Die Komplexität und damit ebenfalls der Entwicklungsaufwand von Elektronikprodukten wachsen zunehmend. Die Gründe dafür sind unter anderem der gestiegene Spezialisierungsgrad und die deutlich erhöhten Anforderungen an die verwendeten Materialien beziehungsweise elektronischen Komponenten. Beim Bau eines Prototyps für ein neues Produkt muss sich jedes Unternehmen entscheiden, ob die Hardware extern oder intern entwickelt werden soll.
Interne Entwicklung bietet Wettbewerbsvorteile
Fehlt es an elektrotechnischen Kenntnissen oder personellen Ressourcen innerhalb des Unternehmens, muss der Entwicklungsprozess an einen externen Dienstleister delegiert werden. Das ist jedoch meistens mit hohen Investitionssummen verbunden. Eine interne Entwicklung bietet hingegen wertvolle Wettbewerbsvorteile, weil dann das Know-how im eigenen Unternehmen bleibt.
Zudem lässt sich eine interne Entwicklung zielgerichteter, kontrollierter und auf lange Sicht effizienter durchführen. Die gute Nachricht ist dabei, dass sich mithilfe sogenannter Entwicklungskits eine interne Entwicklung tatsächlich relativ einfach realisieren lässt.
Bei der Beschaffung eines Entwicklungskits muss sich der Programmierer beziehungsweise Entwickler folgende Fragen stellen:
Welche Komponenten benötige ich für den Prototyp?
Welche Anbieter für Entwicklungskits gibt es am Markt?
Welche Personen in meinem Unternehmen sind aufgrund ihrer Erfahrung in der Lage, die Prototypenentwicklung mithilfe von Entwicklungskits durchzuführen?
Die Auswahl der Komponenten sollte man grundsätzlich anhand der gewünschten Eigenschaften des späteren Produktes treffen. Dabei kann die Bandbreite an Funktionen, die vom Prototyp erwartet werden, sehr umfangreich sein. Beispielsweise kann das Produkt mit unterschiedlichen Temperatur- und Distanzsensoren oder mit beleuchteten Tastern ausgestattet werden. Auch Visualisierungen mithilfe von LEDs oder Displays sind sehr beliebt.
Zudem ist denkbar, dass manche der geforderten Eigenschaften den Einsatz eines Motors oder eines Strommanagementsystems erforderlich machen. In dieser Findungsphase sollte zuerst die Primärfunktion definiert werden, und erst im Anschluss die Sekundärfunktionen als „Nice to have“-Optionen. Anschließend muss man sich überlegen, welche Komponenten für die Erfüllung des entstandenen Anforderungskatalogs benötigt werden. Dabei sind auch besonders umfangreiche Anforderungen an den Prototyp kein Grund zum Kopfzerbrechen: Dank des stetig wachsenden Angebotes an Entwicklungskits beziehungsweise Modulen findet sich in der Regel immer eine praktikable Lösung.
Arduino als verlässliche Basis
Bei der Auswahl eines Herstellers für das Entwicklungskit spielt die Breite des Sortiments eine entscheidende Rolle. Je nach gewünschtem Funktionsumfang des Produktes sollte man sich für ein möglichst umfangreich aufgestelltes System entscheiden.
Ein sehr bekanntes Entwicklungsboard, das speziell bei Entwicklern viel Anklang findet, ist der Arduino. Dank seiner großen Community verfügt dieses Open-Source-System über einen extrem großen Umfang. Die verfügbaren Arduino-Module decken verschiedene Anwendungen ab. Entsprechend bildet Arduino eine verlässliche Basis für die Prototypenentwicklung.
Alternative zu Raspberry Pi und Arduino
Eine weitere Möglichkeit ist der Raspberry Pi. Dieser Single-Board-Computer (SBC) kann mithilfe einer GPIO-Schnittstelle auf der Oberseite der Platine um viele Funktionen erweitert werden. Dafür wird eines der vielen verfügbaren HATs (Hardware Attached on Top) aufgesteckt. Dank einer großen Fangemeinde, die kontinuierlich neue HATs entwickelt, deckt auch der Raspberry Pi zahlreiche Anwendungsfelder ab. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass kein zusätzlicher Rechner benötigt wird, sondern die Programme direkt auf dem SBC ausgeführt werden können.
Aufgrund seines guten Preis-Leistungs-Verhältnisses wird der Raspberry Pi häufig mit einem Arduino kombiniert. Gemeinsam bilden der Arduino als reines Entwicklerboard und der Raspberry Pi als SBC den Benchmark für die Produkt- beziehungsweise Prototypenentwicklung. Eine Alternative, die alle positiven Eigenschaften dieser beiden Systeme in sich vereint, ist das modulare Baukastensystem von Tinkerforge.
Mit rund 80 unterschiedlichen Modulen ist das Open-Source-System sehr breit aufgestellt. Zudem besitzt es ein Bedienkonzept, das dem Anwender eine einfache und störungsfreie Handhabung garantiert. Für unentschlossene Programmierer, die sich bei der Auswahl der benötigten Module unsicher sind, hat Tinkerforge spezielle Entwicklungskits im Sortiment, die bereits eine Vorauswahl unterschiedlicher Module beinhalten. Dank umfangreicher Dokumentationen und anwendungsfreundlichen API-Bindings in vielen verschiedenen Programmiersprachen ist das Baukastensystem von Tinkerforge bestens für industrielle Zwecke geeignet.
Nachdem ein geeignetes System für die Prototypenentwicklung gefunden wurde, stellt sich die nächste Frage: Welche Person soll den Entwicklungsprozess umsetzen? Ein wichtiger Faktor ist dabei die Handhabung beziehungsweise der Schwierigkeitsgrad des eingesetzten Entwicklungskits. Einige Entwicklungskits setzen elektro- und programmiertechnische Kenntnisse voraus – entsprechend müssen die verfügbaren fachlichen Fähigkeiten mit in den Entscheidungsprozess einfließen. Grundsätzlich bietet es sich an, für jede Prototypenentwicklung einen Arbeitskreis zu bilden, in dem sich die Fähigkeiten verschiedener Personen bündeln lassen.
Fehlerquellen minimieren
Nichtsdestotrotz sollte man stets ein System auswählen, das einfach und sicher zu bedienen ist. Dadurch lassen sich sowohl mögliche Fehlerquellen als auch die in Anspruch genommenen Ressourcen minimieren. Gute Systeme zeichnen sich durch eine schnelle Einarbeitungszeit und eine hohe Flexibilität aus. Beispielsweise beträgt die Einarbeitungszeit für den Arduino – je nach Engagement und Interesse – erfahrungsgemäß einige Wochen, da der Anwender sowohl elektrotechnische und auch Programmierkenntnisse benötigt.
Im Gegensatz dazu hat das System von Tinkerforge den Vorteil, dass lediglich ein Programmierer benötigt wird, der auch ohne technische Vorkenntnisse und in seiner bevorzugten Programmiersprache schnell zu vorzeigbaren Ergebnissen gelangen kann. Da die Module von Tinkerforge lediglich aufeinander gesteckt oder mit Kabeln verbunden werden, fallen außerdem keine Lötarbeiten an. Daher eignet sich das System auch für handwerklich unerfahrene Menschen.
Das aktuelle Angebot an Entwicklungskits spricht längst nicht mehr nur Hobby-Bastler an. Mittlerweile ist es auch für den Einsatz in der Industrie geeignet. Gerade für die Entwicklung von Prototypen lässt es sich sehr gut verwenden und spielt dort seine Stärken aus.
