Schwerpunkte

Embedded-Marktstudie

Wem vertrauen Entwickler?

22. April 2021, 07:00 Uhr   |  Tobias Schlichtmeier

Wem vertrauen Entwickler?
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Im letzten Jahr führte die Fachzeitschrift Elektronik zusammen mit dem Embedded-Spezialisten Advantech eine Marktstudie durch. Ziel war es, die Embedded-Branche umfassend zu beleuchten. Einige Ergebnisse stellt die Markt&Technik hier vor.

Was treibt die Embedded-Branche um? Welche Hersteller von Computer-on-Modules (CoMs) sind führend und auf welche Trends setzen Entwickler? Diese Fragen und einige mehr stellte die Elektronik der Branche im vergangenen Jahr im Zuge einer Leserumfrage. Hierbei wurden die Themengebiete Embedded-Systementwicklung, Industrie-PCs sowie kundenspezifische Designs abgedeckt. Auf welche Hersteller, Formfaktoren und Prozessoren setzen Entwickler also? Wie praktikabel ist es für sie, ihre Entwicklung an Dienstleister auszulagern?

Studie Bild 1
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Bild 1. Herausforderungen bei der Entwicklung eines Embedded-Systems.

Beim Entwickeln von Embedded-Systemen stoßen Entwickler auf unterschiedliche Schwierigkeiten. Die größten Herausforderungen für Entwickler sind das Programmieren, Testen und Implementieren der Software, die richtige Auswahl der Hardware sowie das Einhalten der Projektmanagement-Vorgaben wie Termine, Budgets oder Meilensteine (Bild 1). Auch das Einhalten von Security- und EMV-Vorgaben stellt viele Entwickler vor Probleme. Hingegen scheint das Einhalten von Qualitätsstandards den meisten Entwicklern kaum oder keine Schwierigkeiten zu bereiten.

Projektmanagement

Ausschlaggebend für den Erfolg eines Entwicklungsprojekts ist die Größe eines Projektteams. Bei über der Hälfte der Teilnehmenden ist das Team kleiner als fünf Personen, bei weiteren 30 Prozent sind es zwischen fünf und 15 Personen. Demnach ist ein Entwicklerteam selten größer als 15 Personen. Groß ist dagegen die Projektdauer – ein bis zwei Jahre dauert ein übliches Entwicklungsprojekt. Ein Drittel schafft es in unter einem Jahr zum Projektabschluss. Jedoch gaben viele Entwickler an, ihr Projekt lediglich verspätet zum Abschluss zu bringen.

Gründe dafür sind allerdings oft im Projektmanagement zu finden, zum Beispiel über- oder unterschätzen viele den Aufwand für ein Arbeitspaket. Etwa 40 Prozent sehen jedoch ebenso Schwierigkeiten bei der Software. Das bestätigt die Aussage, die Software sei eine der größten Herausforderungen beim Umsetzen eines Embedded-Projekts. Auch Lieferverzögerungen von Bauteilen oder von Hardware sind vielfach für verspätet abgeschlossene Projekte verantwortlich, ebenso Abstimmungsprobleme im Team.

Studie Bild 2
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Bild 2. Auswahlkriterien für Computer-Module und Single Board Computer.

Kriterien für die Wahl der Module

Für eine schnelle Systementwicklung vertrauen Embedded-Entwickler gerne fertigen Computermodulen oder Single Board Computern (SBCs). Hierbei können sie auf eine große Auswahl an Herstellern, Formfaktoren und Leistungsbereichen zurückgreifen. Deshalb stellte die Elektronik die Frage nach den Auswahlkriterien für CoMs und SBCs. Das Ergebnis: Entwicklern sind Preis, Qualität und Schnittstellen am wichtigsten bei der Wahl der Module. Wichtig sind ihnen außerdem, wie lange ein Modul verfügbar, welcher Prozessor eingesetzt und wie hoch die Leistungsaufnahme ist (Bild 2).

Studie Bild 3
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Bild 3. Bekanntheit der Hersteller von Computer-on-Modules und Single Board Computern.

