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Forschung und Entwicklung

Wir entwickeln die Mobilität von morgen

In der ZF-Konzernstrategie "Next Generation Mobility" ist der FuE-Auftrag klar benannt: Für eine saubere, sichere, komfortable und bezahlbare Mobilität zu sorgen – für jedermann und überall. Dazu investierte ZF im vergangenen Jahr insbesondere in die Zukunftsbereiche neue Fahrzeugfunktionen, Software, künstliche Intelligenz und in effiziente, elektrifizierte Antriebssysteme.

Treiber der Mobilität

Um unsere Technologiestrategie umzusetzen, setzen wir bei ZF auf vier Treiber:

Vehicle System & Functions:

Fahrzeuge werden künftig verstärkt durch Systemfunktionen gesteuert. Innerhalb dieses Clusters entwickeln wir die dafür notwendigen Software-Architekturen sowie die Struktur der Systemfunktionen.

Data Handling & Analytics:

Dieses Cluster hat die Aufgabe, nicht nur die Systeme in einem Fahrzeug intelligent zu vernetzen, sondern auch die zuverlässige Kommunikation mit der Verkehrsinfrastruktur sicherzustellen. Dazu gehören auch Plattformen und Algorithmen inklusive künstlicher Intelligenz, um die Daten zu analysieren.

Efficient Energy Conversion:

Hier arbeiten wir an Lösungen, um nicht nur elektrische Energie effizient umzuwandeln und zu speichern, sondern auch an Algorithmen zur optimierten Fahrzeugführung. Im Mittelpunkt stehen effiziente Antriebe sowie ein effizientes Energiemanagement. Einen wichtigen Beitrag hierzu leisten neue Halbleiter, eingesetzt insbesondere in Leistungselektroniken.

Advanced Base Technology:

In diesem Cluster beschäftigen wir uns mit erweiterten Basistechnologien, die komplexe Fahrzeugfunktionen erst ermöglichen. Dazu zählen etwa hochauflösende Sensoren, künstliche Intelligenz oder leistungsstarke zentrale elektronische Steuerungen.

Alles dreht sich um Software

Um individuelle Ansätze für kundenorientierte Software-Lösungen zu entwickeln, hat ZF die offene Software-Plattform "ZF Middleware" vorgestellt und ein Global Software Center eingerichtet. Senior Vice President Research & Development, Innovation & Technology Dr. Dirk Walliser erklärt den neuen Ansatz.

Herr Dr. Walliser, Fahrzeuge unterschieden sich bisher vor allem durch ihre Hardware. Ändert sich das gerade?

Mobilitätsdienste, autonomes Fahren und die Verbindung mit der Cloud sind ohne intelligente Software kaum möglich. Softwarekompetenz wird immer mehr zum Schlüsselfaktor für Innovationen und zum unverzichtbaren Merkmal von Technologieführern.

Das gilt auch für Mobilitäts- und Industrieanwendungen: Voraussetzung für erfolgreiche Produkte ist die Fähigkeit, einzelne Komponenten zu umfassenden Systemen zu vernetzen, die dank Künstlicher Intelligenz und Deep-Learning-Algorithmen eigenständig agieren und lernen. Insofern sprechen wir tatsächlich vom "Software-definierten Fahrzeug".

Dr. Dirk Walliser, Senior Vice President Research & Development, Innovation & Technology

Lesen Sie das vollständige Interview mit Dr. Dirk Walliser

Also wird das Auto zum vielzitierten Smartphone auf Rädern?

Nein, denn auch wenn die Bedienung des Fahrzeugs der eines Smartphones immer mehr gleicht, liegt der Unterschied vor allem in der Art und Anzahl der Hardware-Systeme, die eine Software-Plattform – wie die "ZF Middleware" – intelligent miteinander verbindet und zwar so, dass Menschen oder Güter jederzeit komfortabel und sicher transportiert werden.

Ist diese Software-Plattform ein neues Angebot von ZF?

