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29. Mai 2007

Kundenspezifische Embedded-Lösungen im Fokus

Hervorgegangen aus der Leukhardt Systemelektronik GmbH agiert die MSC Microcomputers Systems Components Tuttlingen GmbH seit ca. sechs Jahren als eigenständiges Unternehmen innerhalb der MSC-Gruppe. Der Fokus ihrer Geschäftstätigkeit liegt heute klar auf kundenspezifischen OEM-Lösungen, bei denen das umfassende Know-how der Gruppe zum Tragen kommt. Über die heutige Aufstellung, realisierte Projekte und die Ziele sprach openautomation mit Produktmanager Roland Haag und Vertriebsleiter Joachim Müller.

Zum Zeitpunkt der Übernahme von Leukhardt Systemelektronik durch die MSC-Gruppe beschäftigte das Unternehmen 70 Mitarbeiter, die einen Jahresumsatz von damals rund 23 Mio. DM generierten. Heute erwirtschaften die 105 Mitarbeiter der MSC Tuttlingen nahezu den doppelten Umsatz. Das Produktportfolio ist weitgehend erhalten geblieben. Es gliedert sich in die drei Bereiche kundenspezifische Elektronik, Industrie-PC und Werkzeugkontrolle. Dabei umfasst das Elektronik-Engineering Module und Systeme, Hardware und Software sowie Embedded-Lösungen. Der IPC-Bereich setzt sich im Wesentlichen aus Panel-PC, Terminals und Schaltschrankrechnern zusammen. Die Werkzeugkontrolle beinhaltet Verschleißprüfung, Bruchüberwachung und die Beschickungskontrolle. „Im Unterschied zu früher haben wir uns stärker in Richtung Systemdesign – sowohl in der Applikation als auch der Integration – entwickelt. Das hat den Hintergrund, dass wir innerhalb der Firmengruppe bereits auf einem breiten Boardlevel-Know-how aufsetzen können“, erklärt Vertriebsleiter Joachim Müller. Dabei operieren die Tuttlinger als eigenständiges Unternehmen innerhalb des Firmenverbunds, das sich als OEM-Technologiepartner und Engineering-Dienstleister in allen Kernbereichen der industriellen Computertechnik versteht. „Diesem Anspruch werden wir mit unseren interdisziplinären Design-Centern für Entwicklung und Konstruktion, eigenen Produktionsstätten und Logistik sowie durch technischen Support gerecht“, erklärt er weiter. Dabei wird der Hauptanteil des Umsatzes mit OEM-Lösungen generiert. „Genau hierin liegt unsere Stärke“, ergänzt Roland Haag vom Produktmanagement und erläutert: „Unser Tagesgeschäft ist es, die kundenspezifische Anforderung aufzunehmen und in entsprechende Lösungen umzusetzen – passend für die jeweilige Applikation.“


Die Zielbranchen
Rund 40 % des Umsatzes generieren die Tuttlinger mit kundenspezifischen Elektroniklösungen und 45 % mit Industrie-PC. Anwendung finden die Systeme und Lösungen unter anderem im Sondermaschinenbau, der Verpackungsindustrie, der Nahrungs- und Genussmittelindustrie sowie in der Medizintechnik. „Die Medizintechnik gehört zu unseren neuen Abnehmerbranchen. Marktführende Unternehmen dieser Branche sind im Raum Tuttlingen ansässig. Für einen Partner wurde beispielsweise ein Box-PC zur Archivierung von Endoskopie-Daten entwickelt. Seit kurzem gibt es hier eine Gesetzesvorlage, die diese Archivierung vorschreibt“, erläutert J. Müller. „Unser speziell für diesen Anwendungsfall entwickelter Box-PC basiert auf einem Pentium-4-M-Prozessor und verfügt über die erforderlichen Medizinzulassungen“, fügt der Vertriebsleiter an. Als weiteres Beispiel für eine typische OEM-Entwicklung nennt er einen Thin Client, der für den Einsatz in der Flugsicherung entwickelt wurde. „Eine Spezialität hierbei ist die Backlight-Dimmung von 1 % bis 100 %“, erklärt J. Müller. „Somit können die Fluglotsen auch bei Nacht einen für sie optimalen Helligkeitswert an ihren Bildschirm einstellen.“ Außerdem haben die MSC-Spezialisten dazu ein redundantes Netzteil entwickelt, das bei Netzausfall über die Notstromversorgung eine Spannungsversorgung mit 48 V gewährleistet. Dabei ist die gesamte Lösung COM-Modul-basiert und somit nahezu leitungslos aufgebaut. „Bei diesem Thin Client handelt es sich um eine 100- %- by- MSC- Lösung. Die komplette Wertschöpfung stammt aus unserem Haus – vom Modul bis zum Baseboard und dem gesamten Engineering“, sagt der Vertriebsleiter stolz. „Dabei beschränken sich unsere Leistungen aber nicht nur auf die Hardware-Ebene, auch softwareseitig führen wir die kundenspezifische Anpassung zum Beispiel für entsprechende Embedded-Betriebssysteme durch“, ergänzt R. Haag. „Außerdem sind wir einer der drei europäischen Bios-Distributoren von Phoenix Bios und beschäftigen in diesem Bereich acht Entwicklungsingenieure im Konzern.“ Zusammenfassend erklärt er: „Der Grad der Wertschöpfung zieht sich von der Software-Schiene – vom Bios kommend bis zur entsprechenden Betriebssystem-Ebene – bis hin zur Hardware mit CPU-Modul- und Baseboard-Entwicklung.“
Am Standort in Tuttlingen befinden sich vorwiegend Entwicklung, Vertrieb und Fertigung. „Hier finden System- und Endmontage sowie Qualitätssicherung statt“, so J. Müller. „Die Leiterplattenproduktion selbst erfolgt bei MSC-Töchtern, die insgesamt rund 30 Bestückungslinien bereithalten.“


