Zukaufen oder selbst herstellen? Risiken bei der Entwicklung drahtloser Embedded-Modems

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.

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.