Cos'è un veicolo software-defined?

I veicoli software-defined sono la prossima evoluzione del settore automobilistico. Tradizionalmente, le funzioni del veicolo erano legate a componenti fisici e sistemi integrati con una flessibilità limitata. Gli SDV si basano invece su piattaforme di calcolo centralizzate e architetture software modulari. Questi sistemi consentono aggiornamenti over-the-air (OTA), in cui le case automobilistiche possono fornire nuove caratteristiche, aggiornamenti e miglioramenti delle prestazioni e della sicurezza tramite software, spesso da remoto.

Questa modernizzazione consente agli SDV di evolversi dopo l'acquisto, proprio come gli smartphone. Un veicolo potrebbe migliorare la navigazione, migliorare l'efficienza energetica o persino migliorare le modalità di guida solo attraverso gli aggiornamenti del software del veicolo, senza dover recarsi in una concessionaria. Queste funzionalità consentono inoltre agli autisti di personalizzare i propri veicoli e abbonarsi a funzionalità su richiesta, dai sistemi avanzati di assistenza alla guida agli aggiornamenti per l'intrattenimento in auto.

La ricerca IBM prevede che il 90% di tutte le innovazioni relative ai veicoli sarà costituito da software nel 2030.¹ E il 75% dei dirigenti del settore automobilistico prevede che l'esperienza software-defined sarà il fulcro del valore del marchio entro il 2035.²

Una parte fondamentale di questa trasformazione è la riduzione o l'eliminazione di molte unità di controllo elettronico (ECU) indipendenti. Le ECU sono piccoli computer che tradizionalmente controllavano le singole funzioni del veicolo come la frenata, la fasatura del motore o il climatizzatore. Per decenni, le case automobilistiche hanno aggiunto più ECU per supportare nuove funzionalità. Alcuni veicoli ne avevano più di 100.

Oggi molte di esse vengono sostituite da computer centrali più potenti, in grado di gestire più sistemi contemporaneamente. Ciò riduce la complessità e consente ai sistemi del veicolo di lavorare insieme in modo più fluido. Supporta anche innovazioni come la guida autonoma, la manutenzione predittiva e l'integrazione dei dati in tempo reale con cloud service.

Gli SDV, i veicoli connessi e i veicoli autonomi sono strettamente correlati ma non sono la stessa cosa.

I veicoli connessi sono auto dotate di accesso a Internet e comunicazione Vehicle to Everything (V2X). La comunicazione V2X consente loro di condividere dati con altri veicoli, infrastrutture stradali e sistemi esterni (ad esempio, un sistema di pagamento dei pedaggi o un'app mobile) e il cloud. Si prevede che entro il 2027 saranno in servizio oltre 327 milioni di veicoli connessi.³

La loro connettività può aiutare a ridurre gli incidenti e migliorare il flusso del traffico. Sia gli SDV che i veicoli connessi si basano su funzioni basate su software, dati in tempo reale e cloud integration.

Anche la maggior parte degli SDV moderni utilizza la comunicazione V2X, quindi la differenza tra questi e i veicoli connessi è minima. I veicoli connessi danno priorità alla comunicazione esterna, mentre gli SDV si basano su un'architettura software interna che aggiorna le funzioni principali tramite aggiornamenti OTA. In altre parole, tutti gli SDV sono connessi, ma non tutti i veicoli connessi sono SDV.

I veicoli autonomi utilizzano sensori, telecamere e software avanzati per rilevare l'ambiente circostante e guidare da soli senza input umano. Questa capacità è possibile solo all'interno di un framework SDV, che utilizza l'informatica centralizzata per gestire i sistemi del veicolo. Quindi, anche se non tutti gli SDV sono autonomi, tutti i veicoli autonomi sono SDV, poiché gli SDV forniscono la base software necessaria per l'autonomia.

Gli SDV sono anche complementari all'ascesa dei veicoli elettrici, perché entrambi sottolineano l'efficienza, la connettività e la riduzione dell'impatto ambientale.

Il modello di veicolo software-defined (SDV) segna un cambiamento radicale nel modo in cui le automobili vengono progettate, costruite e vissute. Oggi le case automobilistiche operano più come aziende di software, con i veicoli che funzionano come una piattaforma dinamica e aggiornabile. Tesla è stata pioniera di questo modello, dimostrando come gli aggiornamenti basati sul software possano sbloccare nuove fonti di reddito e costruire la fedeltà al marchio.

