Embedded Innovation

Eine neue IPC-Serie
gemeinsam entwickeln

Um Kundenprojekte individuell und zielgerichtet umzusetzen, müssen neue Wege gefunden und gegangen werden. Gemeinsam mit Partnern können so völlig neue Anforderungen und Produktserien entstehen. Dieser Praxisbericht beschreibt die Entwicklung und Herstellung einer neuen IPC-Serie.

Gemeinsam mit kompetenten Partnern und für den Markt modular konfigurierbar und individualisierbar entwickelte die S.I.E ihre neue IPC2-Serie. (Bild:  System Industrie Electronic Deutschland GmbH)

„Am besten nachvollziehen lässt sich das am Beispiel unserer neuen IPC2 – Serie. Für ein neues Produkt eines Automobilzulieferers wurde ein 2HE 19″ Rechner für 2 PCI Express Karten in Standardhöhe benötigt. Herkömmliche 2HE-Einheiten sind aufgrund der Gehäusehöhe nur für low-profile-Karten geeignet. Gemeinsam mit unseren Partnern entwickelten wir eine entsprechende Lösung, ohne dabei den Gesamtmarkt und dessen Bedürfnisse außer Acht zu lassen“, erklärt Rudolf Dippler, Head of R&D (ECT) der System Industrie Electronic GmbH. Platzprobleme und deren Bewältigung sind ein grundlegendes Thema des Embedded Designs. Die Zielsetzung für das neue Rechnerdesign war schnell klar. Um am Markt branchenübergreifend erfolgreich zu sein musste ein potentielles neues Gerät universell einsetzbar sein. Verschiedene aktuelle Skylake Boardvarianten (Mini-ATX / Full-ATX), Industrienetzteile und redundante Netzteile, boardgeregelte Lüfterlösungen und trotzdem frei verfügbare 5,25″ Zusatz-Einbauschächte waren vonnöten um ein Embedded-Baukasten-System für die breite Masse zu erschaffen. Für das konkrete Kundenprojekt und die general-Kompatibilität war außerdem eine maximale Tiefe des 19″-Systems von maximal 400mm gegeben.

Durch den Einsatz von Riser-Karten und speziellen Bios- und Hardwarekonfigurationen wurde das 2 HE-IPC2-Modell für PCI Express 3.0 Karten mit Standardprofil kompatibel gemacht. (Bild: System Industrie Electronic Deutschland GmbH)

Herausforderungen

Den Entstehungsprozess rund um die neue Serie beschreibt Dippler wie folgt: „Um diesen neuen Anforderungen gerecht zu werden wurde mit den Partnern der S.I.E per 3D-Entwicklung ein neuer Gehäusetyp entwickelt. Das universell einsetzbare neue Gehäuse der Serie ist mit verschiedenen Ausstattungspackages individualisierbar. Dadurch wird die Flexibilität gesteigert und gleichzeitig der Time-2-Market-Faktor optimiert. Das Design-Konzept konzentriert sich nicht auf den reinen Elektronikbaukasten, auch mechanische Besonderheiten können durch das Gehäusedesign schnell und einfach angepasst und berücksichtigt werden.“ Die Planung und Umsetzung derart komplexer Design-Schritte in Remote-Zusammenarbeit mit unterschiedlichsten Zulieferern erfordert eine vertrauensvolle Vorauswahl der entsprechenden Partner. „Auf keinen Fall darf hier der Sparzwang negativ auf die Qualität einwirken, Zielsetzung sind und bleiben bei Embedded-Systemen immer langfristig verfügbare und verlässliche Konzepte“, so Dippler. Besonders spannend in der Umsetzung war jedoch die Integration der ursprünglich zu hohen PCI Express 3.0 Karten. Für die Lösung dieses Problems arbeitete S.I.E eng mit Fujitsu Technology Solutions zusammen. Grundsätzlich ermöglicht Intel seit der Einführung der Skylake-Plattform eine Auftrennung der 16 Prozessor-Lanes (bei Desktop-Prozessoren). Gemeinsam mit Fujitsu Technology Solutions wurde eine entsprechende Konfiguration auf Hardware und BIOS-Ebene erarbeitet. Durch diese Entwicklungsschritte konnte die im IPC2 verwendete PCI Express 3.0 Schnittstelle mit Hilfe einer Riser-Karte gesplittet und waagerecht im Gehäuse angebracht werden. So entstanden aus einer 16 Lane Schnittstelle zwei 8-Lane-Schnittstellen, welche zusätzlich durch ihre Position im Gehäuse auch den Einbau höherer Kartenprofile erlauben. Des Weiteren ergab sich im Verlauf der Entwicklung außerdem die Möglichkeit 2 HE-Rechnereinheiten für bis zu sieben Low-Profile-Karten zu entwickeln. Ein weiteres Novum für Standard-Embedded-Rechnereinheiten.

Als Weiterentwicklung wird über abnehmbare Lüftereinheiten für die Bauserie nachgedacht. (Bild: System Industrie Electronic Deutschland GmbH)

Innovation und Standardisierung – (k)ein Widerspruch?

Oft stehen sich die Grundgedanken hinter diesen beiden Zielsetzungen im Wege. Dennoch ist es auch im Embedded-Bereich nötig bisher gesetzte Fixstandards zu umgehen und auch sehr spezielle Bedürfnisse zu erfüllen. Die S.I.E handhabt diesen Fortschritt projektbasiert. Rudolf Dippler meint: „Reine Forschungsarbeit ohne konkreten Bedarf ist – besonders im ECT-Bereich – wenig zielführend. Anhand Kundenbedürfnissen allgemeine Marktbedürfnisse abzuleiten, diese gemeinsam mit Partnern wie Fujitsu Technology Solutions zu befriedigen, und anschließend den eigenen Partnern über Produktion, Zertifizierungen bis hin zu Life-Cycle-Managementfragen zur Seite zu stehen ist hier das deutlich zukunftsträchtigere Konzept.“ Schon jetzt gehen auch für die gerade neu erschaffene Produktserie die Gedankengänge der Entwickler weiter. „Denkbar und sinnvoll wäre als nächstes die Entwicklung entsprechender abnehmbarer Lüftereinheiten für die Bauserie. Erleichterte Austauschkonzepte ohne Mehrkosten im Grundgerät würden für eine entsprechende Erweiterung des Konzepts sprechen“, so Dippler. Der Fortschritt der Entwicklungen und Innovationen in diesem Beispiel zeigt auch zentrale Zusammenhänge der Branche und den Weg, den Unternehmen und Dienstleister gehen werden, um sich von Standardprodukten und -herstellern abzuheben. Langfristig verfügbare, 24/7-geeignete und trotz alle dem kundenindividuell konfigurierbare Embedded Computing Systeme ermöglichen produktseitig neue und zukunftsträchtige Wege in Zeiten der Digitalisierung.

Autor: Sami Badawi,
Teamleader Marketing and Corporate Communication,
System Industrie Electronic Deutschland GmbH
www.sie.at