So ist es. Die "ZF Middleware" ist die neue offene Software-Plattform von ZF, die als Vermittler zwischen dem Betriebssystem eines Fahrzeugrechners und seinen Software-Anwendungen fungiert. Ab 2024 wird sie in Serienfahrzeugen verfügbar sein und die Abstraktion der Computer-Hardware von Software-Anwendungen und die Kommunikation zwischen diesen Anwendungen regeln.

Was haben Ihre Kunden davon?

Entscheidende Vorteile sind die Beschleunigung der Entwicklungsprozesse und reduzierte Komplexität. Heute können Fahrzeuge rund 100 verschiedene Steuergeräte haben, jedes davon mit einer eigenen Software. In Zukunft werden Software-Funktionen auf einem einzigen zentralen System mit wenigen Domain Control Units – beispielsweise für automatisierte Fahrfunktionen – laufen. Mit der "ZF Middleware" können alle Funktionen unabhängig von der Hardware entwickelt und integriert werden. Übrigens können sie während der gesamten Lebenszeit des Fahrzeugs aktualisiert, erweitert oder zusätzlich auf Abruf angeboten werden.

Welche Rolle spielen diese Entwicklungen beim Wandel zur Next Generation Mobility?

Die Gründung des Global Software Center und die "ZF Middleware" unterstreichen unseren Anspruch, einer der weltweit führenden Systemlieferanten für das Software-definierte Auto zu sein. Die Entwicklung ist eng mit jener von Anwendungssoftware für Technologiefelder wie Automatisiertes Fahren, Integrierte Sicherheit, Vehicle Motion Control und Elektromobilität verbunden. Hierfür haben wir in den vergangenen Jahren die Voraussetzungen geschaffen: Dank unserer eigenen skalierbaren Supercomputing-Plattform "ZF ProAI" für Fahrzeuge der nächsten Generation bieten wir traditionellen und neuen Automobilkunden umfassende Systeme aus Software, Computing- und Sensor-Hardware sowie angeschlossener Aktuatorik an. Für neue Digital-Apps baut der "Data Venture Accelerator", ein internationaler Hub für das Data Business, agile Start-Ups. Damit leisten wir einen wichtigen Beitrag für mehr Sicherheit und Effizienz.

Kennzahlen

Mehr Ausgaben für Forschung und Entwicklung im Vergleich zum Vorjahr

Gegenüber 2020 hat ZF die FuE-Ausgaben auf 3,1 Milliarden Euro erhöht (Vorjahr: 2,5 Milliarden Euro). Das entspricht einem Anteil von 8,0 % (Vorjahr: 7,7 %) vom Konzernumsatz.

Zahl der Erfindungsmeldungen gestiegen

Nach einem schwierigen Jahr 2020 konnte ZF die Zahl der Erfindungsmeldungen im Jahr 2021 um 26,2 % auf insgesamt 2.624 steigern. Die Zahl der Patentanmeldungen lag im Jahr 2021 bei 1.862.

Die ZF-Technologiestrategie in Kürze

Im vergangenen Jahr hat ZF weiter daran gearbeitet, seine Technologiestrategie zu verfeinern. Deren Ziel ist, konzernweit weitere Technologielösungen für die Anforderungen der elektrifizierten Mobilität bereitzustellen. Der Prozess in der Technologieentwicklung reicht vom Trendscouting in der Innovationsfabrik über die Technologieevaluierung und die beschleunigte agile Vorentwicklung bis zur Geschäftsanbahnung. All diese Schritte sind eng miteinander verknüpft.

Hohe Priorität haben Digitalisierung und Software-Entwicklung. ZF arbeitet permanent daran, seine Geschäftsmodelle für digitale Produkte und Dienstleistungen sowie für reine Software-Produkte auszubauen. Darüber hinaus investiert der Konzern in den Auf- und Ausbau globaler Zentren für die Kernkompetenzen Software-Entwicklung, künstliche Intelligenz (KI), Cyber Security und System-Entwicklung.