Gli OEM (Original Equipment Manufacturer) stanno spostando la loro attenzione dall'ingegneria meccanica all'innovazione digitale. Questo nuovo approccio rimodella le aspettative e sblocca modelli di business basati sul software, non solo sull'hardware.

Gli SDV spostano il valore centrale di un veicolo dalle sue parti meccaniche al software che può essere migliorato nel tempo. Caratteristiche, prestazioni e persino la conformità alle nuove normative automobilistiche possono essere aggiunte o aggiornate in remoto, senza modificare i componenti. Questa capacità può estendere la vita utile di un veicolo e mantenerlo attuale più a lungo.

Gli SDV svolgono anche un ruolo centrale nel progresso della sicurezza, dell'automazione e della connettività. La loro architettura di veicolo basata su software consente caratteristiche come sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS), funzionalità di guida autonoma e comunicazione V2X.

Anche il processo di sviluppo di SDV è più veloce e flessibile. Gli ingegneri possono utilizzare la virtualizzazione (tecnologia che consente la creazione di ambienti virtuali) e la simulazione per testare il software in ambienti digitali prima che venga creato qualsiasi hardware. Ciò riduce tempi, costi e rischi, in modo simile a come funziona lo sviluppo del software nel settore tecnologico.

In definitiva, gli SDV non sono solo auto moderne. Si tratta di piattaforme intelligenti in grado di crescere e adattarsi, consentendo un trasporto più sicuro, intelligente e sostenibile.

Le caratteristiche chiave degli SDV ridefiniscono cosa possono fare i veicoli e come vengono progettati, gestiti e monetizzati. Ecco alcuni esempi:

Gli SDV consolidano le funzioni del veicolo in potenti computer centrali o zonali, sostituendo dozzine di ECU distribuite. Questa architettura consente un trattamento dei dati e un coordinamento più efficienti tra i sistemi.

Il software può essere aggiornato da remoto per migliorare le prestazioni del veicolo, correggere bug, aggiungere funzionalità o aumentare la sicurezza senza richiedere una visita di assistenza.

Gli SDV utilizzano piattaforme software modulari disaccoppiate dall'hardware, che consentono aggiornamenti più semplici, una maggiore durata dei veicoli e una distribuzione flessibile delle caratteristiche.

Gli SDV utilizzano uno stack che in genere include un sistema operativo integrato (come QNX o Linux), middleware, framework di applicazioni e app rivolte all'utente. Questi sistemi e strumenti sono tutti progettati per essere aggiornabili.

Gli SDV utilizzano la virtualizzazione per isolare le funzioni critiche (come le caratteristiche di sicurezza) da quelle non critiche (come i sistemi di infotainment). Questa separazione migliora la sicurezza e aiuta a garantire che i problemi in un sistema non influiscano sugli altri.

Gli SDV sono progettati per comunicare in tempo reale con servizi basati su cloud, da veicolo a infrastruttura (V2I), da veicolo ad altri veicoli (V2V) e con dispositivi mobili. Questa connettività consente servizi come la navigazione in tempo reale, la diagnostica remota e il routing intelligente.

Il 79% dei dirigenti degli OEM del settore automobilistico si aspetta che i propri sforzi in materia di SDV progrediscano nei prossimi tre anni. Il 76% ritiene che l'intelligenza artificiale (AI) sia destinata a contribuire a questo progresso.⁴ Il machine learning e l'AI sono integrati per la fusione dei sensori in tempo reale (combinando i dati di più sensori per prendere decisioni rapide e accurate). L'AI supporta anche la manutenzione predittiva, la personalizzazione e le funzioni di guida autonoma: casi d'uso che supportano il suo ruolo crescente nelle piattaforme dei veicoli moderni.

Molti SDV consentono agli utenti di acquistare o abbonarsi a funzionalità post-vendita, come il cruise control avanzato, i sedili riscaldati o le modalità prestazioni. Oggi, i ricavi legati al digitale e al software rappresentano il 15% del fatturato totale del settore automobilistico. Questa quota dovrebbe aumentare drasticamente fino al 51% entro il 2035.⁴

Con la loro architettura centralizzata e il controllo basato su software, gli SDV sono più adatti a supportare ADAS, funzionalità di guida autonoma e standard di sicurezza in evoluzione.

