Die embedded world 2019: Ein spannender Blick in unsere digitale Zukunft – von Auflöt-SOMs bis Edge Computer und KI  

 

Die embedded world konnte ihren Ruf als Leitmesse für die weltweite Embedded-Community auch in diesem Jahr wieder eindrucksvoll unter Beweis stellen. Mit aktuellen Entwicklungen rund um AI/KI erzielte die embedded in diesem Jahr sogar ihr zweitbestes Besucherergebnis seit Bestehen – Glückwunsch dafür und danke für drei erlebnisreiche Tage voller faszinierender Einblicke in unsere digitale Zukunft!

 

Die embedded world Conference hat für 2019 das Thema "Embedded Intelligence“ als Schwerpunktthema gewählt. Eine absolut logische Wahl, denn nicht nur die Anbindung an die Hochleistungsrechner in der Cloud, sondern auch die Leistungsfähigkeit von Prozessoren und SoCs (System-on-Chip) im Embedded Bereich, sowie die Verfügbarkeit passender Algorithmen haben so stark zugenommen, bzw. sind so günstig geworden, dass neue Technologien wie künstliche Intelligenz, Machine Learning und Deep Learning in immer mehr Anwendungen zum Einsatz kommen. Damit werden völlig neue Systeme möglich, die eigenständig die Umgebung wahrnehmen, daraus Schlüsse ziehen und teil- oder vollautonom Entscheidungen treffen.

 

Edge Computing: Der Schlüssel für die digitale Transformation

Kontron zeigte sein Spektrum an Hardware, Software und Dienstleistungen unter dem Motto: “Digital Future - From Edge to Cloud - Standard and Custom IoT Solutions” zusammen mit der Kontron Electronics (ehemals exceet electronics) aus Deutschland, Österreich und der Schweiz sowie dem Schwesterunternehmen S&T Technologies im Verbund der S&T Gruppe.

 

Unser Motto kommt nicht aus dem Blauen heraus, denn der Schlüssel für die digitale Transformation liegt in den sogenannten Edge Computern. Diese werden immer leistungsfähiger mit mehr „Embedded Intelligenz“ und übernehmen zunehmend Aufgaben, welche bisher nur in der Cloud möglich waren, wie Analytics, Predictive Maintenance oder KI-Aufgaben wie Machine Learning/Deep Learning oder Object Recognition. Hierzu eignen sich z.B. die auch von Kontron auf verschiedenen Modulen/Boards und Systemen angebotenen Prozessoren der 8. Generation von Intel® Core™ i oder Xeon® Server Class Prozessoren, sowie der AMD Ryzen V1000 mit äußerst hoher GPU-Performance.

 

Mangel an qualifizierten Softwareingenieuren bremst Entwicklungen

AI/KI war DAS Thema der embedded world und an sehr vielen Ständen konnte man vorgefertigte Demos mit Gesichtserkennung oder Anwendungen aus der Industrie bestaunen. Die meisten Demos bei den Ausstellern von Embedded/Edge Computer waren Standarddemos der Hardwarehersteller von Neuralen Network Prozessoren/VPUs, und wenn man konkret nach effizienten Tools und Softwareunterstützung für individuelle Anpassungen fragte, bekam man oft keine Details. Gerade diese Unterstützung ist aber enorm wichtig. Der Grund dafür: Vielen Unternehmen mangelt es an qualifizierten Softwareingenieuren, so dass viele Projekte entweder gar nicht oder nur mit Verspätungen realisiert werden können, was die Wettbewerbsfähigkeit am Markt natürlich stark beeinträchtigt. Kontron kann mit Hilfe des Schwesterunternehmens S&T Technologies kompetente Unterstützung bei der Beratung und der Umsetzung von Softwareprojekten aus einer Hand anbieten.

