Eingebettete Computer: Versteckte Leistung im Dienste der Wirtschaft

Eingebettete Computer spielen eine wichtige Rolle als Teil größerer Systeme und tragen dazu bei, Prozesse in Fabriken und Unternehmen intelligenter und effizienter zu gestalten.

Bei eingebetteten Computern handelt es sich im Wesentlichen um kleine Computersysteme, die aus spezieller Hardware und Software bestehen, für bestimmte Zwecke entwickelt wurden und als Teil größerer mechanischer oder elektronischer Geräte installiert werden. In einem eingebetteten Computer sind Verarbeitungseinheiten, Speicher und für die Industrie typische Schnittstellen (wie serielle und VGA), mechanische Komponenten und spezielle Software integriert. Alles in einem kompakten Design, das eine hohe Leistung und eine lange Betriebsdauer gewährleistet. Das Ziel ist es, einen vollständigen PC in einem kleinen, integrationsfähigen Formfaktor zu haben. 

Heutzutage werden eingebettete Computer in allen elektronischen Systemen eingesetzt und können, als das Rückgrat moderner Industrieanlagen bezeichnet werden. 

Vorteile von eingebetteten Computern 

Aufgrund ihrer geringen Größe und ihres effizienten Stromverbrauchs eignen sich eingebettete Computer besonders für den Einsatz in Situationen, in denen Größe, Gewicht oder Stromverbrauch eingeschränkt sind. Diese Lösungen sind weniger wartungsintensiv als Gesamtsysteme und eignen sich aufgrund ihrer Unabhängigkeit optimal für Aufgaben, die wenig oder kein menschliches Eingreifen erfordern, wie es in der Industrie häufig der Fall ist. Aufgrund ihrer Robustheit, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit eignen sie sich besonders für Sektoren wie Fertigung, Logistik, Verkehr und medizinische Elektronik, in denen die Anforderungen an Leistung und Widerstandsfähigkeit aufgrund komplexer Betriebsbedingungen und der Notwendigkeit, Prozesskontinuität und Sicherheit zu gewährleisten, extrem hoch sind. 

Zu den wichtigsten Vorteilen von eingebetteten Computern gehören die folgenden: 

  • HW/SW-Integration in einem Plug&Play-System, das den Entwurf der endgültigen Lösung erheblich beschleunigt und die Markteinführungszeit verkürzt; 
  • Ein robustes Design, das die Funktionalität in Umgebungen mit hohen Temperaturen gewährleistet, auch in lüfterlosen Konfigurationen; 
  • Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeit, elektromagnetische Störungen, Vibrationen und Stöße; 
  • Modularität, die durch den Einsatz von Technologien erreicht wird, die es ermöglichen, E/A und andere Funktionalitäten je nach spezifischen Bedürfnissen oder Einsatzarten zu erweitern; 
  • Skalierbarkeit, die eine einfache Aufrüstung und Anpassung der Systeme an neue Anforderungen ermöglicht. 

Auch aufgrund dieser Eigenschaften spielen eingebettete Computer heute eine Schlüsselrolle im Internet der Dinge (IoT), da sie zunehmend das Herzstück vernetzter Geräte bilden: Durch die Verarbeitung der von Sensoren erfassten Daten unterstützen sie datengesteuerte Entscheidungen, die Innovation und Prozessoptimierung fördern. 

Eine Schlüsselrolle in der Industrie 

In der Industrie werden zunehmend eingebettete Systeme eingesetzt, um die Automatisierung zu erhöhen und die Abläufe zu koordinieren und zu optimieren, um menschliche Fehler zu minimieren und die Genauigkeit zu erhöhen. Dadurch werden nicht nur die Bearbeitungszeiten verkürzt, sondern auch die Produktion und die Qualität der Endprodukte verbessert. 

In der industriellen Automatisierung ermöglichen eingebettete Computer die Steuerung und Koordinierung verschiedener Geräte und Prozesse, indem sie Eingaben von Sensoren empfangen, Daten verarbeiten und Ausgangssignale erzeugen. Die Datenerfassung und -analyse in Echtzeit bietet einen klaren Überblick über die Produktionsleistung und ermöglicht rechtzeitige und gezielte Eingriffe. Praktische Beispiele gibt es unter anderem in den folgenden Bereichen: 

