Erweiterte Softwareservices vom Hardwarelieferanten?
Die Effizienz entscheidet
Kontron hat beispielhaft zwei ‚Application Ready Platforms‘ für die industrielle Automatisierung vorgestellt, die bereits funktionsvalidierte Hard- und Software-Komponenten von 3S, Altera, Microsoft, Softing, Wind River, Real-Time Systems sowie Linux als Building Blocks beinhalten. Die Installation beinhaltet Produkte von acht Lieferanten einer Wertschöpfungsstufe, die nun aus einer Hand vom Hardwarelieferanten angeboten werden. Das Ziel ist Effizienzsteigerung.
OEM stehen vielfach vor dem Problem, dass sie einen spezifischen Zuschnitt an Software benötigen, der zum einen durch die Applikation bestimmt ist und zum anderen durch die zugrundeliegende applikationsspezifische Hardware. Oft sind mehrere Lieferanten daran beteiligt, die gewünschte Basiskonfiguration zu liefern. Für die vorgestellte Demoapplikation waren es mindestens acht. Für OEMs stellt sich hier die Frage, ob es denn sinnvoll ist, all diese unterschiedlichen Building-Blocks selbst bei den jeweiligen Lieferanten zu beziehen und eigenständig zu konfigurieren. Schon allein das Lieferantenmanagement ist dabei ein wichtiger Zeitfresser-Punkt, denn mit einem Manntag pro Lieferant kommt man per Anno selten hin. Damit verliert man schon fast zwei Wochen an Lieferantenbriefings und Abstimmungen. Noch wichtiger sind aber die Fragen des jeweils zur Applikation passenden Zuschnitts der Lösung sowie die Frage des Lifecycle Managements. Hier stecken enorme Potenziale für Effizienzsteigerungen! Werden die Systeme dazu noch mit Multicore z.B. für Steuerung und Visualisierung ausgelegt, addieren sich dazu Anforderungen, die nicht zwingend zur Kernkompetenz des Entwicklers zählen: Das Aufsetzen eines virtualisierten Systems im Zusammenspiel mit all seinen unterschiedlichen Komponenten. Auch ist es für Prozessvisualisier, die den Feldbus auf ihren Panel-PCs nicht über dedizierte Controller umsetzen wollen, sondern durch zunehmend attraktiver werdende FPGA-Implementierungen, nicht in jedem Fall die Kernkompetenz, diese Funktionen in den FPGA zu implementieren. Es gibt folglich viele Aufgabenstellungen bei der Entwicklung eines Systems, die man auslagern kann. Die vorintegrierten industriellen Demo-Plattformen, die Kontron anbietet, beinhalten alle diese Parameter. So kombinieren sie beispielsweise Visualisierung und Echtzeit-Steuerung auf einer einzigen virtualisierten Hardware inklusive FPGA Funktionen für die Videodatenerkennung und Profinetanbindung. Nun ist es nicht so, dass für die Zusammenstellung einer solchen Lösung einfach nur die Summe der Einzelteile genommen wird und schon läuft alles. In den vorgestellten Lösungen stecken Entwicklungskosten zur softwareseitigen Plattformkonfiguration von knapp 100.000E, allein nur um die Demosysteme zum Laufen zu bekommen. Und hier ist ein wesentlicher Knackpunkt bei der Entscheidung für einen oder acht Lieferanten: Ist die Wertschöpfung, die der Hardwarelieferant mir bieten kann auch eine Leistung, die meine eigenen Entwicklungskosten reduziert? Genau diese Kostenrechnung müssen OEM aufstellen, um zu einer ‚Build or Buy‘ Entscheidung zu kommen. Und am besten kann man das an konkreten Beispielen veranschaulichen, wie beispielsweise an den hier vorgestellten Demosystemen.