Grazie alla loro connettività, gli SDV sono dotati di funzionalità di sicurezza integrate per proteggerli dalle minacce. Queste funzionalità includono l'avvio sicuro (in cui il server avvia solo software affidabile), la comunicazione crittografata, il monitoraggio in tempo reale e i sistemi di rilevamento delle intrusioni. L'86% dei dirigenti del settore automobilistico concorda sul fatto che sicurezza, garanzia e fiducia sono attributi del marchio che differenziano le loro organizzazioni.³

Le case automobilistiche possono prolungare la vita utile di un veicolo evolvendolo continuamente attraverso il software, contribuendo a ridurre gli sprechi e supportando gli obiettivi di sostenibilità.

Le piattaforme SDV utilizzano la virtualizzazione, gli strumenti di simulazione e l'AI generativa nel settore automobilistico per esplorare alternative di progettazione, simulare casi limite e supportare la convalida del sistema prima della creazione di prototipi fisici.

Le auto moderne non sono più solo macchine, sono computer rotanti. Ma il modo in cui questi computer sono organizzati è cambiato radicalmente.

Nei veicoli tradizionali, ogni funzione principale aveva un piccolo computer dedicato, una ECU. Una ECU poteva gestire i freni, un'altra gli airbag, un'altra ancora la radio, e così via. Alcune auto arrivavano ad avere 100 o più ECU. Sebbene questa configurazione permettesse ai costruttori di aggiungere nuove funzionalità nel tempo, rendeva anche i veicoli complessi e pesanti, con chilometri di cablaggi tra tutti questi dispositivi.

Per ridurre la complessità, il settore ha introdotto i controller di dominio. Questi controller funzionano come dei "manager intermedi" che organizzano le ECU correlate per area di responsabilità: un controller di dominio potrebbe gestire tutti i sistemi di assistenza alla guida, mentre un altro si occupa dell'infotainment. Questo approccio ha ridotto il numero di ECU, ma non ha risolto completamente il problema della complessità.

Il prossimo salto significativo sta avvenendo ora: le case automobilistiche stanno passando a computer ad alte prestazioni (HPC) e architetture zonali. Invece di dozzine di ECU sparse, vengono utilizzati alcuni potenti computer centrali (HPC) per eseguire molte funzioni contemporaneamente, come il cervello principale di un'auto. A supporto degli HPC ci sono controller di zona posizionati in diverse aree fisiche del veicolo, che gestiscono sensori e dispositivi locali, quindi trasmettono le informazioni all'HPC centrale. Questi sistemi locali spesso includono radar, telecamere e sensori LIDAR, che forniscono dati ambientali dettagliati all'unità di calcolo centrale del veicolo.

Questo approccio riduce il cablaggio (con conseguente riduzione dei costi e del peso) e rende il sistema dell'auto più facile da gestire. Inoltre, apre la porta agli aggiornamenti OTA, in modo che l'auto possa ricevere nuove funzionalità o correzioni senza dover andare in concessionaria. Questa nuova architettura supporta le tecnologie future come i sistemi di guida autonoma, che richiedono un'elaborazione centralizzata ad alta velocità. Inoltre, consente ai veicoli di partecipare in modo più completo all'Internet of Things (IoT), scambiando dati con i dispositivi, le infrastrutture e i servizi connessi nel loro ambiente. Tutte queste funzionalità sono rese possibili dall'AI e dai recenti progressi nell'elaborazione automobilistica.¹

Proprio come l'hardware delle auto si è evoluto, così si è evoluto il software. Nei veicoli tradizionali, il software che controllava ogni ECU era strettamente legato a quello specifico componente hardware. Cambiarlo o aggiornarlo era difficile e richiedeva molto tempo e spesso richiedeva l'accesso fisico al veicolo.

Per aiutare a gestire questo cambiamento, il settore ha introdotto uno standard chiamato AUTOSAR (AUTomotive Open System ARchitecture). È stato progettato per rendere il software automobilistico più riutilizzabile e coerente tra diversi marchi e fornitori. AUTOSAR ha funzionato bene per le funzioni tradizionali come il controllo del motore o i sistemi di airbag, dove la stabilità e la sicurezza sono critiche e le modifiche sono rare.

Ma i veicoli moderni richiedono una maggiore flessibilità. Caratteristiche come l'assistenza alla guida, gli assistenti vocali di bordo e la cloud necessitano di aggiornamenti frequenti e software più complessi, come quelli presenti su smartphone o server. Quindi il nuovo AUTOSAR Adaptive è stato progettato per funzionare su piattaforme informatiche ad alta potenza, basate su tecnologie familiari come Linux ed Ethernet per consentire servizi più dinamici e in tempo reale. Supporta anche approcci cloud-native, in cui il software è progettato per funzionare facilmente su sistemi connessi e può essere aggiornato o scalato in modo più efficiente.

