Aceleración de Empresas Tecnológicas

INNO

VACI

ÓN O

RIEN

TADA

PROG

RAMA

SECTOR

COORDINACIÓNDE ELECTRÓNICA

SISTEMAS EMBEBIDOS

INTRODUCCIÓN

OPORTUNIDADES DE NEGOCIOEN EL SUBSECTOR DE ELECTRÓNICA AUTOMOTRIZ

SISTEMAS EMBEBIDOS

Como parte de la estrategia conjunta de la Secretaría de Economía (a través de su Programa Gacela) y de la Fundación México - Estados Unidos para la Ciencia A.C. (FUMEC) para fomentar el desarrollo empresas innovadoras con visión global, se llevó a cabo un estudio de oportuni-dades de negocio en Electrónica Automotriz, específica-mente en el nicho de Sistemas Embebidos, con apoyo de consultores de TechBA Madrid.

En este documento se describen algunas de las principales oportunidades de crecimiento del subsector, además de las líneas tecnológicas de vanguardia y los estándares requeri-dos para una empresa que desee incursionar en el mercado de los sistemas embebidos del sector automotriz.

Los mensajes que encontrarás en este folleto constituyen una invitación a que te acerques a las redes y servicios que estamos construyendo para fortalecer tus estrategias de crecimiento tanto en mercados nacionales como internacio-nales.

Algunos de los mecanismos que están a tu disposición son el Programa de Aceleración Internacional TechBA, los servicios de la Coordinación del Sector Automotriz de FUMEC y el Sistema de Asistencia Tecnológica Empresarial, que te facilitan la incursión en estas nuevas oportunidades y el acceso a apoyos del Programa Gacela.

Para tener acceso al estudio completo, favor de consultar en el portal de FUMEC, www.fumec.org.

SISTEMAS EMBEBIDOSSECTOR

OPORTUNIDADES EN EL MERCADODE SISTEMAS EMBEBIDOS

Para fines de este estudio, un Sistema Embebido (o integrado) es un sistema computarizado especializado que es parte de un dispositivo o máquina mayor, que cumple funciones de monitoreo o control. Típicamente, un sistema integrado está armado en una tarjeta única con un micro-procesador y memoria ROM. En la práctica muchos sistemas que poseen una interfaz digital (relojes, micro-ondas, automóviles) utilizan sistemas embebidos. Algunos sistemas embebidos incluyen un sistema operativo, pero muchos son tan especializados que toda la lógica puede implementarse en un solo programa.

El sector de los sistemas embebidos se ha convertido en unos de los más atractivos debido a su clara vocación de futuro en cualquier ámbito de la sociedad: comunicaciones móviles, tráfico y transporte (aéreo, autopistas), electro-medicina, hogar inteligente, juguetes inteligentes, electrónica en el automóvil… Estadísticas conservadoras estiman que para el año 2010 se doble la inteligencia integrada, llegando hasta los 16 billones de unidades, unos 3 dispositivos por persona en la Tierra; que el crecimiento anual entre 1999-2011 sea de un 10,3%, superior a los previsto para el sector TIC, el más dinámico de todos los sectores industriales. Este impacto es muy elevado y afecta a todos los sectores: doméstico, defensa, automo-ción, medicina, comunicaciones, transporte… sin excepción. Para Kostas Glinos, director del Programa de Sistemas Integrados del Programa Marco de la Unión Europea, las cifras son asombrosas: se estima que más del 90 por ciento de todos los equipos informáticos se encuentran en sistemas integrados y no en sistemas de sobremesa.

En términos de valor de mercado, por ejemplo, sólo el sector automovilístico representa cerca del 5 por ciento del mercado mundial de semiconductores (unos 200,000 millones de euros en 2005).

