Die Aufgaben in der Entwicklung werden immer breiter und vielfältiger. Zusätzlich ist tiefes applikationsspezifisches Know-how nötig, um neue Produkte zu verbessern und sich damit Wettbewerbsvorteile zu sichern oder auszubauen. Entwicklungsabteilungen benötigen daher sowohl Generalisten als auch Spezialisten. Auch Projektleiter stehen vor großen Herausforderungen, da Ressourcen knapp, Zeitpläne eng und neue Themen bezüglich ihrer Komplexität schwer abzuschätzen sind. Kommen neue Technologien und Anforderungen oder aktualisierte Vorschriften hinzu, so steigt das Designrisiko in Bezug auf Zeit, Kosten und Ergebnis.

Das TQ-Dienstleistungsspektrum bietet Unterstützung von der Idee bis zum fertigen Produkt.

Das TQ-Dienstleistungsspektrum bietet Unterstützung von der Idee bis zum fertigen Produkt.TQ-Systems

Im Bereich intelligenter Geräte kommt immer öfter Embedded-PC-Technologie zum Einsatz, um Funktionalität und Bedienkomfort zu erhöhen. Speziell in diesem Themenumfeld ist es entscheidend, zu Beginn eines Projekts die Herangehensweise seitens der Entwicklung und Serienumsetzung zu definieren. Richtige Entscheidungen zu diesem Zeitpunkt senken Zeit- und Geldbedarf und können Entwicklern und Projektleitern im Projektverlauf viel Kopfzerbrechen ersparen.

Die Herausforderung

Der Einsatz von Embedded-Prozessoren ist dank modularer Lösungsansätze viel einfacher als einen Prozessor direkt in sein Design einzufügen. Die immer höheren Frequenzen, verschärften Anforderungen im Schaltungsdesign und Layout sowie die komplexen Zusammenhänge zwischen Hardware, BIOS/UEFI und Software führen dazu, dass eigene Entwicklungen auf Prozessorebene sehr viel Spezialwissen und Erfahrung benötigen. Einerseits ist es deshalb wichtig, dass Schaltungsentwurf, Layout und BIOS-Entwicklung aus einer Hand kommen. Aber auch Know-how im Bereich Mechanik, Thermo-Design und Fertigungstechnik ist notwendig, um ein zuverlässiges Serienprodukt zu entwickeln.

Eckdaten

Make or Buy – die MOB-Frage stellt sich bei jedem neuen Entwicklungsprojekt. Gerade wenn das neue Produkt auch Embedded-Prozessoren benötigt, empfiehlt TQ-Systems einen genauen Blick auf vorgefertigte Module. Die Eigenentwicklung lohnt nur in den wenigsten Fällen; und wenn doch, steuern Dienstleister bewährte und solide Schaltungsteile bei.

Diese Herausforderungen meistern Modulanbieter durch ein Team von Spezialisten. Anwender von Embedded-Modulen können so von jahrelanger Expertise und Designerfahrung profitieren und müssen den steinigen und risikobehafteten Weg nicht selbst gehen. Im Bereich Intel-basierender Lösungen erstreckt sich das Leistungsspektrum bei TQ-Systems von Intels Quark- über Atom- bis hin zu den Core-Prozessoren. Selbst neueste stromsparende Mirco-Server-CPUs von Intel stehen auf der Roadmap, um leistungshungrige Headless-Applikationen mit bis zu 16 Cores abzudecken.

Es geht auch ohne Embedded-Modul

Es gibt unterschiedliche Argumentationen, wieso Entwickler auf den Einsatz eines Embedded-Moduls verzichten. Meist sind diese Vorgaben nur auf den ersten Blick vorteilhaft oder basieren zum Teil auf unzureichenden Informationen und Erfahrungen. Ein Beispiel: Angebliche Kostenvorteile in der Serienproduktion verschwinden, wenn man die Gesamtkosten betrachtet. Nicht nur der immense Aufwand in der Entwicklungs- und Qualifizierungsphase, sondern auch Aufwände zur Produktpflege nehmen hier erheblichen Einfluss über den gesamten Lebenszyklus hinweg. Die hiermit verbundenen Kosten und das Einsparungspotential sind relativ leicht zu eruieren.

COM-Express-Mini-Modul TQMxE38M mit Mainboard MB-COME10-1.

COM-Express-Mini-Modul TQMxE38M mit Mainboard MB-COME10-1.TQ-Systems

Nicht 1:1 in Euros umrechnen lässt sich der Einsatz der eigenen Entwicklungsressourcen. Für eine realistische Betrachtung hilft da auch kein interner Stundensatz. Eigene Entwicklungsressourcen sind extrem wertvoll, denn hier steckt das Spezialwissen zu den Besonderheiten der eigenen Endprodukte. Interne Ressourcen sollten sich daher auf Spezialschaltungsteile, in denen das Kern-Know-how für die jeweilige Endapplikation liegt, konzentrieren können. Schaltungsteile selbst zu entwickeln, die es schon als qualifizierte Komponenten gibt, wie zum Beispiel Prozessordesigns, rauben unnötig Ressourcen. In Hinblick auf Zeit, Kosten und Auslastung ist das nicht zielführend.