Beliebteste Hersteller von Computermodulen und SBCs sind Advantech, Kontron und Phytec Messtechnik. MSC Technologies, Congatec und Data Modul liegen jedoch nur knapp dahinter (Bild 3). Bei den Formfaktoren hat ein Entwickler oft die Qual der Wahl – SMARC, COM oder Qseven? Gerade im Bereich Edge Computing rückt außerdem COM-HPC immer mehr in den Fokus. Jedoch setzt die große Mehrheit – knapp 30 Prozent – auf COM Express, gefolgt von PC/104, 104-Express oder 104-Plus. SMARC ist mit 8 Prozent auf dem dritten Platz, COM-HPC erreicht bereits 5,4 Prozent, wird allerdings in den nächsten Jahren weiter zulegen. Bei den SBCs sind kundenspezifische Designs am stärksten nachgefragt (etwa 30 Prozent), gefolgt von den Formfaktoren Mini-ITX (26,1 Prozent) sowie 3,5 Zoll (12,5 Prozent).

Studie Bild 4
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Bild 4. Bekanntheit der Distributoren von Computer-on-Modules und Single Board Computern.

Distributoren

Im Zuge einer Embedded-Systementwicklung stellt sich über kurz oder lang die Frage: Kaufe ich meine fertigen Module direkt beim Hersteller oder beim Distributor? Genauso viele Entwickler vertrauen dem Hersteller wie dem Distributor, etwa ein Fünftel kauft außerdem bei beiden ein. Bekanntester Distributor im Bereich CoMs und SBCs ist Conrad (Bild 4). Auf den weiteren Plätzen folgen Digi-Key, Farnell, Mouser, RS Components und Reichelt. Überzeugen kann ein Distributor den Entwickler vor allem mit seinem Produktsortiment, den Preisen und seinem Lieferservice. Die Liste der Bekanntheit spiegelt sich ebenfalls bei der Frage nach den tatsächlich ausgewählten Distributoren wider.

Studie Bild 5
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Bild 5. Kriterien für die Wahl eines Prozessors.

AMD versus Intel

Hat sich der Entwickler für einen Formfaktor und den Distributor entschieden, stellt sich noch die Frage nach dem richtigen Prozessor. Meist lautet sie: AMD oder Intel? Hier liefert unsere Umfrage keine eindeutige Antwort – AMD liegt bei der Beliebtheit mit 66 Prozent knapp vor Intel mit 62 Prozent. Andere Chiphersteller wie Infineon, Nvidia oder Qualcomm liegen bei etwa 40 Prozent – hierbei ist zu beachten, dass Mehrfachnennungen möglich waren. Es gibt also keinen klaren Sieger, jedoch führen AMD und Intel das Feld an.

Ähnlich sieht es bei den Kriterien für die Wahl eines Prozessors aus (Bild 5), auch hier sind die Antworten recht gleichmäßig verteilt. Am ehesten entscheiden Entwickler die Prozessorwahl aufgrund von Kosten, der Architektur sowie Erfahrungen aus abgeschlossenen Projekten. Andere Auswahlkriterien wie Betriebssystem-Unterstützung oder verwendeter Chipsatz scheinen weniger bedeutend zu sein. Die Dominanz von AMD und Intel spiegelt sich ebenso in der Realität wider: 34 Prozent der Entwickler setzen auf Chips von Intel und knapp 27 Prozent auf die Prozessoren von AMD. Prozessoren anderer Hersteller bekommen wesentlich weniger Aufmerksamkeit am Markt.

Anders sieht es bei der Rechnerarchitektur aus: ARM mit knapp 50 Prozent ist die am häufigsten eingesetzte Architektur vor x86 mit knapp 30 Prozent. Andere Architekturen wie RISC-V oder MIPS spielen derzeit kaum eine Rolle auf dem Embedded-Markt. Außerdem planen einige Entwickler auf eine andere Architektur umzusteigen; Gründe für einen Wechsel zu ARM ist das bessere Ökosystem, bei einem Verbleib bei x86 sind die guten Erfahrungen mit x86 ausschlaggebend.