Mercado de Tecnologías Embebidas 2007 - 2013($ Millones)

2007 2008 2013

120,000

100,000

80,000

60,000

40,000

20,000

Hardware embebido Software embebidoFuente: BCC ResearchCódigo del reporte: IFTO16C, Publicado: Abril 2009, Analista: Anand Joshi

2003 2004 2009

80,000

70,000

60,000

50,000

40,000

30,000

20,000

10,000

Fuente: BCC, Inc

Software embebido

I C embebido

Tableros embebidos

Mercado Global de Sistemas Embebidos 2003 - 2009($ Millones)

Más impresionante aún es la forma en que los sistemas embebidos aumentan el valor de muchos productos. Por ejemplo, los sistemas integrados representan actualmente el 20 por ciento del valor total de un automóvil medio y en 2009 este valor fue del 36 por ciento. Ese mismo año, la electrónica y el software integrados constituyeron el 22 por ciento del valor de los sistemas de automatización industrial, el 41 por ciento de la electrónica de consumo y el 33 por ciento de los equipos médicos. El índice de crecimiento supera actualmente el 10 por ciento anual en todos los sectores de aplicación y se espera que en 2020 haya más de 40,000 millones de chips integrados en todo el mundo.Los retos relativos al diseño de los sistemas integrados cambian constantemente. Entre estos retos destacan los esfuerzos por conseguir más rendimiento, menores costos y tamaños, mejor administración de la complejidad y la conectividad.

Complejidad

Hoy día, un sistema integrado puede constar de cientos de miles de líneas de código de programación. Cada vez más frecuentemente, los productos incluyen sistemas integrados complejos, lo que implica capacidad para integrar mejores prácticas y el desarrollo de plataformas de productos. Conectividad

Actualmente, los sistemas integrados suelen formar parte de redes distribuidas refinadas, esto es, se integran numero-sos dispositivos complejos por medio de buses de campo. La necesidad de conectar diferentes aplicaciones en los sistemas para asegurar la información y los servicios en los dispositivos de campo está impulsando la implantación de tecnologías ICT estándar, como Ethernet y los servicios web.

Utilidad

La interacción del usuario con un dispositivo –desde un panel interno o desde una aplicación de software en el sistema– se ha hecho más compleja. A menudo se ha subestimado la tarea de ocultar esta complejidad al usuario al crear un dispositivo de fácil uso. Entre las tendencias tecnológicas se citan los dispositivos logicos programables, como los PLD y los FPGA (Field Programmable Gate Array), y los sistemas en chip (SoC).

Sistemas en chips programables

Entre las tendencias está la tecnología SoC de sistemas sobre chips (Systems on a Chip). El surgimiento de SoC permite que sistemas extremadamente potentes –hardware y software– se ejecuten en plataformas configurables que contienen todos los bloques funcionales de un sistema integrado: microprocesadores, DSPs, lógica de hardware programable, memoria, procesadores de comunicaciones y controladores de displays, entre otros ejemplos. Otras tendencias son las de los sistemas internos de comunicación inalámbrica y de los dispositivos integrados, interconectados y autoconfigu-rables.

Plataformas programables

Durante los últimos años el diseño se ha concentrado en los SoC complejos y en la reutilización de componentes virtuales, el llamado “diseño basado en plataforma”, una metodología de diseño planificado que reduce el tiempo y el trabajo requeridos –además de los riesgos inherentes– al diseñar y verificar un SoC complejo. Para ello se reutilizan ampliamente combinaciones de hardware y software con propiedad intelectual. Sistemas integrados interconectados

Otro importante aspecto de esta evolución son los sistemas integrados distribuidos, llamados sistemas integrados interconectados para resaltar la infraestructura de interconexión y el protocolo de comunicación.

SISTEMAS EMBEBIDOSSECTOR

Por todos es reconocido que la electrónica ha transformado y sigue transformando el sector del automóvil, y se ha convertido en uno de los principales factores de diferenciación. Debido a la presencia de los micro-procesadores, los fabricantes empezaron a concebir el automóvil como un sistema integrado y no como un conjunto de piezas y sistemas independientes a mediados de los años 90.

Esta nueva filosofía acortó los ciclos de producción de los coches y generó nuevas oportunidades de desarrollo tecnológico e innovación.