Drei Formfaktoren im Fokus
Die Basis für eine größtmögliche Flexibilität beim Systemdesign bilden Computerboards in unterschiedlichen Leistungsklassen und physikalischen Formfaktoren, mit diversen Input/Output-Konfigurationen und skalierbaren Erweiterungsmöglichkeiten. Insgesamt setzt MSC Tuttlingen auf drei technologischen Plattformen auf: einem eigens entwickelten, seit mittlerweile mehr als zehn Jahren bestehenden IPC-Formfaktor, ETX bzw. der MSC-Eigenentwicklung ET(e), sowie Standardfaktoren (ATX und ITX).
„Unser IPC-Board 479 ist mit Pentium-M-Prozessoren ausgestattet und zeichnet sich durch besondere Industrietauglichkeit und Langzeitverfügbarkeit aus“, erklärt R. Haag. Als weitere Highlights der kompakten All-in-One-CPU nennt er, dass sich alle PC-Funktionen, wie Speicher, Grafik, Bus-Interfaces und Schnittstellen, onboard befinden. „Dadurch wird die Zahl der Einzelkomponenten deutlich reduziert“, kommentiert der Produktmanager. Zudem tragen der kabellose Aufbau (keine Flachbandkabelverbindungen), die Erde-Masse-Entkopplung und das lüfterlose Basiskonzept zur hohen Systemsicherheit bei. Periphere Erweiterungen lassen sich über Backplanes mit Erweiterungs-Slots realisieren.
Mit dem Konzept der Embedded-CPU im ETX/ET(e) – Format wird das komplexe CPU-Design vom applikativen Teil entkoppelt. „Es eignet sich deshalb besonders für dedizierte Architekturen mit kurzen Entwicklungszeiten“, so R. Haag. Die Rechner sind als kompakte Aufsteckmodule komplett mit der üblichen PC-Funktionalität ausgeführt. „Durch unterschiedliche CPU-Plattformen ergibt sich eine gute Skalierbarkeit hinsichtlich der Performance“, informiert er weiter und ergänzt, dass sowohl IPC- als auch Embedded-Baugruppen ausschließlich mit besonders industrietauglichen Komponenten ausgestattet sind, zum Beispiel Netzteile mit hohem Wirkungsgrad, Verwendung von langlebigen Bauteilen.
Zu den Formfaktoren ATX- und Mini-ITX schließt R. Haag an: „Diese Rechnerarchitekturen basieren auf der Integration von Standardkomponenten und stellen somit stets den aktuellen technologischen Stand bei gleichzeitig preiswerten Lösungen zur Verfügung.“ Durch hohe Prozessorleistungen und komplette PC-Funktionalität bis hin zu voll ausgestatteten Multimedia-Systemen kommt diese Konstellation vorwiegend in konventionellen Industrieapplikationen mit rechenintensiven Anwendungen zum Einsatz.