Guardando ancora più avanti, le case automobilistiche stanno iniziando ad adottare tecniche del settore tecnologico come la containerizzazione. I container sono pacchetti software leggeri che includono tutto il necessario per eseguire un'app, rendendoli facili da testare, aggiornare e implementare. Sono come le app per smartphone: modulari, isolate e aggiornabili senza influire sul resto del sistema. Combinato con potenti API (interfacce che consentono ai componenti software di comunicare tra loro), questo approccio consente ai veicoli di passare da basi di codice rigide e monolitiche a sistemi flessibili basati su microservizi.

Il software nelle automobili si sta evolvendo da qualcosa di statico e lento a qualcosa di agile, intelligente e in continuo miglioramento. È come avere l'esperienza di un app store direttamente sul cruscotto.¹

Gli SDV offrono una serie di benefici che migliorano la sicurezza e le prestazioni e trasformano l'esperienza di guida complessiva.

Connettività continua: le connessioni sempre attive mantengono i veicoli in contatto con i cloud service, gli aggiornamenti di navigazione e i dati sul traffico. Questa connettività migliora l'esperienza di guida e consente una reattività in tempo reale.

Prestazioni ed efficienza migliorate: un software intelligente può mettere a punto le dinamiche di guida, l'utilizzo della batteria e le prestazioni del motore in tempo reale. A seconda delle impostazioni, questa adattabilità può portare a un migliore risparmio di carburante, a una maggiore durata della batteria o a un'esperienza di guida più reattiva.

Innovazione e sviluppo più rapidi: le case automobilistiche possono progettare, testare e implementare il software più velocemente attraverso la virtualizzazione e lo sviluppo modulare. Questa accelerazione riduce i tempi che intercorrono tra l'idea e la realizzazione di una funzionalità nel mondo reale.

Sicurezza migliorata: gli SDV sono dotati di sistemi di sicurezza avanzati, come la frenata d'emergenza, il mantenimento della corsia e la prevenzione delle collisioni. Queste caratteristiche si basano su dati in tempo reale e su un rapido processo decisionale, rendendo le strade più sicure per tutti.

Nuove opportunità di guadagno: i produttori possono generare entrate continue offrendo abbonamenti, aggiornamenti su richiesta o servizi basati su app. Queste offerte trasformano i veicoli in piattaforme a lungo termine, non solo vendite una tantum e sono apprezzate dalle case automobilistiche ma non sempre dai proprietari di auto.

Manutenzione predittiva: gli SDV possono monitorare i propri sistemi e rilevare i problemi prima che diventino gravi. Questo aiuta a ridurre i guasti, a evitare costose riparazioni e a mantenere l'auto senza intoppi.

Esperienza personalizzata: gli autisti possono personalizzare le impostazioni del veicolo in base alle loro preferenze, ad esempio il layout del cruscotto o la loro scelta di intrattenimento in auto. L'auto può anche ricordare profili diversi per autisti diversi.

Aggiornamenti remoti delle funzionalità: proprio come gli smartphone, gli SDV possono ricevere aggiornamenti software via over-the-air. Ciò significa che nuove funzioni, aggiornamenti e miglioramenti possono essere forniti molto tempo dopo che l'auto ha lasciato la fabbrica.

Gli SDV offrono numerosi benefici, ma presentano anche sfide significative. Uno degli ostacoli maggiori è il passaggio dai sistemi meccanici tradizionali alle architetture digitali. Infatti, il 79% dei dirigenti cita la complessità tecnica della separazione dei livelli hardware e software come una sfida.² Altri inconvenienti più specifici non annullano la promessa degli SDV, ma evidenziano la necessità di una progettazione attenta e di una solida governance man mano che il settore si evolve. Questi problemi includono:

Rifiuto dei consumatori sui modelli di monetizzazione: l'accesso in abbonamento a caratteristiche che un tempo erano standard (ad esempio, i sedili riscaldati e il cruise control adattivo) potrebbe frustrare i clienti e danneggiare la percezione del marchio.

Rischi di cybersecurity: con una maggiore connettività, aumenta la vulnerabilità. Gli SDV sono esposti a potenziali attacchi informatici mirati ai controlli dei veicoli, alla privacy dei dati o ai servizi basati su cloud. Richiedono una vigilanza costante e framework di sicurezza avanzati.

