KI als Wegbereiter

Software wichtiger denn je

21. April 2022, 9:30 Uhr | Tobias Schlichtmeier
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Die Teilnehmer des Markt&Technik-Forums »Embedded-Systeme« Mitte März.
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Künstliche Intelligenz findet ihren Einsatz in immer mehr Applikationen in der Industrie. Jedoch fehlt es oft noch am nötigen Know-how, um Projekte zielgerichtet umsetzen zu können. Software-Entwickler sind gefragt wie nie – es ist jedoch weiterhin möglich, sich über die Hardware zu differenzieren.

Künstliche Intelligenz (KI) dringt in immer mehr Applikationen in der Industrie vor. Hierbei findet KI ein breites Einsatzfeld, von der Forschung über das Entwickeln von Algorithmen bis hin zu anwendungsbezogenen Systemen. Jedoch gibt es noch viel zu tun für die Embedded-Unternehmen, denn viele Projekte stecken noch in den Kinderschuhen. »Ein großer Teil unserer Applikationen ist bereits mit KI-Funktionen ausgestattet«, erklärt Dirk Finstel, Associate Vice President Embedded IoT Europe bei Advantech. Beim Unternehmen aus Taiwan begann man zunächst mit Image Processing in der Automation, gerade der Einzelhandel habe aufgrund der Pandemie von KI profitiert. Zum Beispiel in Form von Gesichtserkennung zur Analyse des Kundenverhaltens, so Finstel. »Wir setzen bei unserem Produktportfolio inzwischen auf Nvidia als Partner, nachdem Projekte mit Intel gescheitert sind.«

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Ina Schindler, MicroSys: »Wir möchten den Menschen ein komfortableres Arbeiten ermöglichen.«
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KI-Projekte im Aufwind, Ressourcen fehlen

Auch Microsys Electronics designt System-on-Modules zunehmend mit KI-Rechenleistung ein. »Wir setzen auf NXP Semiconductors als Gold-Partner und adaptieren deren Automotive-CPUs für unsere Industrie-Applikationen«, berichtet Ina Schindler, Co-Geschäftsführerin des Unternehmens aus Sauerlach bei München. »Hierbei setzen wir stark auf funktionale Sicherheit. Wir möchten den Menschen ein komfortableres Arbeiten ermöglichen, beispielsweise im Bereich der Nutzfahrzeuge wie Baumaschinen oder Landwirtschaft – ‚Smart Farming’ als Stichwort genannt.«

Auf einem anderen Level, dem des Distributors, vorwiegend von Embedded-Industrie-PCs, ist Compmall tätig. »Für uns ist Graphics Processing Unit (GPU) Computing der Enabler von KI-Applikationen«, berichtet Geschäftsführer Albin Markwardt. Man habe spannende Projekte mit Forschungsunternehmen in Deutschland gestartet, zum Beispiel, um Zustände von Gleisbetten im Schienenverkehr zu analysieren, berichtet er. Vorausschauende Wartung sei zudem in vielen anderen Branchen im Aufwind, denkt Markwardt. »Wir beobachten ebenfalls, dass Kunden solche Projekte mehr und mehr nachfragen, und designen erste Applikationen ein«, bestätigt Ina Schindler.

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Christian Eder, Congatec: »Bei COM-HPC haben wir sehr schnell einen Design Guide aufgesetzt und sogar bereits veröffentlicht.«
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»Auch bei uns ist KI ein sehr großes Thema«, erklärt Martin Steger, Geschäftsführer bei iesy. »Allerdings ist der Support, den wir außerhalb des Bereitstellens von Hardware leisten können, sehr begrenzt. Eine unserer Hauptaufgaben ist es, mehr Aufmerksamkeit bei großen Unternehmen zu bekommen und in den nächsten ein bis drei Jahren ein stabiles Produktportfolio aufzubauen.«

Dass KI bereits in allen Bereichen der Technik angekommen ist, kann ebenfalls Christian Eder, Director Marketing bei Congatec, bestätigen. »Wir können die nötigen Hardware-Plattformen bereitstellen, die für das Ausführen von KI-Inferenzen nötig ist.« Jedoch sei es herausfordernd, die Inferenzen zu erzeugen und große Datenmengen zu verarbeiten, so Eder. Als Schlagwort nennt er »Sparse Modeling« – mit diesem KI-Modell lassen sich mit geringer Rechenleistung einfache Modelle erzeugen, die dann weiter verfeinert werden können, so Eder.