Die fortschreitende Digitalisierung im Produktentstehungsprozess und die Einführung virtueller Validierungsmethoden mit Hilfe digitaler Produktzwillinge unterstützen die F&E-Arbeit.

Kickbox@ZF

Forschung und Entwicklung

Ideengeber finden und fördern

Um langfristig erfolgreich zu sein und die aktuellen Herausforderungen in der Branche zu meistern, bedarf es neben einer klassischen Innovationsstrategie weiterer kreativer Ansätze. ZF nutzt seit Herbst 2021 das Programm Kickbox@ZF um seine Mitarbeiter zu ermutigen, ihre Ideen vorzustellen und sie im Idealfall in neue Produkte und Dienstleistungen umzusetzen.

Technologiefelder

Digitalisierung und Software

Daten werden künftig eine noch wichtigere Rolle spielen. Schließlich ermöglichen die riesigen Mengen an Informationen eine Fülle neuer Funktionen und Geschäftsmodelle. Deshalb arbeitet Corporate F&E intensiv daran, Daten in allen Technologiefeldern zu nutzen. Ein Beispiel hierfür ist das Projekt ADAS.AI. Bei ihm setzten die Entwickler künstliche Intelligenz ein, um die Nutzungseffizienz von Testdaten signifikant zu erhöhen.

Mit der "ZF Middleware" hat der Technologiekonzern eine zentrale Software-Plattform für das Software-definierte Auto geschaffen. Die Middleware fungiert als Dienstleister für alle Software-Anwendungen und ermöglicht den Datenaustausch zwischen ihnen.

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Automatisiertes Fahren

Bei der Einführung vollautomatisierter und autonomer Fahrfunktionen kommt dem Testen und Absichern von Fahrzeugsystemen eine Schlüsselrolle zu. Im Markt werden diejenigen OEMs und Zulieferer einen Wettbewerbsvorteil haben, die den Prozess der Verifikation und Validierung zeit- und kosteneffizient innerhalb der gesetzlichen Vorgaben beherrschen. Deshalb entwickelt ZF innerhalb des vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Projekts „V&V Methoden“ zusammen mit namhaften deutschen OEMs und Hochschulen eine Systematik für den praxistauglichen Sicherheitsnachweis für automatisierte Fahrzeuge.

Nach der erfolgreichen Entwicklung von Advanced Driver Assistance Systemen ADAS.AI für die Transformation von Kamerabildern nutzt das Unternehmen im Projekt „RADAR.AI“ künstliche Intelligenz für die Transformation von Radarsignalen.

Die Fahrassistenzsysteme für Nutzfahrzeuge reduzieren auf dem Betriebshof die Unfallgefahr sowie den Personal- und Zeitaufwand. Zum Einsatz in hochautomatisierten Lkw entwickelt ZF den Zentralrechner ProAI RoboThink für ein vollautomatisiertes Level-4-System.

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Elektromobilität

Um die Reichweite reiner Elektrofahrzeuge zu erhöhen, fokussieren wir uns darauf, den Wirkungsgrad des Antriebs zu erhöhen. Wir arbeiten intensiv daran, die genutzten Technologien zu verbessern, beispielsweise durch Einsatz von Wide-Band-Gap-Halbleitern oder von neuen Kühlverfahren. Weitere Verbesserungen schaffen wir durch intelligente Optimierung des Gesamtsystems (Antrieb, Bremse, Fahrwerk, Fahrstrategie). Berechnungen und erste Versuche haben gezeigt, dass Energieeinsparungen von etwa 15 Prozent realistisch sind.

Für Nutzfahrzeuge entwickeln wir einen neuen modularen E-Baukasten für Zentral- und Achsantriebe. Unser elektrifizierter eTrailer erhielt den CLEPA Innovation Award 2020 in der Kategorie „Umwelt“. Der Auflieger mit integrierter E-Achse verwandelt einen herkömmlichen Lkw mit Verbrennungsmotor in ein Hybridfahrzeug. Diese Innovation kann zu einer Kraftstoffersparnis von bis zu 16 Prozent führen, auf der Langstrecke von bis zu 7 Prozent.