 

Am Beispiel von KI/Machine Learning sieht dies konkret so aus:

  • Easy Start; vorbereitetes Training Environment aus einem Embedded Server/Industrie-Server zusammen mit entsprechend vorinstallierter Software mit Fokus auf Visual Inspection/Machine Learning -  spart ca. 6 Wochen an Vorbereitungs- und Einarbeitungszeit.
  • Spezielle Hardware-Beschleuniger und Schnittstellen in diesem Umfeld, sodass auch .Net und Java Entwickler damit umgehen können. Anstelle von ca. 2000 Zeilen in C oder C# z.B. auf der Middleware von Intel® OpenVINO™ sind nur noch ca. 5 Befehle in .NET oder JAVA erforderlich für das Programmieren des Inferenzteils.
  • Ganzer Prozess aus einer Hand für die Trainings- und die Inferenzphase bei KI, sodass das Projekt effizient umgesetzt werden kann.

Am Kontron Messestand wurde auf Basis des AI-Plugins für das IoT Software Framework SUSiEtec der S&T Technologies eine Live-Demo über Machine Learning mit der Objekterkennung eines Moduls oder Systems und automatischem Link zum jeweiligen Produkt auf dem Kontron Webshop gezeigt.

 

Neue offene Standards und kompakte Lösungen für die ‚letzte Meile‘ von der Cloud zum Sensor/Aktor

Mit den zukünftigen Anforderungen von KI und auch 5G nach höherer Prozessorleistung, höherer Bandbreite und größeren Speichern steigt auch der Bedarf für einen neuen offenen Standard für die Computer-on-Modules, welcher die bisherigen weit verbreiteten Standards SMARC, Qseven und COM Express® nach oben ergänzt. Seit 2018 arbeiten mehrere Firmen, unter anderem auch Kontron, unter dem Dach der PICMG® Vereinigung an der Spezifikation dieses neuen Standards mit 2 Formfaktoren: Server Type und Embedded Type. Der Server Type unterstützt CPUs bis 125W TDP, höhere Bandbreite mit PCI Express® Gen5, LAN Interfaces bis 100GB, USB 3.2 und bis zu 8 Speicherriegel. Der Embedded Type unterstützt CPUs bis 65W TDP, ebenfalls PCI Express® Gen5 und USB 3.2, sowie High Resolution Graphics Channels, Ethernet mit TSN Support und bis zu 4 Speicherriegel.

 

Auf der anderen Seite werden u.a. zur Umsetzung der „Letzten Meile“ zu den Aktoren-/Sensoren von der IT zur OT im Rahmen von Industrie 4.0 Projekten immer kompaktere und kostengünstigere Edge Computer und IoT Gateways benötigt. Durch neue Arm® basierende SoCs (System-on-Chip) mit integrierten Industrie-I/O Schnittstellen wie digital und analog I/O, PWM, seriellen Schnittstellen und Feldbussen wie CAN bis hin zum zukünftigen Standard TSN für deterministisches Ethernet lassen sich kostengünstige IoT/IIoT Edge Computer und Gateways implementieren. Diese übertragen die Daten in der Feld- oder Controllerebene mittels Ethernet-basierenden Netzen und Standards wie OPC UA und optional TSN, falls die Übertragung derministisch sein soll, bis in die IT und/oder eine On-Premise Cloud. Kontron stellte auf der Messe mit der KBox A-230-LS einen kompakten BoxPC mit Multi-core Architektur und bis zu 6 Gigabit-Ethernet-Ports vor, wobei bis zu 5 Ports TSN-fähig sind, 4 davon über einen integrierten Switch im SoC. Es fallen also keine zusätzlichen Kosten für einen externen Switch an; somit lassen sich kompakte und kostengünstige IoT Systeme/Gateways mit direktem TSN-Anschluss implementieren.

 

Raspberry Pi goes Industry

Der Raspberry Pi war ursprünglich vorrangig dafür gedacht, Einsteigern einen leichten Zugang zu hardwarenaher Programmierung zu verschaffen. Inzwischen ist er aus dem Embedded-Markt kaum noch wegzudenken und wird neben der bisherigen Maker- und Bastlerszene zunehmend auch für Anwendungen z.B. im Industriebereich oder in der Medizintechnik eingesetzt, nachdem für das neue CM3+ Compute Module eine Langzeitverfügbarkeit bis 2026 gilt.

