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Zukaufen oder selbst herstellen?

Risiken bei der Entwicklung drahtloser Embedded-Modems

4. Januar 2011, 13:21 Uhr | Campbell Elder, Technical Manager von Multi-Tech

Entwicklungsteams, die drahtlose Kommunikation in ihre Produkte integrieren wollen, stellen oftmals fest, dass die Kosten eines Embedded-Modems höher sind als die Summe der Bauteilekosten – dabei werden aber etliche kostenträchtige Fallstricke übersehen.

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Die großflächige Versorgung mit drahtlosen Kommunikationssystemen, wie Handy und WLAN, hat sich für die Entwickler von Embedded Systemen als ein Segen erwiesen. Dadurch dass sie auf Technologien aufsetzen, die im Wesentlichen Comsumer-orientiert sind, können Embedded Systeme fast überall auf der Welt hohe Datenraten, niedrige Übertragungskosten und einen zuverlässigen Betrieb gewährleisten.

Während die drahtlose Technologie gemeinsam mit dem Consumer-Bereich genutzt wird, gestaltet sich der Entwicklungsprozess für typische Embedded-Systeme – bei Produktionsmengen, die eher bei einigen Tausend als mehreren Millionen Einheiten liegen – etwas anders. Um bei Embedded-Devices mit niedrigen bis mittleren Stückzahlen eine drahtlose Konnektivität zu ermöglichen, wählen die Entwicklungsteams gewöhnlich einen der beiden folgenden Ansätze:

Integration eines geeigneten HF-Moduls in das System und zusätzliche Komponenten für die benötigten Funktionen, z.B. Steuerung, Spannungsversorgung, Busanbindung, Antenne und Schutzschaltungen. In diesem Bereich werden z.B. häufig die Module von Sierra Wireless, Cinterion und Telit eingesetzt.
Integration eines für das Netzwerk zugelassenen Modems in die Leiterplatte. In diesem Fall beschränkt sich die zusätzliche Entwicklungsarbeit auf eine Anbindung über einen seriellen Bus oder USB. Multi-Tech Systems ist ein bekannter Lieferant für derartige Modems in Embedded-Anwendungen.

Damit steht das Entwicklungsteam vor einer Entscheidung, die auf den ersten Blick wie die übliche Alternative »Zukaufen oder selbst herstellen« aussieht: Die Kosten eines Embedded-Modems sind höher als die Summe der Bauteilekosten. Durch die Einbindung eines drahtlosen Moduls in die Leiterplatte kann das Entwicklungsteam, bei einem typischen Produkt für den Betrieb im Mobiltelefonnetz gegenüber den Kosten für ein kommerzielles Produkt (COTS) beim Material rund 10 bis 20 Dollar einsparen.

Dieser Reduzierung bei den Bauteilekosten müssen aber die Kosten für die Eigenentwicklung eines drahtlosen Modems und dessen Zulassung gegenübergestellt werden. Im Fall eines zellularen Systems kann dies ein langwieriges und kostspieliges Verfahren beinhalten. Ein COTS-Modem eines renommierten Herstellers ist von den Betreibern der Telefonnetzwerke bereits für den weltweiten Einsatz zugelassen. Die Entwicklungs- und Zulassungskosten entstehen zu Beginn, noch bevor das Produkt den Markt erreicht. Es ist eine einfache Aufgabe, den Break-Even-Point zu berechnen: Er entspricht der Anzahl der Einheiten, bei der die niedrigeren Materialkosten des im Haus gefertigten Modems die höheren Entwicklungskosten zu Beginn rechtfertigen. Bei diesen Entwicklungskosten sind nicht nur die Schaltungsentwicklung und die Prototypenkosten, sondern auch die Notwendigkeit der Zulassung durch die Netzbetreiber und die gesetzlich vorgeschriebenen Zertifizierungen zu berücksichtigen. Dabei handelt es sich um ein typisches Szenarium, bei dem der Break-Even-Point bei etwa 6000 bis 7000 Einheiten liegt.

Die Entscheidung, eine Lösung zuzukaufen oder selbst zu entwickeln, ist vorrangig eine kaufmännische und weniger eine technische Frage: Beim Betrieb in einer in hohem Maß genormten Umgebung sollten hinsichtlich der Leistung zwischen einer Lösung auf Modulbasis und einem COTS-Modem kaum Unterschiede auftreten. Die Techniker können den Geschäftsbereichen jedoch dabei helfen, fundierte Entscheidungen zu treffen und insbesondere die Risiken in den Bereichen Entwicklung, Wettbewerb, Marketing und Zulieferkette zu berücksichtigen, die eine einfache Berechnung des Break-Even-Points schnell über den Haufen werfen können.

Natürlich ist es verlockend, Entscheidungen auf der Grundlage bekannter Größen zu treffen: der Bauteile- und Entwicklungskosten, die sich mit hoher Genauigkeit vorhersagen lassen. Im Unterschied dazu sind die oben aufgeführten Risiken und die damit möglicherweise zusammenhängenden Kosten unsicher, und sie entziehen sich einer genauen Berechnung.

Die Entwicklungsteams können jedoch – ausgehend von Annahmen, denen sich eine bestimmte Wahrscheinlichkeit zuordnen lässt – mit einiger Genauigkeit den Rahmen abschätzen, in dem sich diese Kosten bewegen. Dieses Verfahren zur Berechnung der Kosten und des Nutzens ist deutlich robuster als ein Ansatz, bei dem die schwierig zu schätzenden Kosten vollständig außer Acht gelassen werden. Wenn dieses robustere Verfahren eingesetzt wird, kann es vorkommen, dass die Entwicklungsteams zu dem Ergebnis gelangen, dass der tatsächliche Break-Even-Point bei der Frage, ob eine Lösung zugekauft oder selbst gefertigt werden soll, weit über den 7000 Einheiten liegt.