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Vehicle Motion Control

ZF hat seine Steuerungs-App cubiX weiterentwickelt, die auf einer zentralen Steuerungseinheit läuft. cubiX vernetzt und steuert alle Längs-, Quer- und vertikaldynamischen Systeme im Fahrzeug an (Lenkungssystem, Bremssystem, etc.). Es ist somit ein „Vehicle Motion Control Coordinator“.

Unsere Software-Plattform ADOPT (Autonomous Driving Open Platform Technology) zeichnet KI-basierte Daten auf und wandelt diese unmittelbar in präzise Anweisungen für die Aktuatoren um. So vereinen wir das Know-how im Bereich autonomes Fahren mit der künstlichen Intelligenz.

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Integrierte Sicherheit

Die integrierte Fahrzeugsicherheit verknüpft die aktive mit der passiven Sicherheitstechnik. Damit lässt sich weit mehr erreichen, als dies jede der beiden Disziplinen einzeln kann. Die Verbesserung der integrierten Fahrzeugsicherheit geht Hand in Hand mit der Entwicklung des autonomen und automatisierten Fahrens. Fortschritte in der Sicherheitstechnik mit immer leistungsfähigeren elektronischen Steuergeräten sowie mit Sensorik zur Überwachung der Fahrzeugumgebung und des Fahrzeuginnenraums bilden die Grundlage für immer mehr halb- und vollautomatische Fahrfunktionen.

Integrierte Sicherheit erhöht den Komfort und unterstützt den Fahrer mit einfach zu bedienenden Assistenzsystemen sowie Funktionen wie der Gesundheitsüberwachung der Fahrzeuginsassen. In kritischen Fahrsituationen kann die Technik assistieren und die Insassen schützen.

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zf als arbeitgeber

„Es ist einfach schön, an einem sinnhaften, innovativen Produkt zu arbeiten. Ich finde es toll, gemeinsam die Zukunft der E-Mobility aktiv zu gestalten!"

Morteza Djebeli-Sinaki, arbeitet als Software- und Funktionsentwickler im Bereich E-Mobility an Anwendungen vom Pedelec bis zu großen Nutzfahrzeugen.

Kreativität und Relevanz

Als ein weltweit führender Technologiekonzern arbeiten wir an der Mobilität von morgen. Mit unseren Produkten wollen wir das Ziel einer Mobilität ohne Unfälle und Emissionen erreichen. Unsere Innovationskraft verbindet klassischen Maschinenbau mit der digitalen Welt.

Dynamik und Internationalität

In einer sich rasch wandelnden Welt reagieren wir schnell und flexibel und gestalten so die Zukunftstrends der Mobilität.

Chancen und Wachstum

Als global attraktiver Arbeitgeber bietet ZF seinen Mitarbeitern vielfältige internationale Einsatzmöglichkeiten. Unsere finanzielle Unabhängigkeit ermöglicht es uns, auch in Zukunft die richtigen Investitionen in Forschung & Entwicklung zu tätigen.

Verlässlichkeit und Partnerschaft

Konstruktives Feedback, teamorientiertes Handeln und gegenseitiger Respekt sind die Leitlinien unserer Arbeit. Wir fördern durch leistungsbasierte und strukturierte Entwicklung.

Aktuelle Veröffentlichungen

Download Geschäftsbericht 2021

Lässt sich die Zukunft programmieren? Software wird in der Mobilitätsindustrie zu einem entscheidenden Erfolgsfaktor, nicht nur für ZF. Weil das Automobil immer stärker durch Software definiert wird, stellt das Unternehmen das Thema zunehmend in den Fokus seines Denkens und Handelns. Da wundert es kaum, dass auch der Geschäftsbericht Software optisch wie inhaltlich transportiert. Im PDF finden Sie alle wichtigen Daten und Fakten zum Jahresabschluss 2021 zum Herunterladen.

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