  • Fertigung: Eingebettete Computer können den Betrieb von CNC-Maschinen, Industrierobotern und Fließbändern regeln und koordinieren, indem sie Geschwindigkeit, Timing und Synchronisierung präzise steuern;  
  • Robotik: Sie können die Bewegungen und Aktionen von Robotersystemen in Branchen wie der Automobilherstellung und der Lagerlogistik für spezifische Aufgaben wie Schweißen, Bestücken und Verpacken mit hoher Genauigkeit und Zuverlässigkeit autonom steuern;
  • Energiemanagement: Sie ermöglichen die kontinuierliche Überwachung verschiedener Energieverbrauchsparameter und analysieren die gesammelten Daten, um Muster und Trends zu erkennen und so die Energienutzung in Industrieanlagen zu optimieren;
  • Maschinenüberwachung: Integrierte Sensoren und Schnittstellen ermöglichen die Erfassung und Kontrolle von Echtzeitdaten wie Temperatur, Druck oder Feuchtigkeit. Die Verarbeitung und Analyse dieser Daten mit Algorithmen des maschinellen Lernens (ML) und des Deep Learning (DL) erleichtert die frühzeitige Erkennung von Fehlfunktionen in Produktionsumgebungen, die vorausschauende Wartung und die Qualitätskontrolle zur Aufrechterhaltung hoher Standards in Produktionsprozessen.

Im Allgemeinen sind die Vorteile, die eingebettete Systeme im Bereich der industriellen Automatisierung bieten, folgende: 

  • Optimierung der Prozesse durch Echtzeitüberwachung und -steuerung, die den Unternehmen einen klaren Überblick über die Produktionsleistung verschaffen und rechtzeitige und gezielte Eingriffe ermöglichen; 
  • Verbesserung der Produktivität und Effizienz durch die Automatisierung sich wiederholender Aufgaben, die das Personal von monotonen, geringwertigen Aufgaben befreit, so dass es sich auf strategischere Aufgaben konzentrieren kann; 
  • proaktives Risikomanagement dank fortschrittlicher Technologien wie IoT, ML und KI, die potenzielle Probleme vorhersagen, bevor sie kritisch werden, um Ausfallzeiten zu reduzieren und hohe Sicherheits- und Zuverlässigkeitsstandards zu wahren;  
  • Schaffung neuer Möglichkeiten durch fortschrittliche Datenanalyse, die verborgene Trends und Muster in den Fertigungsdaten erkennt, um umsetzbare Entscheidungen zu erleichtern, die die allgemeine Geschäftsstrategie verbessern. 

Ein umfassendes Angebot für industrielle Systeme 

Im industriellen Bereich ist die Fähigkeit zur Integration komplexer Systeme heute entscheidend, um spezifische Markt- und Unternehmensanforderungen zu erfüllen. SECO verfügt über fundierte Kompetenzen in den Bereichen Systemintegration, Design und Montage von mechanischen Teilen mit integrierter Elektronik. Dazu gehört auch die Herstellung mechanischer Teile mit Technologien wie Spritzguss für Kunststoffelemente, Strangpressen für Aluminiumteile und Druckguss, die eine hohe Qualität der Produkte gewährleisten. 

Die Softwareanpassung ist ein weiteres besonderes Merkmal von SECO. Von der Vorinstallation der Software des Kunden bis hin zur Erstellung von Roots of Trust, um die Sicherheit von IoT-Geräten zu gewährleisten, ist SECO bestrebt, Lösungen anzubieten, die an individuelle Bedürfnisse angepasst werden können. Darüber hinaus gewährleistet die Fähigkeit, kundenspezifische Verkabelungen zu entwickeln, eine effektive Verwaltung der Verbindung aller Geräte in komplexen Systemen, die zahlreiche elektronische Platinen oder Module umfassen. 

Die Integrationsfähigkeit erstreckt sich auch auf Monitore und Touchscreens, die direkt an den Industriemaschinen installiert werden können, um Daten anzuzeigen und Überwachungsaufgaben zu erfüllen. 

SECO bietet einen umfangreichen Katalog an lüfterlosen Embedded Computern auf Basis von Arm- und x86-Architekturen. Diese Standardlösungen bieten einen kosteneffizienten Ansatz für Industrie- und IoT-Anwendungen, der die Entwicklungszeit verkürzt und einen schnellen Einsatz gewährleistet. 

Alle SECO-Embedded-Computer werden mit einem Basis-Betriebssystem geliefert, das für die Interaktion mit der Clea-Software-Suite für das Internet der Dinge (IoT) optimiert ist. Diese ermöglicht den Abruf von Daten von Geräten, die Übertragung der Daten in die Cloud, die Datenanalyse und die Aktivierung von Diensten wie Flottenmanagement und Fernaktualisierungen. Diese umfassende Integration bietet eine End-to-End-Lösung, die den Anforderungen der industriellen Welt gerecht wird.