Impacto futuro de la electrónica en la tecnología de sistemas claves del coche (Fuente: Bueno, JS, TIERNET, 2005)

Dispositivos lógicos programables

La competitiva industria del automóvil ha obligado a los fabricantes de componentes electrónicos a migrar de microcontroladores y ASICs a matrices de puertas programables (FPGAs). Los dispositivos basados en memorias SRAM volátiles son los más comunes, y también los más económicos de producir, pero necesitan cargar la información del sistema y mantener su configuración en la RAM cada vez que se arrancan.

De acuerdo con el estudio de IVC, en el sector de alta tecnología en la especialidad de sistemas embebidos (HW+SW embebido) los gastos de investigación y desarrollo abarcan del 5% al 16% de una empresa en especialidades como: equipo de redes, defensa y aeronáutica, electrónica de entretenimiento, automoción y autopartes, instalaciones industriales y tecnología médica.

También el estudio realizado por la consultora mexicana OIT en 2009, para desarrollar el Plan de la Red de Sistemas Embebidos, (coordinada por FUMEC), identifica a los campos de ingeniería eléctrica y electrónica de consumo, ingeniería y computación, ingeniería en ciencias de los materiales, ciencias espaciales, robótica, control y automa-tización, sector médico (investigación, diagnostico y tratamiento), como los sectores con mayor concentración de actividad en sistemas embebidos.

LOS SISTEMAS EMBEBIDOS EN LA INDUSTRIA AUTOMOTRIZ

ALTO

ALTOBAJO

BAJOGrado de Cambio Tecnológico

Impacto Negocio

• Tamaño del mercado• Crecimiento del mercado• Sustitución de productos actuales

Áreas deInnovación

FuturaMotor/

propulsión

Panelinstrumentos

ArquitecturaE/E

Sistemaseguridad

Sistemaantirrobo

Sistemafrenos

Infotainment

Sistemadirección

SistemaCalefacción/AC

EscapeSuspensión

Transmisión

Ventanas

Carrocería Limpiaparabrisas

Asientos

Oportunidades para empresas desarrolladoras de sistemas embebidos en el sector automotriz.

Las oportunidades de crecimiento giran en torno a dos grandes clasificaciones: los proveedores tradicionales y los nuevos actores.

En el primer grupo se abordan las actividades de proveeduría, centros de ingeniería y servicios; dentro del grupo de nuevos actores, se involucran centros de I+D, informática, telecomunicaciones y cruce de sistemas embebidos en otras especialidades como diseño electrónico y seguridad.

Aplicaciones de SE para el sector automotriz en Europa.

De acuerdo con IVC (2009), los mayores desarrollos de sistemas embebidos en automoción se encuentran dentro de las siguientes ramas de la especialidad:

• Sistemas de seguridad en el vehículo • Telemática, infoteiment y conectividad. • Body. • Herramientas de diagnóstico para talleres. • Motor• Simulación, testing y validación.• Componentes de software y electrónica.• Software de desarrollo para aplicaciones de producción.• Sistemas de integración electrónica.

Estructura de gastos para SW embebido en industriade alta tecnología

Desarrollo de SW

Promedio de gastosI+D+I

(en % de la facturación)

Desarrollo de HW71%

29%

51%

49%

47%

53%

82%

18%

59%

41%

60%

40%

18% 5% 5% 5% 4.5% 10%

Fuente: The embedded software strategic market intelligence program 2002/2003 from VDC. Thompson databank. BCG.Los gastos de I+D en Tecnología médica fueron estimados al 10% por la fuente

Equipamientode redes

Defensa yaeronáutica

Electrónica deentretenimiento

Automoción ytransportes

Instalacionesindustriales

Tecnologíamédica

100%

90%

80%

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

TIPOLOGÍA DE LAS EMPRESAS

ComponentesServicios Centros de

ingeniería eI+D

SISTEMASEMBEBIDOS

AUTOMOCIÓN

Centros deI+D

Sist.Embebidos deotros sectores

Tele-comunicaciones

ElectrónicaInformática

HWSW FW

MW

Informática

Proveedores tradicionales

Nuevos actores

Fuente: IVC 2009

SISTEMAS EMBEBIDOSSECTOR

PRINCIPALES APLICACIONES DE LOS SISTEMAS EMBEBIDOS EN EUROPA (1)