Die Systeme im Detail
Das erste der beiden Demosysteme kann beispielsweise als Qualitätskontrollsystem genutzt werden. Es basiert auf einem COM Express basierten FPGA Starterkit mit einem Altera Cyclone IV GX FPGA auf dem Carrierboard inklusive der erforderlichen HSMC-Karten von Altera für die FPGA I/Os. Sowohl die Softing Softwarestacks für Profinet wie auch die unternehmenseigene Video Processing IP sind direkt im FPGA integriert. Zudem wurde über eine Hypervisor von Real-Time Systems das CoDeSys Laufzeitsystem für VxWorks mit virtualisiertem Windows 7 Client aufgespielt. Die beiden Laufzeitsysteme tauschen sich über virtualisiertes Ethernet aus, was die Portierung bisher getrennt betriebener Hardwaresysteme erleichtert, in dem es die vorhandenen Strukturen nachbildet. Über Profinet wurde ein Siemens Simatic ET200S I/O-Knoten mit acht digitalen Eingängen und acht digitalen Ausgängen angeschlossen. Die angesteuerten DC-Motoren führen Motion-Bewegungen durch, wie man sie beispielsweise bei Pick- & Place-Robotern kennt. Das GUI zeigt Kamera-Streams sowie die eigentliche HMI-Applikation. Verarbeitet werden in der Demoapplikation sowohl Sensor- als auch Kameradaten. Die Kameradaten werden zudem im FPGA komplett vorverarbeitet. Signalisiert wird die Anwesenheit eines Gegenstands bzw. eine Störung im weißen Bild. Dies als beispielhafte Vision-Applikation. Passende Standard-Video-Algorithmen wurden applikationsspezifisch integriert, so dass OEMs auch von reduzierten Kosten bei der Softwareintegration profitieren. Kernkompetenz liegt hier folglich in der hardwarenahen FPGA-Implementierung. Das zweite Demosystem basiert auf einem PCIe/104 Embedded Single Board Computer, der ein Multi-Chip Modul mit Intel Atom E6x5CT Prozessor und Altera Arria II GX 65 Programmable Gate Array (FPGA) integriert. Die im FPGA implementierten GPIOs unterstützen einen Not-Aus, einen Entfernungssensor, eine Rundumkennleuchte sowie einen Metalldetektor. Das Demosystem eignet sich beispielsweise für All-in-One Lösungen zur Steuerung und Sicherung von Förderlinien in der Verpackungsindustrie. Der Wind River 1.3 Hypervisor, der die CoDeSys Runtime-Umgebung verwaltet, ist mit Echtzeit-VxWorks 6.8 sowie Linux OS ausgerüstet. Ein abgesetztes Windows HMI ist über Ethernet an das CoDeSys Laufzeitsystem angebunden. Ein Softing Modul für Echtzeit Profinet I/O Implementierungen ist an VxWorks über Profinet gekoppelt. Da dieses Modul auch weitere Industrial Ethernet-Anbindungen unterstützt, sind individuelle Implementierungen für OEM flexibel auslegbar.
Hoher applikationsspezifischer Reifegrad
Die Demosysteme zeigen einen hohen applikationsspezifischen Reifegrad, der für viele OEMs von großem Interesse ist, da die verbauten Komponenten in vielen industriellen Applikationen benötigt werden. Diese Komponenten waren bislang jedoch nicht mit validierter Kompatibilität aus einer Hand lieferbar. Können OEM aber die Erfahrung in der Software-Integration sowie F&E-Kapazitäten hinsichtlich des Zusammenspiels dieser Standardkomponenten von ihrem Lieferanten beziehen, sparen sie wertvolle Zeit bei der Umsetzung ihrer spezifischen Systeme. Attraktiv ist zudem auch das Angebot, solche ‚Application Ready Platforms‘ zusammen mit den jeweiligen Ökosystempartnern konstant weiter zu entwickeln und zu pflegen. OEMs erhalten so ganz automatisch Zugriff auf Upgrades, Patches und zukünftige Innovationen. Wichtig ist dabei nicht, dass die Entwicklungsaufwendungen die oben genannten 100.000E umfassen, was auch der aufwendigen FPGA-Implementierung zu zollen ist. Wichtiger ist vielmehr die Kosteneinsparung im Detail auch bei Standardsoftware. Und auch wenn dadurch Mehrkosten von mehreren Tausend Euro entstehen, steht am Ende der Kostenrechnung in vielen Fällen ein Plus, da Lieferanten solche Leistungen mehrfach erbringen und damit letztendlich deutlich effektiver arbeiten können. Für den OEM-Entwickler bedeutet das letztlich auch hohe Effizienz, da so die Hardwareplattform applikationsfertig integriert geliefert wird. Bei Kontron erhalten OEMs zudem den vollständigen First-Level- und Second-Level-Support für diese Plattformen. Außerdem wird das gesamte Lizenz- und Patch-Management übernommen. Indem OEMs von Unternehmen wie Kontron alles aus einer Hand erhalten, werden sie nach erfolgreicher Spezifizierung und Validierung des Systems auch von dem gesamten administrativen Aufwand befreit. OEM profitieren durch solche ‚Application Ready Platforms‘ von reduzierten Hardwareentwicklungs- und Softwareintegrations-kosten und können sich so ganz auf die Applikationsentwicklung konzentrieren.