Schwierig sei es zudem, als Unternehmen KI-Leistung richtig zu skalieren, meint Dirk Finstel. Hierzu würden oft die nötigen Software-Entwickler fehlen, sie seien am Markt lediglich schwer zu finden. »Wir haben aus dem Grund früh begonnen, eigene Teams für den KI-Markt aufzustellen und Software Services anzubieten. Dennoch haben wir beispielsweise im letzten Jahr drei Mitarbeiter an Microsoft verloren.«

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Martin Steger, iesy: »Mit Open Source lassen sich Supportkosten reduzieren, Vertrauen aufbauen sowie einfacher Entwickler akquirieren.«
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Entwickeln von Applikationen herausfordernd

Für Congatec sei die Anwendungsentwicklung noch kein Thema, jedoch steige der Support Level stetig an, berichtet Christian Eder. Das bestätigt Dirk Finstel und begründet: »Die Applikationsentwickler der Unternehmen wollen mit den eigentlichen KI-Modellen nichts zu tun haben.« Aus dem Grund würden viele Firmen vortrainierte Modelle bereitstellen; diese müsse man jedoch erst noch adaptieren.

»Wir müssen dem Kunden die Vorteile einer KI-Implementierung offenlegen«, denkt Peter Müller, Vice President Productline Modules bei Kontron. »Lediglich so können wir KI-Projekte erfolgreich umsetzen.« Als oberstes Ziel müsse man immer den Einspareffekt hervorheben. Viele Projekte seien mit der aktuellen CPU-Performance noch nicht umsetzbar, mahnt Dirk Finstel an. Es sei nicht mehr länger so, dass jede CPU-Generation neue Kunden akquiriere, man müsse immer den aktuellen Mehrwert der neuen Generation darlegen. Peter Müller unterstreicht das: »Wir setzen darauf, dass sich der CPU-Markt zunehmend differenziert. Viele Hersteller setzen verstärkt auf GPUs oder Neural Processing Units (NPUs). Kontron arbeitet aktuell stark mit dem Chip-Hersteller Hailo zusammen, die sehr viel Erfahrung im KI-Business mitbringen.«

Viel Bewegung auf dem CPU-Markt sieht ebenfalls Christian Eder. »Die Chip-Hersteller implementieren Software-Pakete on top, mit denen wir gut starten können. Allerdings befürchte ich, dass Unternehmen viele existierende Applikationen einfach mit KI-Funktionen ausrüsten und neu vermarkten. Herausfordernd ist, von der Hardware bis zur Hypervisor-Technik alles auf einer Plattform zu implementieren.« Congatec arbeite hier eng mit Real-Time Systems zusammen. »Das Schöne ist die Modularität«, findet auch Ina Schindler. Microsys biete seinen Kunden mit Modul, Carrier Board, Layerscape-CPU und zusätzlich dem Hailo-8-KI-Chip eine Plattform, die unterschiedliche Märkte bedient.

»Jetzt ist die optimale Zeit, in das Thema KI zu investieren«, meint Stefanie Kölbl, Geschäftsbereichsleiterin TQ Embedded bei der TQ-Group. »Wir nutzen KI zum Beispiel für unsere Fertigungsplanung. Hiermit können wir die Dynamik, die mit Stornierungen und Umverteilungen bei Lieferungen einhergeht, bestmöglich abfedern.« Ebenfalls habe die TQ-Group stark in den Aufbau von KI-Teams investiert und derzeit etwa 60 Software-Entwickler am Standort beschäftigt. Gerade mit Tool Kits unterschiedlicher Hersteller seien verschiedene Implementierungen möglich. Kölbl meint, die Hardware sei vorhanden – die Software sowie einen »lebenden« KI-Algorithmus aufzusetzen sei sehr gut möglich. Es sei essenziell, Kunden beim Implementieren der Software zu unterstützen.

Differenzierung über Software oder Hardware?

»Unternehmen, die sich mit Software befassen, werden erfolgreicher sein«, unterstreicht Peter Müller. Viel hänge jedoch von der Beratung eines Kunden ab, meint er. »Wir möchten künftig nicht nur Hardware und ein Standard-Software-Produkt anbieten, sondern mit unserem »SUSiEtec« Framework ebenso individuelle Software-Applikationen ermöglichen.« Um hier Umsatz zu generieren und Projekte schneller umsetzen zu können, müsse man eigenes Know-how aufbauen sowie Partner wie Hailo suchen, die mehrere Jahre Erfahrung im Umgang mit KI haben. Speziell für das Entwickeln von komplexen KI-Algorithmen seien Spezialisten gefragt – dieses Know-how sei in den eigenen Unternehmen meist noch nicht vorhanden, pflichtet Christian Eder bei. Das Aufbauen solcher Dienste sei zudem sehr schwierig, weshalb Unternehmen weiterhin auf Dienstleister angewiesen seien, so Eder weiter.

