Kommentar von Hannes Niederhauser Zukunftsaussichten von Embedded Computing

Kontron wurde 1959 von dem Schweizer Branco Weiss gegründet; der Markenname feiert also dieses Jahr seine 60-jährige Marktpräsenz. Interessanter Nebenaspekt dabei ist, dass der Gründer damals schon als Start-up-Finanzierer und Kapitalgeber für Hochtechnologie in Zürich unterwegs war.

In den 1990er Jahren lag der Schwerpunkt unter dem damaligen Eigentümer BMW auf der Entwicklung von Steuerungs-Hard- und Software für die aufkommende x86-Prozessortechnologie. Nach der Ausgliederung von BMW und für den Börsengang im Jahr 2000 wurde bei Kontron das Schlagwort Embedded Computing geprägt, das zu einem Begriff geworden ist, der eine ganze Branche definiert. Embedded-Technologien gehören bis heute zum Kerngeschäft von Kontron.

Das Unternehmen treibt jedoch stetig die Disruption in der Industrie voran. Denn jedes Objekt, das mit einem Embedded Computer ausgestattet ist, wird zu einem vernetzbaren IoT-Device – unabhängig davon, ob es sich um eine Maschine im Anlagenverbund, ein Medizingerät, ein Stand-alone-Gerät, ein Flugzeug, einen Wagon für den Personenverkehr bei der Bahn oder ein führerloses Transportfahrzeug handelt.

Zugang zum asiatischen Markt

Die wechselvolle Geschichte von Kontron – auch seiner Eigentümerstruktur – spiegelt in ihrer eigenen Art und Weise die Entwicklung der Computerbranche, insbesondere der Fertigung in Deutschland wider. Bis in die 1990er Jahre lohnte sich für die benötigten Stückzahlen an industriellen Microcomputern und professioneller Elektronikausstattung für die Industrie eine ausschließliche Fertigung in Deutschland. Versuche, die Massenproduktion elektronischer Geräte in Deutschland anzusiedeln, scheiterten aber bekanntermaßen.

Zudem etablierten sich mit der wachsenden Nachfrage nach elektronischen Endgeräten wie PCs, Notebooks, Smartphones, Tablets und anderer Geräte in Asien die sogenannten Auftragsfertiger, die hohe Stückzahlen gleicher Produkte, meist im Consumer-Bereich, sehr günstig anbieten können. Unter den strengen Vorgaben westlicher Markenunternehmen wie Apple entstanden hochwertige Elektronikzulieferer wie die taiwanesische Foxconn.

Heute ist Foxconn über seine Tochter Ennoconn Ankeraktionär bei S&T, dem Mutterkonzern von Kontron. Und dies aus guten Gründen: Im Gegensatz zum schrumpfenden traditionellen PC-Markt wächst der Markt für Embedded Computer im Jahr durchschnittlich um knapp zehn Prozent und der IoT-Markt bringt zusätzliche zweistellige Wachstumschancen.

Zudem sind Unternehmen wie Foxconn selbst an Lösungen für die eigene Industrie-4.0-Fertigung interessiert, wie sie die S&T-Gruppe mit Kontron entwickelt und vertreibt. Und auch für S&T bringt die Beteiligung durch die Foxconn-Tochter Ennoconn Vorteile: Zum einen profitiert S&T mit ihren Töchtern von dem Elektronikfertigungs-Know-how von Ennoconn, womit Kontron bei den Herstellkosten für hohe Stückzahlen profitieren kann. Und nicht zuletzt öffnet ein Partner dieser Größe den Zugang zu den wachsenden asiatischen Märkten.

Damit kann es Kontron gelingen, auch in Asien erfolgreicher Lieferant der Industrie zu werden, wie schon in Deutschland, Europa und den USA. Schließlich etablieren sich dort zahlreiche Hersteller mit internationalen Ambitionen, wie Huawei in der IT- und Telekommunikationsindustrie, Byton in Nanjing als Hersteller von Smart Cars oder Tesla in Shanghai mit seiner größten Fertigung außerhalb der USA.

Made in Germany

Trotzdem schätzen Kunden weiterhin die Fertigungsstätte in Augsburg, dem Hauptsitz der Kontron-Gruppe. Mit dem immer noch gefragten Siegel „Made in Germany“ produziert Kontron dort mittlere Stückzahlen an Standard- und kundenspezifisch modifizierten Produkten mit hoher Variantenvielfalt. Deren Fertigung würde sich in einer hochgradig maschinellen Produktion nicht lohnen, da sie diffizile manuelle Tätigkeiten und kurzfristige Flexibilität bei Änderung der Kundenwünsche einschließen.

Als Original Design Manufacturer (OEM) entwickelt Kontron Produkte nach Spezifikationen des Kunden und mit seinem Logo. In der Kombination aus Fertigungseffizienz und Fachkräften rentiert sich die Fertigung kleiner und mittlerer Stückzahlen oder spezieller Geräte nach wie vor am Standort Deutschland. Kontron ist inzwischen in der Lage, modifizierte und kundenspezifisch entwickelte Produkte im deutschsprachigen Raum, Osteuropa oder in Asien zu fertigen.