Kundenspezifische Elektronik
Aufsetzend auf dem Know-how aus der IPC- und Board-Entwicklung sowie den Erfahrungen aus Embedded-Applikationen realisieren die Tuttlinger gemeinsam mit ihren Kunden immer neue, technologisch weiterentwickelte Lösungen. „Dabei fällt es nicht immer leicht, eine klare Trennlinie zwischen unseren Bereichen IPC und kundenspezifische Elektronik zu ziehen“, so J. Müller. Als Beispiel dafür und für eine auf dem neuesten Stand der Technik basierende Lösung nennt R. Haag: „Wir haben für einen Kunden aus der Pharmaindustrie einen Industrie-PC entwickelt, der sich einerseits durch eine flexible Prozessoranpassung und andererseits durch ausgeprägte Funktionalitäten auf der Steuerungsseite auszeichnet.“ Diese Eigenschaften wurden aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen im Prozess notwendig, wo bis zu vier Firewire-B-Kameras zur Prozessüberwachung zum Einsatz kommen. Die Visualisierung der Daten, für die eine Windows-XPe-basierte Software verwendet wird, erfolgt zum einen maschinennah an einem Bedienfeld und zum anderen an einer Leitstelle. Außerdem können später weitere, auch herstellerfremde Terminals in den Prozess mit eingebunden werden. Dabei erfolgt die Vernetzung über Ethernet. „Entsprechend des unterschiedlichen Datenaufkommens der Kameras musste unser IPC über unterschiedliche Prozessorleistungen verfügen. So sollten wir eine nach außen hin einheitlich wirkende ,Black Box’ realisieren, die allen Anforderungen gerecht wird“, so R. Haag weiter. Für das Ein-Kamera-System wurde ein Intel-Celeron-M-Prozessor ausgewählt, für das Vier-Kamera-System kommt ein Intel Core-Duo-Prozessor mit 1,66 MHz zum Einsatz. Bei der Board-Entwicklung musste den unterschiedlichen Prozessortypen auch bezüglich des Kühlkonzepts Rechnung getragen werden. R. Haag: „Unser passives Kühlkonzept wird je nach CPU durch einen Lüfter unterstützt, dessen Drehzahl temperaturabhängig geregelt wird. Diese Kühlung ist für den Core-Duo-Prozessor, der auf dem COM-Express-Modul untergebracht ist, erforderlich.“ Durch die temperaturabhängige Drehzahlregelung wird die Lebensdauer des Lüfters erhöht und dessen Wartungsintervalle verkürzt. Ein- und Ausschaltzyklen entfallen komplett, der Lüfter läuft permanent – zumindest bei niedriger Drehzahl. Bezüglich der eingesetzten
Core-Duo-Technologie fügt der Produktmanager an: „Der eine Core ist für die eigentliche Steuerung zuständig. Der zweite Core wird für die Bereitstellung der Daten an die Visualisierung genutzt.“
Auf dem Baseboard des Hutschienen-PC stehen vier Firewire-B-, zwei Ethernet- (davon eine mit 1 Gbit) und vier USB-2.0-Schnittstellen zur Verfügung. Hinzu kommen zwölf digitale Ausgänge und fünf analoge Eingänge, die zur Steuerung der Kamerasysteme und zur Integration in die entsprechende Anlage genutzt werden. „Über die Ethernet-Schnittstelle ist die Anbindung an zum Beispiel übergeordnete Leitsysteme möglich. Die Firewire-Schnittstellen dienen dem Datenaustausch der Kameras; die Integration der Embedded-PC-Box in die Gesamtanlage erfolgt über die E/A-Ebene“, so der Produktmanager. Als weiteres Highlight der Box nennt er die Montagemöglichkeiten, die entweder auf der Hutschiene oder via Zusatzschiene in die Maschinenebene angebracht werden kann. Von Seiten MSC wurde hier die komplette mechanische und Elektonikentwicklung durchgeführt. „Gemeinsam mit dem Kunden haben wir das Betriebssystem Windows XP embedded angepasst“, ergänzt R. Haag.
„Mit der Gigabit-Ethernet- und den vier Firewire-B-Schnittstellen sowie dem Einsatz der Core-Duo-Technologie auf COM Express beweisen wir unsere Kompetenz auch im Hinblick auf die jüngsten Technologien am Markt. Ergänzt wird dies mit eigenen Entwicklungen“, fasst der Produktmanager zusammen.