PRINCIPALES APLICACIONES DE LOS SISTEMAS EMBEBIDOS EN EUROPA (2)

MOTOR

Diesel fuel Management systemValve controlFuel supplySensorsIgnitionElectronic throttle control (ETC)Plug-In connectionsHybrid technologyExhaust emission systemColling systems

TELEMÁTICA, INFOTAINMENT Y CONECTIVIDAD

Car to Home Automation SystemSound SystemsRear Seat Entertainment SystemsDockable Family Entertainment SystemsBluetooth or USB connectorsNavigation Systems with dynamic route guidanceHead-Up displayVoice Control

BODY

Adaptative Front-Lighting SystemDischarge Headlamp SystemSistemas de accesoClimate SeatsSeats SystemsMirror SystemsCustomizable Interior LightingGateway ModulesElectronically Controlled Seat Folding SystemHVOCDefog/Demist SystemsWiper SystemsWindow/Roof MotorsAdvanced suspension systems

SISTEMAS PARA EL AUMENTO DE SEGURIDAD

Active Safety Systems: Increased visibility by lowering H/R using rearview mirror sensorsBraking systems: ABS ESP Traction control Electric park brake EAS Brake-by-wireSteering Electrically powered hydraulic steering Electrically powered steering belt drive Electrically powered steering column drive Speed proportional drive Drive-by-Wire Steer-by-WireSuspension: Active Roll control Driver Assistance Systems: Adaptative cruise control Lane departure system Park assistant Pre crash emergency braking Roll over prevention Night VisionPassive Safety Systems:Anti-whiplash SystemTire Pressure Monitoring System

HERRAMIENTAS DE DIAGNÓSTICO PARA TALLERES

SISTEMAS PARA EL AUMENTO DE SEGURIDAD

Air bag Systems: Frontal Airbag Knee Airbag Side Airbag Curtain Airbag Adaptative Airbag SystemsSeat belt systems Steering wheel systems: Steering wheel with Integrated Microphone Vibrating steering wheel Contactless home systemPedestrian protection system

SIMULATION / TESTING / VALIDATION:

Electromagnetic compatibilityEnviromental WindtunnelVehicle Emissions Testing Diesel/FuelWinter Test and Development SiteFault Tree AnalysisFailure Modes and Effects AnalysisFailure AnalysisHighly Intensive Radiated Field TestingHighly Accelerated Life TestingCalibrationPrototypesEngine & ComponentsHybrid Vehicle Development

METHODS / TECHNOLOGY

Software and electronic components: •Control Algorithm Design: •Model-based control algorithms •Hardware in the loop (HIL) Real Time Simulation •Graphical algorithm design with Matlab/Simulink and ASCET-SD •Bypass and fullpasss Technology

Software Development for Production Applications: •Specification of series algorithms •Verification and Validation •Software Development using Matlab/Simulink and ASCET •Automatic code generation •ML, SIL, HL

Transmission & PowertrainChassis DynamometersIn-Vehicle:Fuel & Lubesest Information ManagementRacingSystem and Driveline AnalysisVehicle Flow DynamicsThermodynamicsDurabilityAutomated Optical & X-ray inspection and n-circuitFlying Probe & Functional TestingTools for Designing and Simulation of embedded software

Elctronics Systems Integration: •Definition, implementation and verification of communication networks •EMC layout and optimization •HIL - Hardware in the Loop Simulation •Automated communication and software verification using HIL technology (displace: ETAS and Vector tools) •Algorithm design with bypass technology (ETK/DPRAM and CCP) •CAN, TTP and FlexRay Bus communication •Graphical algorithm design with Matlab/Simulink and ASCET-SD •FMEAFuente: IVC 2009