Die immer noch steigende Bedeutung Asiens für die Weltmärkte, einerseits als Fabrik und Zulieferer für die industrialisierten Staaten des Westens, aber auch selbst als schnell wachsender und sich öffnender Markt, findet vor dem Hintergrund der zunehmenden Digitalisierung aller Lebens- und Arbeitsbereiche statt. Selbst wenn die pessimistischsten Prognosen für die Weltwirtschaft wahr werden sollten, lassen sich die Digitalisierung, die damit einhergehende Vernetzung und grenzüberschreitende Kommunikation nicht mehr aufhalten oder rückgängig machen.

Elektronikfertigung: Blaupause für viele Branchen

Was in den 90er Jahren mit dem Internet begann, ist auch für etablierte Maschinenbauer, Fertigungsunternehmen und andere sichtbare und versteckte Champions in der Industrie zur Monsterwelle der digitalen Transformation geworden. Die alles entscheidende Frage ist: Kann das digitalisiert werden oder kann das weg?

Was hart klingt, ist in vielen produzierenden Unternehmen Realität: Nicht nur IT-gestützte Prozesse werden in die Cloud verlagert, auch die Ebene der Betriebstechnik wandelt sich schneller durch Internetstandards und IT-Technologien, die bis zu den Maschinenparks in der Fabrik durchdringen. Was Kontron in der Elektronikfertigung vorgemacht hat, kann die Blaupause für deutsche und europäische Industrien werden: Verpassen wir den Zug zur Industrie 4.0 oder springen wir auf und beschleunigen, um vorne dabei zu bleiben?

Damals langweilig, heute essenziell

Kontron, das durch die Verschmelzung mit der S&T-Gruppe im Jahr 2017 vielfältige Kompetenzen etwa im Cloud- und Software-Bereich gewonnen hat, versteht sich heute als Wegbereiter und Enabler der digitalen Transformation in der Industrie. Dafür ist es notwendig, die bisher getrennten Welten der Informationstechnik (IT) und der Betriebstechnik (OT) zusammenzubringen.

Hierfür bietet das Unternehmen Industrial-IoT-Hardware und aus dem Verbund von S&T das IoT Software Framework SUSiEtec, das die einzelnen Ebenen verbindet und von der Softwareberatung und -entwicklung bis zum Cloud-Hosting alles bietet. Auf einmal befindet sich Kontron als einstiger Hardware-Entwickler in der Welt des autonomen Fahrens, der Künstlichen Intelligenz, des Machine Learning und in der Cloud. Der einst als langweilig abgestempelte Embedded Computer wird zu einem entscheidenden Puzzlestein der digitalen Transformation.

Für komplexe Steuerungen reicht ein programmierbarer Speicherchip in der Maschine oft nicht aus. Deshalb hat Kontron auf skalierbare Embedded Computer gesetzt. Im Stand-alone-Einsatz an einer Maschine bot das den Vorteil hoher Leistungsfähigkeit und bester Darstellungsqualität auf Industriemonitoren, etwa für den Multi-Touch-Betrieb. Ebenso wichtig waren die zahlreichen Schnittstellen, darunter Feldbusse, die in Industrieanlagen Standards sind.

Computernetze und Maschinenpark verschmelzen

Dieser Ansatz von Kontron macht sich heute bezahlt; denn genauso wie Standard-Büro-Notebooks oder Gaming-PCs zuhause lassen sich alle Maschinen, die über Embedded Computer gesteuert werden, mit dem Internet verbinden. Jede Maschine wird damit zu einem IoT-Gerät.

Aufgrund seiner Erfahrung mit Industriekunden und Allianzen mit Technologiepartnern wie Intel oder Microsoft sowie der Mitgliedschaft in verschiedenen Standardisierungsgremien konnte Kontron Technologien und Konzepte entwickeln, um den Graben zwischen IT und OT zu überwinden. Dafür braucht es entsprechende IT-Infrastrukturen und Industriestandards, die die sichere Kommunikation zwischen der Welt der Maschinen und der der Computer in Echtzeit ermöglichen.

Beides hat in den letzten Jahren einen Schub bekommen. Das Konzept heißt Edge Computing und die Standards Open Platform Communication Unified Architecture (OPC UA) und Time Sensitive Networking (TSN).

Edge Computing und OPC UA over TSN haben die Kraft, Jahrzehnte gültige Konzepte der Maschinensteuerung und Anlagenvernetzung aufzubrechen. OPC UA sorgt dafür, dass Maschinen, Steuergeräte und Software aus dem OT-Bereich direkt mit der IT kommunizieren können. Mittlerweile zweifelt keiner in der Branche mehr daran, dass sich der Standard durchsetzen wird (Anmerkung der Redaktion: Dennoch gibt es kontroverse Ansichten; lesen Sie hier einen Kommentar von Synapticon-CEO Nikolai Ensslen sowie die Gegendarstellung von OPC-Foundation-Präsident Stefan Hoppe dazu). Denn im Herbst 2018 haben 21 der weltweit führenden Industrieautomatisierungsunternehmen angekündigt, den Standard zu unterstützen.