 

Durch die zunehmende Breite an Anwendungen gibt es auch eine stetig zunehmende Unterstützung von Betriebssystemen - in der Zwischenzeit sind es über 40 verschiedene -, welche mehr oder weniger auf bestimmte Anforderungen zurechtgeschnitten sind. Mit dem Release von Codesys V3.5 SP14 wird auch der Funktionsumfang von 'Codesys Control' für SoftSPS Anwendungen erweitert. So ist das Laufzeitsystem nun in einer 64-Bit-Version für alle Arm®/Cortex-basierten Plattformen verfügbar, optional mit Multicore-Unterstützung unter anderem auch für den Raspberry Pi.

 

Kontron hatte über die Kontron Electronics bereits einen SBC mit dem CM3+ Modul im Format von 4.3“ (Diagonale) sowie einem 4.3“ PanelPC im Sortiment. Auf der embedded world stellte Kontron die ‘KBox A-330-RPI’ basierend auf dem langfristig verfügbaren Raspberry Pi Compute Modul CM3+ vor und kann hierdurch den riesigen Softwarepool der Raspberry-Pi-Community nutzen. Das System mit den vier Cortex-A53-Kernen ist kompatibel mit dem Raspberry-Pi 3B+ und wurde um industrielle Features ergänzt. Dazu zählen eine zweite Ethernet-Schnittstelle sowie ein serieller Port, der auch als CAN-Bus konfiguriert werden kann. Für die ‘KBox A-330-RPI’ sichert Kontron eine Verfügbarkeit von mindestens acht Jahren zu.

 

Kompakte Auflöt-SOMs eröffnen neue Einsparpotentiale

ST Microelectronics stellte zur embedded world einen neuen SoC mit dem ST32MP157 mit 3 Prozessorkernen vor, unter anderem mit dem weit verbreiteten Arm®-Cortex-M4 Kern, der bereits seit vielen Jahren in zahlreichen Microcontroller-Anwendungen eingesetzt ist. Die skalierbare, Linux- und Ethernet-fähige Hardware mit umfassenden industriellen I/O Schnittstellen ist prädestiniert für kostengünstige und kompakte industrielle IIOT Edge Computer und Edge Gateway Anwendungen vom Sensor und Aktor bis hin zur Cloud mit nur einem Chip. Kontron stellte mit dieser neuesten Prozessorarchitektur zur Messe bereits ein Auflöt-SOM mit nur 2,54cm x 2,54cm vor, zusammen mit einem SBC als Carrier mit einer Diagonalen von 4.3“, sodass dieser SBC hinter ein 4.3“ Display oder in ein kompaktes Hutschienen-Gehäuse passt.

 

Die SOMs zum Auflöten sind nicht nur kompakter als die Computer-on-Modules (COM), sondern auch kostengünstiger durch den Wegfall von Steckverbindern zwischen dem Modul und dem Carrier. Die SOMs können wie andere Bauelemente maschinengelötet werden; es entfallen Kosten für manuelle Bestückung der Stecker.

 

Bisher gibt es SOMs von verschiedenen Herstellern in unterschiedlichen Ausprägungen, proprietär und angepasst an die verschiedenen SOCs und Prozessoren. Hier wird zunehmend der Ruf nach einem Standard für Auflötmodule - ergänzend zu den bisherigen COM-Standards nach unten - laut, sodass Nutzer die Wahl zwischen verschiedenen Anbietern für Second Source bekommen.

 

Wann dies soweit sein wird, bleibt abzuwarten. Sicher ist jedoch, dass die Welt der IoT/Embedded Computer weiterhin spannend bleibt und wir im Laufe des Jahres an dieser Stelle über die aufkommenden neuen Modulstandards und andere Neuigkeiten berichten werden! Zwischenzeitlich arbeiten wir weiter an unserer digitalen Zukunft – haltet Euch bereit! ????

 

 

 

Titelbild: AdobeStock - © valerybrozhinsky

 

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