„Embedded Systems“, also fest in die Hardware integrierte, direkt auf Geräten laufende Software, sind in der Welt von Industrie 4.0 und Off-Road Vehicles gefragter denn je. Ohne sie läuft heute nichts mehr – ob Land- oder Baumaschinen, Robotersteuerungen oder Bedienfelder; sie sind das Herzstück, das intelligente Maschinen überhaupt erst möglich macht.
Die Digitalisierung des Produktlebenszyklus gibt den eingebetteten Systemen einen weiteren Schub. Früher musste alles manuell getestet werden. Heute geht das in einem iterativen Feedbackzyklus viel schneller und effizienter. Bei Gofore können wir durch Computersimulationen ein Produkt komplett digital abbilden, bevor es überhaupt in die Produktion geht oder reale Maschinen-Prototypen vorhanden sind. Von Beginn an können wir so Einfluss auf Design und Struktur nehmen und verschiedene Verhaltensweisen am virtuellen Modell testen.
Simultane Entwicklung und virtuelles Testen ohne reale Maschine
Bereits während der Entwicklungsphase simulieren wir digital die Funktionalitäten eines Endproduktes in verschiedenen Soft- und Hardwarekombinationen. Dabei berücksichtigen wir auch die visuelle Darstellung. Wir können virtuell analysieren, wie sich z. B. ein Robotergreifarm verhält und welche kinematischen Bewegungen er ausführt – ohne ihn vorher physisch gebaut zu haben. Das spart vor allem viel Zeit und auch Ressourcen.
Doch damit nicht genug. Auch die produktspezifische Software kann parallel entwickelt werden. Wir tun also so, als wäre das Gerät bereits vorhanden, und entwickeln die entsprechende Softwareumgebung. Das verkürzt die Projektierungszeiten erheblich.
Ihr volles Potenzial entfalten eingebettete Systeme aber erst, wenn viele Szenarien digital verglichen und kombiniert werden können. So ist es uns zum Beispiel möglich, eine Landmaschine virtuell über Felder zu fahren und die Auswirkungen einer neuen Softwarefunktion zu testen. Auf diese Weise haben wir potenzielle Fehler im Blick, bevor sie in der Praxis auftreten. Das verdeutlicht die Möglichkeit, neben einzelnen Komponenten (Unit-Tests) auch komplexe Nutzungsszenarien zu prüfen.
Eingebettete Systeme ermöglichen somit komplexere Funktionalitäten und sorgen für Effizienz und Vernetzung in intelligenten Produkten und optimierten Prozessen.
Moderne Geräte können aus der Ferne gesteuert und überwacht werden, um beispielsweise den Zustand der Bremsen, Verschleißerscheinungen oder den Öldruck zu überprüfen. Es lässt sich nachvollziehen, wann eine Maschine zuletzt benutzt wurde, ob sie einsatzbereit ist und wo sie sich im Fuhrpark befindet. Fehler lassen sich schneller und präziser auch via Remote-Control lokalisieren und entsprechende Serviceroutinen starten.
Die Realisierung intelligenterer Arbeitsabläufe durch Embedded Systems
Aufgrund der zunehmenden Cloud-Anbindung, des Einsatzes künstlicher Intelligenz sowie die Automatisierung von Prozessen wird eine immer spezifischere Anpassung von Arbeitsabläufen an einzelne Anwendungen notwendig. In der Landwirtschaft zum Beispiel verspricht man sich von einer stärkeren Automatisierung genauere Ertragsprognosen und eine umfassendere Dokumentation bei der Feldbestellung.
Bei Baumaschinen ist der Sicherheitsaspekt enorm wichtig. So gibt es beispielsweise virtuelle Wände, die verhindern, dass ein Bagger sich übermäßig dreht und dabei unbeabsichtigt etwas beschädigt oder die Gegenfahrbahn behindert. Derartige Systeme können auch aktiv in das Fahrverhalten eingreifen, um Sicherheitsmaßnahmen, wie einen automatischen Fahrzeugstopp durchzusetzen.
Erweiterte Maschinenintelligenz zur Steigerung der betrieblichen Leistungsfähigkeit
Für immer leistungsfähigere, vernetzte und intelligente Produktionsprozesse sind Embedded Systems daher die Schlüsseltechnologie schlechthin. Im digitalisierten Produktlebenszyklus bieten sie die notwendige Maschinenintelligenz, Kommunikationsfähigkeit und Adaptivität.
Für Maschinenhersteller sind diese technologischen Fortschritte damit von besonderer Bedeutung. Sie können ihre Maschinenparks auf dem neuesten Stand halten, optimieren und individuell an die sich ständig ändernden Marktanforderungen anpassen.
Dominik Nöth / Embedded Software Developer
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