Kundenspezifische Entwicklungen
Modultechnik oder Full Custom Design?

Individuelle Systemlösungen optimieren Konkurrenzfähigkeit und Markterfolge. Je innovativer ein Produkt ist und je rascher es in den Markt eingeführt werden kann (time-to-market), optimiert es den viel zitierten ‚Vorsprung durch Technik‘. Doch nicht jedes Unternehmen kann der raschen High-Tech-Entwicklung standhalten oder die erforderliche Integrationsarbeit durchführen. Abhilfe schafft die Modultechnik Computer-on-Modul (CoM) mit ihrer Vielseitigkeit an Formfaktoren und Funktionalität und/oder das bewährte Full-Custom-Design.
Da bei den meisten Applikationen nicht von Anfang klar ist, ob nun Modultechnik oder ein klassisches Full Custom Design die beste und auch wirtschaftlichste Lösung ist, sollten bereits in der Anfangsphase intensive Fachgespräche zwischen Hersteller und Kunden den Weg ebnen. Zunächst werden Applikation, Leistungsklasse und die notwendigen Schnittstellen definiert. Im Weiteren kommen die kommerziellen Kriterien wie Preis, Langzeitverfügbarkeit und Second Source dazu. Bei medizinischen und anderen Geräten, die strengen Zertifizierungen unterliegen, im Klartext, bei denen keine Änderungen nach der Abnahme vorgenommen werden dürfen, ist die Modultechnik in vielen Fällen zweiter Sieger, da baugleiche Lieferungen nicht zur Verfügung stehen und daher nicht gerade billige Hardware- und BIOS-Releases notwendig sind. Ein wichtiger Aspekt sind auch die anfallenden Entwicklungskosten (EWK) bei beiden Lösungen. Die Entwicklungskosten beinhalten alle anfallenden Kosten bis zur vollständigen Serienreife des zu entwickelnden Boards, sowie eine bestimmte Anzahl von Prototypen, die zur Erprobung des Boards notwendig sind. Je nach Komplexität liegen die Entwicklungskosten eines Full Custums Designs ca. drei Mal so hoch wie ein entsprechendes Design mit Modultechnik. Die Gründe sind einleuchtend, da der rechnerbasierende Teil des Moduls bereits in der Entwicklung vorhanden ist. Doch keineswegs sind die Entwicklungskosten das alleinige Entscheidungskriterium. Für Full Custom Designs sprechen komplexe Schaltungswünsche, die mit Boards von der Stange und in der Regel mit Modulen nicht ohne weiteres realisierbar sind. Auch die Umsetzung von individuellen Board-Abmessungen (Board Size) für bestehende Geräte ist mit Modulen oft nicht machbar, da sie aufgrund ihrer Abmessungen nicht in die Geräte passen. Weiterhin punktet das Full Custom Design gegenüber der Modultechnik in Applikationen, wo die Steigerung der Systemsicherheit (MTBF) unabdinglich sind, da bei Full Custom Designs im Gegensatz zur Modultechnik hunderte von Steckverbindungen in filigranen mitunter anfälligen Stecker (Industriestaub!) wegfallen. Stehen diese Anforderungen nicht auf dem Wunschzettel (Pflichtenheft) des Kunden, so kann dieser bei der Entwicklung des Basisboards durch Beisteuerung von erprobten, bestehenden Schaltungsteilen behilflich sein oder gar sein Design selbst entwickeln. Damit ist die Modultechnik sicherlich die kommerziell bessere Lösung. Es ist davon auszugehen, dass auch wertvolle Entwicklungszeit eingespart werden kann, da die Module bereits verfügbar sind und nicht neu entwickelt werden müssen. Skalierbarkeit durch Austauschbarkeit der Module und Flexibilität durch offenen Modul Standard sind die schärfsten Argumente für die Verwendung von Modulen.

Reverse Engineering

Spielen jedoch Alleinstellungsmerkmale wie Funktionalität, Betriebssicherheit auf geringsten Abmessungen für den Kunden eine übergeordnete Rolle z.B. bei Navigation und Medizintechnik dominiert wieder das Full Custom Design. Der wichtigste Trumpf des Full Custom Designs ist jedoch die Nachbau- und Kopiersicherheit, auf Neudeutsch: Reverse Engineering, welches in sicherheitsrelevanten Applikationen wie Diebstahlsicherung und Zugangsberechtigung nicht wegzudenken ist. Der wohl größte Vorteil eines Full Custom Designs ist die fast unbegrenzte Steigerung der Langzeitverfügbarkeit. Spätestens hier profitiert der Kunde von seiner Entscheidung für ein individuelles Design. Selbstverständlich werden von den Herstellern nur Bauelemente verwendet, die eine lange Lebensdauer seitens der Chiphersteller garantieren, wie z.B. CPU und Chipsätze, die auf der Intel Industrial oder Embedded Line stehen, mit einer Lieferverfügbarkeit von sieben und mehr Jahren. Durch Bevorratung abgekündigter Bauteile und spätere Fertigung kann die Lebensdauer eines Full Custom Designs weiter garantiert werden. Hier sind Designs auf Modultechnik und vor allem Standardboards im Nachteil, da je nach Hersteller, Abkündigungen wie ein Blitz ins Kontor schlagen. Last order und teure Bevorratung geben eine gewisse Galgenfrist, ein neues, kostspieliges Design steht trotzdem an. Fazit: Modultechnik und Full Custom Design haben ihre Berechtigung. Letztendlich entscheidet der Kunde. embedded-logic, mit Hauptsitz im bayrischen Amerang und Design Center in Münster realisiert alle Embedded-Applikationen.

Autor: Dipl. Ing. (FH) Heiner Jünger, Geschäftsführender Gesellschafter der embedded-logic

Kasten: Ablauf

1.
Kundenberatung und Pflichtenhefterstellung
2.
Angebotsausarbeitung und Auftragserteilung
3.
Erstellung des Terminplans
4.
Entwicklung, Review und Freigabe des Schaltplans
5.
Entwicklung , Review und Freigabe der CAD-Platzierung
6.
Erstellung und Review des Layouts
7.
Produktion der Prototypen und Inbetriebnahme
8.
EMV-, Thermo-, Vibrationstest (nach Vereinbarung)
9.
Auslieferung der Prototypen
10.
Freigabe, falls notwendig, Redesign
11.
Start der Serienfertigung