Anwendungsgebiete

Immer mehr Embedded-Systeme kommen in Anwendungen in den Bereichen Internet of Things (IoT) sowie künstliche Intelligenz (KI) zum Einsatz. Für den Einsatzbereich eines IoT-Systems steht laut unserer Umfrage hierbei der Bereich Industrie 4.0/Smart Factory im Fokus. Neben dem Einsatzbereich müssen sich Entwickler die Frage nach dem IoT-Übertragungsstandard und dem richtigen Anwendungsübertragungsprotokoll stellen – immer mehr Protokolle stehen zur Wahl. Beim Übertragungsstandard ist zu sehen, dass neben Mobilfunk, WiFi und Bluetooth am häufigsten zum Einsatz kommen. LoRaWan oder Narrowband IoT liegen in der Gunst der Entwickler bereits weit zurück. Beim Anwendungsübertragungsprotokoll ist MQTT führend, OPC UA liegt an zweiter Stelle.

Ebenso finden Entwicklungen rund um das Thema KI immer mehr Einzug in den Embedded-Bereich. Hier ist ein Trend in Richtung Bild- beziehungsweise Tonverarbeitung zu sehen. Andere Anwendungsbereiche wie Edge- und Cloud Computing, Industrie 4.0 oder Big Data liegen knapp dahinter. Hierbei setzen Entwickler stark auf Machine Learning (ML), zunehmend jedoch ebenso auf Deep Learning (DL).

Studie Bild 6
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Bild 6. Bekanntheit der Hersteller von Industrie-PCs.

Industrie-PCs

Neben CoMs und SBCs spielen Industrie-PCs (IPCs) eine tragende Rolle am Embedded-Computing-Markt. Jedoch verändern sich die Einsatzbereiche. Ein klassischer Einsatzbereich für IPCs ist jedoch nach wie vor die Automatisierung – 54 Prozent der Entwicklungen bedienen dieses Feld. Bildverarbeitung und Machine Vision (46 Prozent) sowie Industrie 4.0 (36 Prozent) liegen knapp dahinter. Edge- und Cloud Computing sowie HMIs oder Rugged Computing scheinen Entwickler derzeit eher zu vernachlässigen. Gerade im Zuge von KI-Entwicklungen werden Machine Vision und Edge- und Cloud Computing in den nächsten Jahren jedoch sicherlich zulegen.
Auch bei den IPCs fragte die Elektronik nach dem bekanntesten Hersteller: Advantech und Kontron sind führend, gefolgt von Beckhoff Automation (Bild 6). Einzig ADLink kann noch folgen, Avalue, Compmall oder ICP Deutschland liegen weit zurück. Beim Implementieren eines IPC-Systems setzen Entwickler vor allem auf den richtigen Prozessor, die Qualität der Schnittstellen sowie die Langzeitverfügbarkeit der Bauteile.

Studie Bild 7
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Bild 7. Gründe, die für das Entwickeln bei einem Dienstleister sprechen

Kundenspezifische Designs

Viele Unternehmen haben entweder nicht mehr die Zeit oder die Ressourcen, um ein Embedded-System eigenständig zu entwickeln. Außerdem wollen viele die Time to Market verkürzen. Eine gute Möglichkeit bieten hierbei kundenspezifische Designs. Immerhin ein Viertel hat schon einmal ein kundenspezifisches Design entwickeln lassen oder zumindest Teile in Auftrag gegeben.

Gründe, die für ein solches Design sprechen, sind nicht vorhandenes Know-how und Kapazitäten im Unternehmen sowie die geringeren Kosten. Lassen Unternehmen von Dienstleistern entwickeln, so verkürzt sich die Time to Market, können sich Unternehmen auf ihre Kernkompetenzen fokussieren und entwickeln bevorzugt die Hardware nicht mehr selbst (Bild 7). Jedoch fordern Unternehmen eine gewisse Qualität sowie das Einhalten des Budgets. Außerdem wollen sie eine umfassende Projektbetreuung erhalten. Bei der Auswahl des Projektpartners ist wichtig, dass der Dienstleister ein umfassendes Hardware- und Software-Know-how mitbringt; Wert gelegt wird außerdem auf eine intensive Beratung im Vorfeld des Projekts.

Für Embedded-Entwickler und deren Unternehmen ist es zunehmend wichtig, sich auf Kernkompetenzen zu fokussieren und die Chancen am Markt zu erkennen. Außerdem muss vorhandenes Personal möglichst effektiv eingesetzt werden. Nur so lassen sich neue Produkte in angemessener Zeit entwickeln und zur Marktreife führen. Eine tiefgreifende Kenntnis der Branche ist hierfür essenziell.

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