Es gibt aber auch zwingende Argumente, die den Einsatz eines Embedded-Moduls verhindern: Meist sind es mechanische Anforderungen, die sich nur mit einem Singleboard-Design erfüllen lassen. Dann stellt sich die Frage nach der effizientesten Vorgehensweise: Das Rad neu erfinden und alles selbst machen oder mit Partnern zusammenarbeiten? Basierend auf den Erfahrungen in der Modulentwicklung sowie vorgefertigten und validierten Schaltungsblöcken können viele Partner auch kundenspezifische Singleboard-Designs realisieren. Der Fokus liegt hier auf einer engen Zusammenarbeit, sodass die Kernkompetenz des Kunden sowie das Embedded-Know-how des Partners zu einem optimalen Ergebnis zusammenfinden.

Dieses IoT-Gateway mit Intel Atom E3800 basiert auf dem modularen Plattformkonzept QSys.

Dieses IoT-Gateway mit Intel Atom E3800 basiert auf dem modularen Plattformkonzept QSys.TQ-Systems

Vom modularen Design zum fertigen Produkt

Ist die Entscheidung für ein modulares Design gefallen, sind weitere Fragen seitens der Entwicklung zu klären. Welche Performance ist nötig? Wie muss man das Prozessor-Modul in die Schaltung einbinden, damit später alles reibungslos funktioniert? Wie sieht das Gesamtkonzept bezüglich Mechanik und Kühlung aus?

Unterstützung bieten Starterkits, um unterschiedliche Prozessor-Varianten auszutesten und Funktionen im Vorfeld zu überprüfen. Aber auch hier gibt es Unterschiede bei den einzelnen Modulherstellern: Die Starterkits von TQ-Systems beispielsweise sind nicht nur als reine Evaluierungsplattform für den Schreibtisch gedacht. Diese als Mini-ITX-Board ausgeführten Kits enthalten serientaugliche Schaltungskomponenten und sind bei Bedarf sogar in der Serienproduktion einsetzbar. Als Plattformkonzept lassen sich auch schnell und mit wenig Aufwand individuelle Box-PCs und Panel-PCs aufbauen. Flexible Erweiterungsmöglichkeiten bieten genügend Spielraum, um eigene Schaltungsteile und Zusatzfunktionen auszutesten und zu implementieren. Auch zu Themen wie Systemintegration geben diese Kits hilfreiche Anregungen.

Mit den Starterkits alleine ist es nicht getan. Technische Betreuung durch die FAEs und Design-Reviews im Zuge eines eigenen Mainboard-Designs helfen, beim Design schneller und sicherer voranzukommen. Darüber hinaus helfen Partner, die sowohl Entwicklung und Prüfmittelbau als auch Produktion hausintern haben, wenn es um Punkte wie fertigungsoptimiertes Design und Prüfbarkeit in der Serie geht. Der Anwender profitiert dabei von einem durchgängigen Erfahrungsschatz, der zur Optimierung der Serienkosten und Sicherstellung der Qualität und Zuverlässigkeit im Feld beiträgt.

Unterstützung bei knappen Ressourcen

Für Projektleiter spielt die Einhaltung von Budget- und Zeitvorgaben eine wichtige Rolle. Dazu müssen sie das Designrisiko minimieren und die Effizienz während der ganzen Entwicklung bis hin zur Serienreife optimieren. Sie sind ist also gut beraten, die Aufgaben mit großem Augenmerk auf Kompetenzen, Verfügbarkeit und Motivation zu verteilen. Nicht nur aufgrund der oft knappen internen Ressourcen ist das eine große Herausforderung. Hier liegt es nahe, externe Partner einzubeziehen. Die können auf vielfältige Weise unterstützen: Die Entwicklung modularer Systeme kann seitens der Hardware, zum Beispiel durch Mainboard-Design, aber auch in Hinblick auf Software, Mechanik und Thermo-Design, unterstützt werden.

Partner wie TQ-Systems verfügen über umfangreiche Entwicklungsteams mit einem breiten Erfahrungsschatz aus unterschiedlichen Branchen wie Industrie, Medizin, Automatisierung, Messtechnik, Luftfahrt oder Energietechnik. Sie decken damit auch Themen wie Zulassungen und branchenspezifische Vorgaben ab. Die enge Zusammenarbeit mit den Fertigungs- und Montagebereichen gewährleistet dabei, dass die Teams bereits während der Entwicklung alle notwendigen Maßnahmen ergreifen, um zuverlässige und preisoptimierte Serienprodukte zu realisieren.

Gemeinsam zum Ziel

Wer kann eine Entwicklung unterstützen, wer passt zum eigenen Unternehmen? Die Zusammenarbeit mit externen Firmen setzt voraus, dass man sich auf den Partner verlassen kann, ein gleiches Verständnis in den alltäglichen Dingen hat und er vor allem das anbietet, was der Kunde braucht. Gerade im Umfeld von Embedded-PC-Applikationen ist dies nicht einfach, wenn man die Vielzahl an Firmen sieht, die unterschiedliche Schwerpunkte und Philosophien verfolgen.

TQ-Systems bietet einen Mix aus validierten Standardkomponenten wie Embedded-Modulen, Mainboards und Plattformkonzepten sowie umfangreiche Entwicklungs- und Fertigungsdienstleistungen. Mit durchdachten Strategien und Dienstleistungen im Bereich Obsolescence Management und Produktpflege sind Projekte mit Anforderungen an langfristiger Verfügbarkeit machbar – weit über die Roadmaps der Silizium-Anbieter hinaus. Damit stehen alle Möglichkeiten der Zusammenarbeit bei Embedded-PC-basierenden Produkten offen, von der Idee bis zur Serie sowie über den kompletten Lebenszyklus hinweg.