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Stefanie Kölbl, TQ-Group: »Jetzt ist die optimale Zeit, in das Thema KI zu investieren.«
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»Uns spielt die Differenzierung insofern in die Karten, als wir die über Modularität und ein Baukastenprinzip anbieten«, erklärt Albin Markwardt. »So können wir in Summe über 1000 Varianten einer Hardware anbieten. Beispielsweise ein Board, einen Box-PC, verschiedene Baugrößen, jedoch immer mit demselben Core, erweiterbar mit verschiedenen Kommunikationsmodulen von Cincoze.« Microsys Electronics differenziert sich ebenfalls weiterhin über die Hardware und verschiedene CPU-Derivate. Ina Schindler merkt jedoch an, dass zudem eine gewisse Differenzierung über Software gelingen müsse.

»Gerade im x86-Bereich ist über die Jahre ein großes Ökosystem entstanden – hierfür ist entsprechende Software verfügbar. So muss ein Kunde lediglich in die Applikationssoftware investieren«, meint Dirk Finstel. »Ausschließlich mit einem Board-Level-Ansatz können wir kein Geld verdienen; aus dem Grund streben wir den Systemansatz an. Wir konnten viele Projekte nicht umsetzen, weil unsere Kunden keine Ressourcen für die Software-Entwicklung hatten.« Viele Kunden müssen die Hardware austauschen, weil sie keinen Software Support mehr bekommen. Die beste Hardware nütze nichts, wenn der Treiber-Support fehle, meint Christian Eder.

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Dirk Finstel, Advantech: »Es ist sehr schwer, Software-Entwickler für sich zu gewinnen.«
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Software-Entwickler Mangelware

Es sei sehr schwer, Software-Entwickler für sich zu gewinnen, meint Dirk Finstel. Gerade im Zuge der Pandemie seien viele nicht bereit, den Job zu wechseln. »Wir versuchen, unsere eigenen Mitarbeiter weiterzubilden sowie Mitarbeiter aus dem europäischen Ausland zu gewinnen. BIOS-Entwickler kommen vielfach aus Indien oder den USA, zudem versuchen wir von eigenen Standorten in Taiwan Leute zu gewinnen.«

TQ konzentriere sich eher auf Low-Volume-Projekte und sei insgesamt sehr breit aufgestellt, mit guten Wechselmöglichkeiten innerhalb des Unternehmens. Aus dem Grund hat Stefanie Kölbl lediglich geringe Probleme, gute Entwickler für sich zu gewinnen; zudem zähle bei vielen der »Made in Germany«-Gedanke der TQ-Group. »Mit einem großen Teil des Unternehmens im Allgäu finden wir aufgrund der Nähe zum Münchner Umland und der gut aufgestellten Hochschule in Kempten immer noch ausreichend Entwickler, jedoch spüren auch wir die Verknappung im Markt.«

»Wir können sehr gute Mitarbeiter aus Spanien gewinnen«, weiß Christian Eder zu berichten. Dort sei – anders als in Deutschland – erfreulicherweise der Anteil von Frauen in technischen Studiengängen sehr hoch. »Zudem ist es für unsere Entwickler immer schon möglich, im Homeoffice zu arbeiten, was es uns ermöglicht, über Ländergrenzen hinaus zu akquirieren.«

Um Kontrons Software-Kompetenzen auszubauen, wären viel mehr Entwickler nötig, als Kontron gewinnen könne, gibt Peter Müller zu bedenken. »Wir gehen deshalb in der S&T-Gruppe den Weg, Unternehmen in die Gruppe aufzunehmen, die diese Kompetenzen bereits besitzen.« Als Beispiel führt er die jüngste Akquisition von AIS aus Dresden an. Auch Dirk Finstel hält Akquisitionen für nötig: »Aus dem Grund haben wir einen Fond in Höhe von 20 Mio. Euro aufgesetzt«, berichtet er. »So haben wir uns beispielsweise am Startup ‚Edge Impulse’ mit 40 Prozent beteiligt. Nur so konnten wir überhaupt eine signifikante Software-Basis aufbauen.«

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Albin Markwardt, Comp-Mall: »GPU-Computing ist der Enabler von KI-Applikationen.«
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COM-HPC facht Innovationen an

Um sich nicht nur über die Software, sondern ebenfalls weiterhin über Hardware differenzieren zu können, bleiben Standards wie COM Express weiter wichtig. Da COM Express jedoch ursprünglich für PCIe Gen 3 designt wurde, hat der Standard langsam seine Leistungsgrenzen erreicht, denn mittlerweile ist Gen 5 und bald sogar Gen 6 Stand der Technik. Aus dem Grund sei es nötig, die Leistung für das High Performance Computing (HPC) weiter hochzuskalieren, und man begann vor etwa drei Jahren mit ersten Überlegungen zu COM-HPC, berichtet Christian Eder.

