetapi juga tentang kemungkinan cedera serius pada penumpang.

Jumlah perangkat lunak dalam mobil saat ini sangat mencengangkan.
ECU serial pertama dari komputer mikro mobil adalah pengontrol fungsi tunggal. Itu digunakan untuk pengapian elektronik pada tahun 1977 di General Motors di mobil Toronado Oldsmobile. Pada tahun 1978, GM menawarkan untuk menempatkan Cadillac Trip Computer-nya di Cadillac Seville. Komputer itu adalah chip mikroprosesor yang dimodifikasi Motorola 6802. Ini menampilkan informasi tentang kecepatan, bahan bakar, naik dan mesin. Namun, chip melakukan fungsi yang berbeda: GM menggunakannya untuk menguji seberapa baik mikroprosesor dapat mengontrol beberapa fungsi, seperti injeksi bahan bakar, waktu pengapian elektronik dan kontrol jelajah.

Pada 1981, GM menggunakan kontrol mesin berbasis mikroprosesor dalam pembuatan mobil penumpang. Mereka memproses sekitar 50.000 baris kode. Perusahaan mobil lain dengan cepat mengikuti.

Jonas Bereisa, seorang insinyur GM, menulis dalam artikel Transaksi IEEE pada elektronik industri pada tahun 1983 bahwa "pengembangan perangkat lunak akan menjadi faktor paling penting dalam pengembangan produk baru." Dia benar sekali. Broy memperkirakan bahwa lebih dari 80 persen inovasi otomotif berasal dari sistem komputer. Perangkat lunak telah menjadi sumber nilai utama dalam mobil, termasuk daftar harga. Rasio biaya elektronik dan biaya kendaraan sebagai persentase meningkat dari 5 persen pada akhir tahun 1970 menjadi 15 persen pada tahun 2005 (tidak termasuk biaya perakitan akhir).
Hibrida memiliki jumlah perangkat lunak yang diperlukan hanya untuk satu kontrol mesin, hampir dua kali lipat dari mobil standar. Rasio biaya elektronik dan biaya kendaraan di dalamnya mendekati 45 persen. Dalam 10 tahun, menurut beberapa ahli, persentase biaya elektronik dari biaya kendaraan akan meningkat menjadi 50 persen untuk kendaraan biasa dan hingga 80 persen untuk hibrida.

Untuk mobil premium modern, "biaya perangkat lunak dan elektronik dapat mencapai 35-40 persen dari biaya mobil," kata Broy. Pengembangan perangkat lunak menyumbang sekitar 13-15 persen dari biaya ini. Dia mengatakan bahwa jika setiap lini perangkat lunak yang dikembangkan berharga $ 10 - yang sangat kecil - untuk mobil premium, perangkat lunaknya sendiri merupakan investasi bernilai sekitar satu miliar dolar.

John Voelcker, editor IEEE Spectrum, menulis pada April 2007 tentang mobil hybrid GMC Yukon dan transmisi otomatis dua moda. Voelcker mengatakan bahwa "dari semua jam kerja yang dihabiskan untuk menciptakan gearbox mode ganda ... sekitar 70 persen ... digunakan untuk pengembangan perangkat lunak manajemen."

Voelcker mencatat bahwa logika perangkat lunak kontrol menganalisis ratusan data input setiap 10 milidetik, termasuk beban kendaraan, kinerja mesin, parameter baterai dan suhu dalam komponen listrik tegangan tinggi.

Karena kompleksitas kode, masalah keandalan muncul. IBM mengklaim bahwa sekitar 50 persen biaya garansi mobil saat ini terkait dengan elektronik dan perangkat lunak yang disematkannya. Menurut data tahun 2005, pembuat mobil di Amerika Serikat harganya sekitar $ 350 per mobil, dan pembuat mobil Eropa $ 250.

Pada 2005, Toyota menarik 160.000 hybrid Prius 2004 dan beberapa model dimulai pada 2005 karena masalah perangkat lunak - mobil macet atau berhenti tiba-tiba. Waktu yang diperlukan untuk memperbaiki perangkat lunak diperkirakan sekitar 90 menit per kendaraan - sekitar 240.000 jam kerja. Harganya mahal.

Hanya tahun lalu, ada beberapa ulasan mobil yang terkait dengan masalah perangkat lunak. Misalnya, pada Mei 2008, Chrysler menarik 24.535 Jeep Commanders 2006 karena masalah dalam perangkat lunak transmisi otomatis. Kemudian pada bulan Juni, Volkswagen menarik sekitar 4.000 Passat dan Passat Wagons 2008 dan sekitar 2.500 orang Tiguan karena masalah dalam perangkat lunak modul kontrol mesin. Masalah ini dapat menyebabkan peningkatan rpm mesin yang tidak terduga saat AC dihidupkan. Pada bulan November, GM menarik kembali 12.662 dari mobil Cadillac CTS 2009nya karena masalah perangkat lunak dalam sistem deteksi penumpang yang dapat menonaktifkan airbag penumpang yang duduk di depan ketika harus dinyalakan, atau menyalakannya ketika harus dimatikan . Namun demikian, perlu membayar upeti kepada pengembang perangkat lunak otomotif, karena tidak ada begitu banyak ulasan mobil karena perangkat lunak.