Problemi di privacy dei dati e proprietà dei dati: con gli SDV che raccolgono costantemente dati, le preoccupazioni su come tali dati vengono memorizzati, utilizzati e condivisi, in particolare senza il consenso esplicito, pongono domande etiche e normative.

Elevati costi di sviluppo e manutenzione: lo sviluppo, il test e la convalida delle piattaforme SDV sono costosi e richiedono molto tempo. Le funzioni critiche per la sicurezza e gli aggiornamenti dell'infrastruttura over-the-air sono particolarmente complessi.

Maggiore complessità del software: gli SDV spostano il carico di lavoro dalla complessità meccanica a quella software. La gestione di milioni di righe di codice su più sistemi, livelli e fornitori crea sfide di integrazione e aumenta il potenziale di bug o guasti.

Carenza di talenti: il settore automobilistico ora richiede ingegneri del software, specialisti di AI e professionisti di cybersecurity, talenti che si trovano più tradizionalmente nelle aziende tecnologiche. Molte case automobilistiche stanno ancora costruendo questa capacità interna. Il 74% dei dirigenti afferma che la loro cultura basata sulla meccanica è forte e difficile da cambiare. Hanno bisogno di dipendenti esperti sia nello sviluppo di software che nell'ingegneria tradizionale dei veicoli, ma non si aspettano di creare la forza lavoro necessaria per raggiungere i loro obiettivi di prodotto software-defined fino al 2034.²

Ostacoli normativi e legali: l'aggiornamento del comportamento del veicolo tramite software introduce nuove domande legali e normative. Solleva in particolare questioni relative alla responsabilità in caso di incidente, alla proprietà dei dati e alla conformità agli standard di sicurezza in evoluzione.

Problemi di affidabilità con AI e automazione: poiché gli SDV incorporano un processo decisionale basato su AI (ad esempio, per ADAS o guida autonoma), rimangono domande sulla spiegabilità, sulla prevedibilità e su come gestire problemi come gli override di sistema.

Frammentazione della compatibilità dei sistemi: la mancanza di standardizzazione tra piattaforme, sistemi operativi e ambienti cloud all'interno di un ecosistema più ampio può rendere difficile il supporto della compatibilità e della scalabilità tra diversi modelli di veicoli e regioni.

Rischi di gestione degli aggiornamenti: sebbene gli aggiornamenti over-the-air siano convenienti, gli aggiornamenti mal gestiti potrebbero causare guasti del sistema e frustrazione degli utenti.

Il futuro degli SDV è quello in cui l'auto diventa una piattaforma connessa e intelligente, non solo una macchina. Il software modella l'esperienza di guida più dell'hardware. Le auto vengono aggiornate, personalizzate e migliorate attraverso il software, proprio come uno smartphone. Comprare un'auto potrebbe sembrare più come iscriversi a un servizio, con nuove caratteristiche e aggiornamenti forniti nel tempo tramite aggiornamenti OTA.

Mentre questo cambiamento continua, i settori automobilistico e tecnologico sono destinati a sovrapporsi sempre di più. Tecnologie come il cloud computing, l'AI, il 5G e l'edge computing sono pronte a potenziare gli SDV. Le case automobilistiche dovrebbero inoltre fare affidamento su un approccio hybrid cloud che utilizza un mix di sistemi cloud pubblici e privati per gestire i dati, supportare gli aggiornamenti e fornire nuovi servizi. Per stare al passo, gli OEM devono operare più come aziende tecnologiche adottando cicli di sviluppo più rapidi, una forte cybersecurity e sistemi flessibili e modulari.

Si prevede che questa evoluzione trasformerà l'esperienza del cliente. Gli autisti potranno contare su aggiornamenti regolari, supporto remoto e funzionalità personalizzate. Si prevede che i dati in tempo reale consentiranno una manutenzione predittiva, una navigazione più intelligente e impostazioni personalizzate. Con il progredire della tecnologia, è probabile che gli SDV emergano come piattaforma per introdurre e perfezionare tali funzionalità, in particolare nelle aree urbane e nelle flotte di mobilità condivisa.

Gli SDV sono una parte fondamentale della mobilità intelligente. Si collegano ai sistemi di traffico, alle reti energetiche e ai servizi digitali per supportare un trasporto più sicuro, efficiente e sostenibile. Si prevede che questo cambiamento trasformerà non solo il modo in cui guidiamo, ma anche il modo in cui ci muoviamo, possediamo e interagiamo con i veicoli.