ESTÁNDARES REQUERIDOS PARA EMPRESAS QUE DESEEN PARTICIPAR EN MERCADOS EUROPEOS DE SISTEMAS EMBEBIDOS

De acuerdo con IVC, los estándares a tomar en cuenta son los siguientes: • ISO/TS 16949 • AUTOMOTIVE SPICE • CAPABILITY MATURITY MODEL INTEGRATION (CMMI) • NORMAS QS 9000 • VDA 6.2 • ISO 14001 • MODELO EFQM DE EXCELENCIA

A su vez, hay que considerar las principales líneas tecnológicas que se empatan dentro del estándar AUTOSAR en Europa y con la normalización requerida por proveedores de sistemas operativos, diagnosticos, infoteiment y multi-media, diseño de software y protocolos de comunicación.

SISTEMAS EMBEBIDOSSECTOR

Las principales tendencias tecnológicas se alinean a los estándares de Autosar

Normalización en:

Relación entre proveedores

Sistemas operativos

Diagnóstico

Infotainment y multimedia

Diseño de software

Protocolos de comunicación

AUTOSARAUTomotiveOpenSystemARchitecture

MSR - Manufacturer Supplier relationship

OSEK/VDX - “Open Systems and their Interfacesfor the Electronics in Motor Vehicles”

ASAM/ODX

MOST Media Oriented System

HIS - Hersteller Initiative software

FlexRay

LIN - Local interconnect network

PROGRAMAS DE FUMEC PARA APOYAREL CRECIMIENTO DE TU EMPRESA

Las Coordinaciones Sectoriales de FUMEC articulan programas en nichos estratégicos que representan una oportunidad para que México desarrolle empresas relacionadas con industrias emergentes de alto potencial. Para ello, identifican y perfilan empresas que pueden desarrollarse dentro de estos nichos y colaboran con expertos y con instituciones de apoyo nacionales e internacionales, para armar mecanismos y redes que permitan desarrollar talento especializado, generar innovación, incubar nuevas compañías, fortalecer a las existentes y monitorear en forma sistemática capacidades, tendencias, oportunidades y retos.

Es un programa conjunto de la Secretaría de Economía y de FUMEC, cuyo objetivo es llevar a compañías tecnológicas mexicanas exitosas a mercados globales, facilitando su interacción con ecosistemas interna-cionales para generar ventas, alianzas estratégicas y atracción de inversión. Actualmente la Red TechBA cuenta con 5 aceleradoras en Estados Unidos (Silicon Valley, Austin, Arizona, Michigan y Seattle), dos sedes en Canadá (Vancouver y Montreal) y una en España (Madrid).

El Sistema de Asistencia Tecnológica Empresarial (SATE) es un programa con apoyo de la Secretaría de Economía y gobiernos y organizaciones estatales que busca: ayudar a empresas de alto potencial para que que instrumenten su estrategia de crecimiento basada en innovación. El SATE se apoya en las coordinaciones sectoriales para ayudar a que cada empresa desarrolle su estrategia de migración hacia el nuevo nicho; cuenta con herramientas de diagnóstico y planeación, así como de articulación con actores locales, nacionales o internacionales, con objeto de fortalecer la capacidad de la empresa para operar en mercados en crecimiento, con mejores productos y servicios y con mejores modelos y prácticas de negocio.

COORDINACIONESSECTORIALES

Proveedoresde servicios Corporaciones

Clientes Beta

Redestecnológicas

Mentoresempresariales

Analistas

Inversionistas

Canales dedistribución y

mercado

Socios

UniversidadesECOSISTEMAS INTERNACIONALES

Clusterstecnológicos

Incubadoras

Universidades

MercadosRegionalesMecanismos

de�nanciamiento

Sistemas Regionalesde Innovación

Programas estratégicos(Microsistemas, automotriz,

electrónica, etc.)

Corporaciones

ECOSISTEMAS NACIONALES

Conectando ecosistemas

FUMEC ha integrado varios programas de apoyo a empresas innovadoras que pueden apoyar la migración de tu empresa hacia nuevas áreas de oportunidad:

INNO

VACI

ÓN O

RIEN

TADA

PROG

RAM

A