Modernisierung der Entwicklung intelligenter Industrieprodukte

Erstausrüster in fast jedem Teil der Industriewelt sehen sich mit der dringenden Anforderung konfrontiert, ihre Vorgehensweise für die Produktentwicklung neu zu konfigurieren. Selbst in der jüngsten Vergangenheit konnte ein lebensfähiges Geschäft auf der Bereitstellung von elektronischen Produkten aufgebaut werden, die unabhängig von Netzwerken waren, wenig oder keine Sicherheitsfunktionalität umfassten und abgesehen von einigen wenigen mechanische Knöpfen oder Hebel wenig Spielraum für die Interaktion und Steuerung der Benutzer boten.

Alle Trends in der Industrie vertreiben die Erstausrüster weg von diesem Modell und in Richtung der Entwicklung von Produkten, die immer mit dem Internet verbunden sind, die verschlüsselte Datenströme an andere Geräte oder einen Cloudserver übermitteln und die immer ein grafikreiches Fenster für den Betrieb bereitstellen, unterstützt durch intuitive Mittel zur Steuerung wie ein Touchscreen und natürliche Spracherkennung.

Dieser Trend hat dramatische Auswirkungen auf die Zusammensetzung der Entwicklungsteams der Erstausrüster und auf deren Verwaltung des Entwicklungsprozesses. Erstausrüster sind zum ersten Mal der Meinung, dass sie Fachwissen in Hard- und Softwarefunktionen wie drahtlose Konnektivität, Verschlüsselung und Authentifizierung, Grafikdisplays und Touchscreens benötigen. Es ist nicht einfach, Designer zu rekrutieren, die zuvor angeeignetes Fachwissen in diesen Bereichen besitzen, und diese in ein bestehendes Entwicklungsteam zu integrieren. Eine weitere Option – bestehende Mitglieder des Designteams mit Kapazitäten in neuen Bereichen auszustatten – nimmt viel Zeit und Investitionen in die Ausbildung und Entwicklung von Fähigkeiten in Anspruch. Die dritte Option ist auf das Know-how von Dritten zurückzugreifen, die über Fachwissen in bestimmten Bereichen verfügen. Es erfordert aber wiederum Zeit, ein vertrauenswürdiges Netzwerk von Dritten mit den erforderlichen Fähigkeiten auswählen.

Jetzt kommt Hilfe für die Lösung dieses Problems aus einer unerwarteten Richtung: dem Komponentenhändler.

Sie ist unerwartet, da die Kernkompetenz der Großhändler in der Regel weder Produktentwicklung noch die Verwaltung von technischen Ressourcen ist. Das Fachwissen der Großhändler lag in der Vergangenheit vor allem in der Lagerung und der Lieferung von Bauteilen und in ihrem Marketing, inklusive der technikgetriebenen Produktbewerbung und dem technischen Support. Diese Funktionen auf Komponentenebene erfordern kein Systementwicklungs-Know-how.

Was also macht einen Großhändler zu einer nützlichen Ressource für die Lösung der heutigen Produktentwicklungsschwierigkeiten?

Funktionale Blöcke in vielen Bereichen der Industrie verbreitet

Das Problem für Erstausrüster ist, dass sie ihr traditionelles Kernprodukt mit einer Anzahl von komplexen neuen Funktionen ergänzen müssen, für die sie zuvor keine Entwicklungskenntnisse benötigt haben. Diese Funktionen umfassen in der Regel:

• Drahtlose Konnektivität – Bluetooth® Low Energy oder Wi-Fi®-Funkgeräte für Kurzwellenkonnektivität, LoRaWAN™, Sigfox oder NB-IoT für Langstreckennetzwerke
• Drahtgebundene Konnektivität – in der Regel Ethernet für Internetkonnektivität oder USB für lokale Verbindungen, sowie industrielle Feldbusse wie Profibus und CAN
• Sicherheit – Authentifizierungs- und kryptografische Funktionen, inklusive Authentifizierungshardware um sensible Informationen oder Datentraffic zu sichern, und Betrugsschutzmaßnahmen um das Gerät selbst, das System und somit die Herstellermarke zu schützen
• Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) – berührungserkennende Benutzereingaben wie ein Touchscreen und Grafikdisplays
• Standardkonforme digitale Stromversorgungen mit hohem Wirkungsgrad, optimierte Leistungsdichte und die Fähigkeit, den Betrieb in Reaktion auf die Betriebsbedingungen zu konfigurieren

Die interessante Eigenschaft all dieser funktionalen Blöcke ist, dass sie für viele Endprodukte und Industriebereiche geläufig sind. Dies bedeutet, dass Dritte, wie zum Beispiel ein Komponentengroßhändler, eine einzelne Designplattform oder ‑vorlage für jede Funktion bieten können, die in Hunderten von verschiedenen Endproduktprototypen verwendet werden könnten.