Penggunaan perangkat lunak yang lebih luas tidak hanya memengaruhi biaya garansi mobil, tetapi juga mempersulit perbaikan mobil. Lebih mudah bagi perusahaan asuransi untuk menyatakan total kehilangan mobil yang rusak dalam suatu kecelakaan daripada memperbaikinya.

Sangat mudah untuk memahami alasannya. "Mobil premium ini memiliki 2.000 hingga 3.000 fitur unik terkait perangkat lunak," kata Broy. Kemudian mereka digabungkan menjadi 250-300 fungsi yang digunakan oleh pengemudi dan penumpang untuk mengendalikan sistem kendaraan.

Sebagian besar pesawat komersial memiliki firewall antara sistem on-board mission-critical dan on-board sistem hiburan. Dalam mobil, tidak seperti pesawat terbang, ada transmisi informasi yang lebih kompleks antara sistem elektronik yang digunakan untuk mengendalikan mobil dan sistem yang dirancang untuk menghibur pengemudi dan penumpang. Sebuah artikel telah diposting di Wharton Business School di bawah judul "Masalah Mobil: Haruskah Industri Otomotif AS Dicabut?" Beberapa tahun yang lalu, beberapa pengemudi Mercedes menemukan bahwa kursi pengemudi bergeser ketika mereka menekan tombol tertentu; masalahnya adalah tombol itu seharusnya mengendalikan sistem navigasi.

Menurut mantan insinyur otomotif yang saya ajak bicara, sekitar sepertiga dari semua perangkat lunak di mobil hanya ditujukan untuk diagnostik. Tetapi bahkan dengan semua informasi diagnostik ini, mekanik otomatis seringkali tidak dapat menentukan penyebab pasti masalahnya.

Broy mengatakan kepada saya bahwa lebih dari 50 persen ECU yang diganti mekanik dalam mobil secara teknis bebas dari kesalahan: mereka tidak memiliki masalah dengan perangkat keras maupun perangkat lunak. Mekanik mengganti ECU hanya karena mereka tidak dapat memperbaiki mobil sebaliknya.

“Pekerja servis mobil dan pecinta mobil di garasi benar-benar berada dalam realitas ketika perbaikan mobil terlalu rumit dan mahal [untuk mereka],” kata Broy. Diagnosis dan perbaikan jarak jauh dapat membuat mekanik tidak diperlukan untuk banyak tugas.

Menurut Broy, dalam waktu yang tidak terlalu lama, ketika Anda memiliki masalah dengan sistem komputer di mobil, Anda akan pergi ke garasi, di mana mobil Anda akan terhubung ke jaringan. OEM pihak ketiga akan dapat mengunduh data, melakukan analisis, dan kemudian mengunduh patch perangkat lunak.

Menurut Voelcker, dia tidak akan terkejut melihat bahwa sistem on-board seperti BMW Assist, Ford Sync dan GM OnStar mulai secara teratur mentransfer parameter data operasional kembali ke sistem terpusat yang dikendalikan oleh produsen mobil. Dan produsen, pada gilirannya, akan menganalisis data untuk bagian yang melampaui spesifikasi atau untuk perangkat lunak yang perlu diperbarui. Pengemudi akan secara otomatis diberitahu bahwa mobil harus dibawa untuk diperbaiki.

Selain memantau keadaan bagian internal mereka, mobil mulai menganalisis dunia di sekitar mereka. “Kami memasuki era ketika, selain mengetahui apa yang terjadi di dalam mobil, kami menggunakan hal-hal seperti radar untuk mendeteksi keberadaan benda-benda eksternal, laser untuk mengukur jarak di cruise control, dan video dan ultrasound untuk mendeteksi objek di belakang mobil. Anda, kata Little. “Trennya adalah untuk mengambil informasi yang berlaku untuk mobil Anda dan kendaraan lain. Informasi ini kemudian akan digunakan untuk meningkatkan keamanan. Misalnya, mobil di depan Anda akan memberi tahu mobil Anda jika ada es di jalan raya atau jika terjadi kecelakaan.

Little mengatakan: “Kami menyerahkan sebagian kecil kendali sebagai ganti keamanan. Pada titik apa Anda dan saya siap untuk mengatakan: "Bagus. Saya tidak akan mengendarai mobil, biarkan saja.

Tentang penulis

Robert N. Charette adalah editor IEEE Spectrum, seorang "ahli ekologi risiko" yang memproklamirkan diri, yang mengeksplorasi dampak dari konsep perubahan risiko pada teknologi dan masyarakat. Charette juga menulis The Risk Factor dari IEEE Spectrum Online.

Kami melangkah lebih jauh

Manfred Broy dan rekannya menulis artikel lengkap untuk edisi Februari dari Prosiding IEEE berjudul Rekayasa Perangkat Lunak Otomotif pada Februari 2007. Ini mungkin salah satu ulasan terbaik tentang cara mengembangkan dan menggunakan perangkat lunak mobil.

Untuk sudut pandang historis awal yang baik tentang penggunaan perangkat lunak dalam mobil, lihat artikel Jonas Bereisa, yang diterbitkan pada Mei 1983 dalam Transaksi IEEE dalam elektronik industri berjudul " Aplikasi Mikroprosesor dalam Otomotif Elektronik ." Ini menyajikan kronologi yang menarik dari banyak aplikasi komputer mikro yang digunakan dalam mobil dari 1977 hingga 1982.