Gleichzeitig bekommt das aus der IT-Vernetzung bekannte Standard-Ethernet mit der neuen TSN-Spezifikation Eigenschaften, die für die deterministische und sichere Kommunikation und Steuerung von vernetzten Maschinen notwendig sind, wie Hochverfügbarkeit und Datenübertragung in Echtzeit. Die Verbindung der Maschinen- und der IT-Ebene über ein homogenes Netzwerk wird damit zunächst bis zur Controller-Ebene und später auch bis in die Feldebene ermöglicht. Dadurch entfallen langfristig komplexe Gateways und heterogene Netze mit vielen herstellerspezifischen Schnittstellen.

From Edge to Fog to Cloud Computing

Leistungsfähige Embedded Computer, die sich nahtlos in ein Netzwerk integrieren lassen und über ausreichend Speicher verfügen, können an den Maschinen vielfältige Aufgaben übernehmen, die über die Maschinensteuerung weit hinausgehen. Sie können beispielsweise Daten vorverarbeiten, filtern und gegebenenfalls durch Machine Learning und Künstliche Intelligenz bereits an der Maschine analysieren, um schnelle Entscheidungen vor Ort zu treffen. Die kontinuierliche Steigerung von Prozessorgeschwindigkeit und Speicherkapazität wird dafür sorgen, dass am Intelligent Edge immer ausreichend Rechenpower in Embedded-Computern zur Verfügung steht.

So werden Embedded Computer zum Gateway in die Cloud, sodass das in der Industrie bisher wenig populäre Konzept des Cloud Computing zum Zuge kommt. Dann ist gewährleistet, dass nur ausgewählte Daten in die Cloud gelangen, damit potenzielle Sicherheitsrisiken ausgeschlossen werden können.

Auch Latenzen – Verzögerungen durch Laufzeiten –, die bei der Verbindung mit einer Cloud entstehen, kann dann mit entsprechenden Konzepten begegnet werden. Hohe Erwartungen schafft hier der kommende Mobilfunkstandard 5G, der bei der schnellen, flexiblen und vor allem standortunabhängigen Vernetzung ein erheblicher Treiber sein wird.

So nutzt Kontron etwa die IoT-Edge-Services der Microsoft-Azure-Cloud, um ganz neue Konzepte der Maschinensteuerung auszuschöpfen. Damit lassen sich in der Cloud natürlich ungeheure Datenmengen, die beim Betrieb von Maschinen anfallen, speichern, etwa zur historischen Analyse von Ausfallzeiten, für KI-Anwendungen oder andere Aufgaben. Gleichzeitig können Maschinen digitale Zwillinge, also virtuelle Kopien erhalten, die den Betrieb auf Grundlage der echten Daten in der Cloud simulieren. Ein Austausch von Daten zur Maschinensteuerung und realitätsgetreuen Anpassung des Digital Twins kann dann erfolgen, wenn eine stabile und schnelle Verbindung zwischen Cloud und Edge Computer aufgebaut wird.

Neue IT-Konzepte wie die Container-Technologie sorgen dafür, dass ganze Anwendungen gekapselt und komprimiert übertragen werden können. So profitiert auch die OT-Ebene konkret von Cloud-Anwendungen, und sicherheitskritische Daten müssen das Firmengelände nicht verlassen, wenn sie am Edge Computer verbleiben oder nur in eine Private oder Embedded Cloud im Unternehmen übertragen werden.

Kutschenhersteller oder Phoenix aus der Asche?

Kontron ist überzeugt, dass mit Edge Computing und Standards wie OPC UA over TSN eine neue Zeitrechnung in der Industrie beginnt. Dadurch wird nicht nur die Effizienz des Maschineneinsatzes steigen – auch die schnelle Anpassung an Marktveränderungen und neue datenbasierende Geschäftsmodelle werden möglich.

Hier sind Servicemodelle denkbar, bei denen vom Anwender nur die Maschinennutzung bezahlt wird (Pay-per-Use) und die Maschine im Eigentum des Herstellers bleibt, oder die Unterstützung für individuelle Kleinserien bis hin zur Losgröße 1, die der Personalisierung von Produkten entgegenkommt. All das bedeutet, die Chancen der digitalen Transformation ganzer Branchen auszuschöpfen.

Wir von S&T und Kontron sind der Meinung, dass Industrieunternehmen nur langfristig wettbewerbsfähig sind, wenn sie diese neuen Technologietrends, die mit der digitalen Transformation einhergehen, adaptieren. Wer sich der neuen Zeit verweigert wird untergehen wie einst die Kutschenhersteller – oder aufsteigen wie ein Phoenix aus der Asche in die neue Zeit.