»COM-HPC wird COM Express nicht ersetzen, aber Applikationen mit höherer Performance ermöglichen.« Vor gut einem Jahr wurde die Spezifikation für COM-HPC veröffentlicht. Man arbeite sogar schon an einem ersten Update, um Applikationen mit funktionaler Sicherheit besser unterstützen zu können, erklärt Eder. Und weiter: »Im Unterschied zu COM Express haben wir außerdem sehr schnell einen Design Guide aufgesetzt und sogar bereits veröffentlicht. So können Unternehmen mit dem Design von Carrier Boards beginnen. Es steckt sehr viel Arbeit aller Mitglieder der PCI Industrial Computer Manufacturers Group (PICMG) darin.« Zudem erschließe man mit COM-HPC neue Märkte wie Messtechnik oder Kommunikationstechnik, ergänzt Peter Müller. »Auch KI und Edge Computing sind ein weiterer wichtiger Treiber der Technik, denn die Daten sind an der Stelle zu verarbeiten, an der sie anfallen«, meint Christian Eder.

Beide Standards können jedoch noch lange Zeit nebeneinander existieren und werden mit Applikationen ausgefüllt, sind sich Finstel und Müller einig. »Wir sehen deutlich mehr Nachfrage nach COM-HPC als zu Beginn, jedoch bleibt es weiter ein Nischenmarkt, der sich erst noch entwickeln muss«, meint Finstel. Man dürfe nicht unterschätzen, dass viele Kunden Embedded-Applikationen mit Motherboards entwickeln. COM-HPC sei stark für den Rugged-Bereich ausgelegt, dessen Nische sich erst noch finden müsse.

Für den Standard sei es wichtig, sich breit aufzustellen – denn der Trend hin zu kundenspezifischen Entwicklungen (DMS, Design & Manufacturing Services) sei größer denn je. Der DMS-Bereich wachse schneller denn je und sei lukrativer denn je, weiß Finstel. Auch Kontron investiere viel in diesen Bereich, erklärt Peter Müller. »Ich sehe eine große Zukunft in Custom Designs.« Zudem spiele die Nachhaltigkeit beim Thema Custom Design eine Rolle, ergänzt Christian Eder.

Bei TQ decke man den klassischen Server-Bereich bisher nicht ab, meint Stefanie Kölbl. »Wir setzen schon lange auf unsere eigenen Designs, um eine hohe Leistung auf möglichst kleiner Fläche bereitzustellen. Wir sehen, dass die Nachfrage nach dem eigenen Standard deutlich höher ist als zum Beispiel nach SMARC. Zudem legen wir sehr viel Wert auf eine lange Lebensdauer unserer Produkte.« – »Wir designen individuell, folgen keinem Standard und haben hiermit erfolgreich eine Nische gefunden«, stimmt Ina Schindler zu. Albin Markwardt sieht das genauso: »Es gibt verschiedene Welten und somit verschiedene Nischen, so auch für Compmall«, meint er.

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Peter Müller, Kontron: »Unternehmen, die sich mit Software befassen, werden erfolgreicher sein.«
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Open Source wird immer wichtiger

»Beim neuen Standard ‚Open Standard Module’ (OSM) der Standardization Group for embedded Technologies (SGeT) beispielsweise steht der Open-Source-Gedanke im Vordergrund«, meint Martin Steger. Zudem bekomme eine kurze Time to Market immer mehr Gewicht. Open Source bringe viele Vorteile mit sich, betont Steger. »Es ist nicht länger ein Trend, sondern bereits Standard«, meint auch Stefanie Kölbl. Gerade jüngere Ingenieure seien mit Open Source aufgewachsen, stimmt Peter Müller zu. Außerdem werde der Linux-Anteil bei Software-Anwendungen im Allgemeinen immer größer, führt Dirk Finstel an. Gründe dafür seien Langlebigkeit, Update-Fähigkeit sowie Kostenvorteile gegenüber Microsoft.

Wichtig seien zudem das offene Lizenzmodell sowie der starke Support. Bei Closed-Source-Systemen sei immer das eigene Unternehmen am Support beteiligt, bei Open Source könne das der Kunde oft selbst bewerkstelligen. Martin Steger sieht im Wesentlichen drei Punkte, die für Open Source sprechen: »Erstens können wir Support-Kosten reduzieren, zweitens Vertrauen schaffen, da wir alle Infos offenlegen können, und drittens ist es einfacher, Entwickler zu bekommen.« Aus dem Grund wollte iesy von Anfang an OSM nicht selbst im Hause weiterentwickeln, sondern den Standard in die SGeT tragen, um andere Unternehmen daran zu beteiligen. 


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