Dabei können Dritte sich auf Fachkompetenz in diesen gemeinsamen Funktionen verlassen, um die Anwendungsexpertise zu ergänzen, die Endprodukthersteller bereithalten. Das war die Absicht hinter der Entwicklung der Centres of Excellence von Future Electronics – Designlabors, die Spezialisten aus den Bereichen zusammenbringen, die Kunden bei der Entwicklung von Projekten helfen. In einigen Fällen ein Centre of Excellence umfassende Systemdesignunterstützung bieten, um es dem Kunden zu ermöglichen, das Design eines bestimmten funktionalen Blocks schneller und mit reduziertem Entwicklungsrisiko zu implementieren als er es selber könnte.

Future Electronics leitet vier europäische Centres of Excellence:

• Paris, Frankreich – für Sensoren und Konnektivität
• München, Deutschland – für Motorsteuerung und Industriesysteme
• Gdansk, Polen – für embedded systems
• London, Großbritannien – für Leistungselektronik

Das vom Centre of Excellence angebotene Service ermöglicht es Kunden, sich auf ihre Kernkompetenzen zu konzentrieren und neue intelligente Produkte schneller auf den Markt zu bringen, oft mit einer Internetkonnektivitätsoption, bei gleichzeitiger Beseitigung des Entwicklungsrisikos.

Dieser Service beinhaltet die Bereitstellung von funktionsspezifischen Entwicklungsplatinen, die von einem Centre of Excellence designt und hergestellt wurden. Dazu gehören Platinen für:

• Viele Arten von Motoren
• Mensch-Maschine-Schnittstellen und Sensoren
• Wechsel- und Gleichstromversorgungen mit oder ohne Leistungsfaktorkorrektur und Wechselrichter
• Verbindung zum IoT
• Embedded High-end-Rechneroperationen mithilfe von FPGAs

Die Platinen bieten eine beschleunigte Prototypentwicklungsplattform und somit eine anwendungsspezifische Plattform, die leicht modifiziert und angepasst werden kann, um spezifische Anwendungsanforderungen zu erfüllen. Ein Centre of Excellence von Future Electronics ist auch in der Lage, ein Ökosystem zusammenzusetzen, um den Kunden mit qualifizierten Partnern für bestimmte Technologien zusammenzubringen. Diese Partner können IP-Provider, Entwickler von Softwarebausteinen wie Displaygrafiken, professionelle Weiterbildungsanbieter usw. sein.

Selbst wenn es zunächst verwunderlich scheinen mag, dass ein Großhändler die Rolle des Entwicklungsplatinenherstellers übernimmt, so gibt es in der Tat eine gute Basis für seine Eignung. Erstens können die Future-Electronics-Platinen die neuesten Komponente verwenden, welche die besten Funktionen und Leistung haben, da Großhändler bevorzugten Zugang zu Fahrplänen von Komponentenherstellern haben und ein neues Teil in ein Platinendesign integrieren können, bevor das Teil offiziell auf den Markt gebracht wird.

Zweitens kann ein Großhändler sicherstellen, dass jedes Bauteil auf der Platine in Bezug auf Leistung, Verfügbarkeit und Preis optimiert ist. Im Gegensatz zu einem Komponentenhersteller, der eine Evaluierungsplatine mit Teilen aus dem eigenen Portfolio bestückt, kann das Platinendesign des Großhändlers das geeignetste Teil am Markt verwenden. Als Großhändler mit breiter Produktpalette kann Future Electronics aus einer breiten Palette konzessionierter Anbieter wählen, wenn er Komponenten für seine eigenen Platinendesigns wählt.

Drittens kann ein Großhändler die Spezifikation seiner Platine auf eine bestimmte Funktion oder Anwendung ausrichten, wobei eine Evaluierungsplatine eines Komponentenanbieters einen anderen Zweck hat: die Funktionen und Leistung der Hauptkomponente auf die schmeichelhafteste Art und Weise demonstrieren. Zu einer Funktionsplatine gehören daher die verschiedenen analogen und digitalen Peripheriegeräte, Schnittstellen und Software, die in einer Anwendung benötigt werden – Funktionen, die eine kostenoptimierte Evaluierungsplatine eines Herstellers auslässt.

Plattformdesign für Grafikdisplays

Die jüngste Ergänzung des Future-Electronics-Portfolios bei Funktionsplatinen ist die Amber-Plattform für Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMI)-Design. Im Herzen der Amber-Plattform befinden sich drei Displaysteuerungsplatinen, wobei jede auf einem Mikrocontroller mit speziellen Grafikfähigkeiten basiert – die MCUs werden von STMicroelectronics, NXP Semiconductors und Microchip bereitgestellt. Die Steuerungsplatinen steuern ein 4,3″- oder 7″-Flüssigkristalldisplay (LCD) von Tianma, mit oder ohne kapazitive Berührungserkennungsfähigkeit und mit oder ohne Weitwinkelansicht-Fähigkeit.