Herausforderungen und Trends
An diesem Beispiel wird aber nicht nur die breite Lösungskompetenz der MSC Tuttlingen deutlich, sondern auch ihr Fokus für die Zukunft. „Aus unseren Basisentwicklungen generieren wir sowohl Standard- als auch kundenspezifische Produkte“, sagt der Vertriebsleiter und fügt erklärend an: „Mit kundenspezifischen Embedded-Systemen grenzen wir uns verstärkt zum Wettbewerb ab, vergleichsweise zu Standardprodukten gerade im Hinblick auf die asiatische Konkurrenz.“ Aus diesem Grund wollen die Tuttlinger ihr Lösungs-Know-how zum einen in weitere Branchen und zum anderen in die bestehenden weiter hineintragen. „Gerade in den Bereichen, in denen wir heute schon erfolgreich sind, können wir noch mehr erreichen. Dabei kommt uns unser Mix aus System-Know-how, Hardware-Design und Betriebsystem- bis hin zum Applikations-Know-how zugute. Wir können die technologische Basis aus unserem gesamtem Konzern relativ zügig in neue Produkte umwandeln. Letztendlich profitiert auch der Kunde davon“, ergänzt R. Haag. Für die Zukunft sieht er weniger Abgrenzungsmöglichkeiten zum Wettbewerb auf Hardware-Seite als auf der Software-Ebene. „Know-how und Innovationskraft werden zum großen Teil über die Betriebssystem-Plattform generiert werden“, ist er überzeugt und meint, Performance-orientierte Lösungen werden zunehmend gefordert.
Als allgemeine Trends in ihrem Marktsegment sehen die MSC-Spezialisten unter anderem einen Zuwachs bei Client-Server-Systemen. „Hardwareseitige Umsetzungen haben wir bereits realisiert, allerdings müssen zukünftig noch weitere Konzepte von der Client-Seite aus angegangen werden“, informiert R. Haag. Für den Bereich Industrie-PC fügt J. Müller an: „Der Trend zum Einsatz von Silicon Disks wird sich weiter fortsetzen. Durch sie kann eine vier Mal höhere MTBF erreicht werden.“ Zum Stand heute sagt er: „Zwar können Silicon Disks schon im Embedded-Bereich eingesetzt werden, allerdings müssen dazu bestimmte Vorkehrungen getroffen werden, um die Anzahl der Schreibzyklen nicht zu überschreiten, zum Beispiel durch Aktivierung des Enhanced Write Filters bei Windows XP Embedded. Auch betriebssystemseitig müssen heute noch Einschränkungen hingenommen werden.“


Ausblick
Aktuelle Produktentwicklungen im eigenen Haus betreffen unter anderem die Mehrkern-Technologie, die derzeit im Standard-IPC-Bereich beim Box-PC Ecco Anwendung findet. „Zurzeit befinden wir uns mit einem Panel-PC in der Erprobungsphase. Dieser wird voraussichtlich Ende des Jahres mit Core-2-Duo-CPU auf den Markt kommen“, sagt J. Müller und schränkt ein: „Im Moment stehen unsere Kunden den Mehrkern-Systemen jedoch noch abwartend gegenüber, da für sie gegenwärtige Applikationen noch keinen deutlichen Mehrwert aus der Technologie schöpfen.“
Außerdem haben die Spezialisten ihr taktiles Werkzeugkontrollsystem BK Mikro verbessert. Mit diesem werden Werkzeuge, Objekte oder kritische Prozesszonen im Maschinentakt vom Tastkopf mit einer Fühlernadel potentialfrei abgetastet. Ein Steuergerät mit einem Mikrocomputer löst bei einem externen Startsignal die Nadelbewegung aus und leitet das Abtastergebnis über Relaiskontakte an die Maschinensteuerung weiter. Jede Abweichung veranlasst sofort einen Maschinenstopp. „Im Herbst werden wir eine neue Variante auf den Markt bringen. Das System wird über eine längere Tastnadel (45 cm) und eine USB-Schnittstelle verfügen“, so R. Haag. Weiter erklärt er: „Außerdem bieten wir ein Konfigurations-Tool an, mit dem einfache Abläufe projektiert werden können – eine Art simple SPS.“
Mit diesen und weiteren Produktentwicklungen sowie der starken, strategischen Ausrichtung auf OEM-Systemlösungen will MSC Tuttlingen bis 2011 jährlich um rund 10 % wachsen und dann die 30-Mio.-E-Marke erreicht haben. „An unserer Entwicklung lässt sich erkennen, dass die Integration der vormaligen Leukhardt Systemelektronik in die MSC-Gruppe erfolgreich umgesetzt wurde. Wir sind einerseits die alten geblieben, nutzen aber heute zusätzlich die Synergien, die sich aus dem Unternehmensverbund heraus ergeben – und das gewinnbringend”, sagt J. Müller abschließend.
Inge Hübner
Weitere Informationen unter www.msc-tuttlingen.de.

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