Das Internet of Things (IoT) hat als Grundkonzept, viele verschiedene Geräte via Internet zu vernetzen, damit ein Datenaustausch stattfinden kann. Global gesehen besteht der große Vorteil des IoT darin, dass die Geräte aufgrund der Vernetzung von jedem Ort der Welt ohne großen Aufwand verbunden und gesteuert werden können. Aufgrund der zunehmenden Automatisierung werden vernetzte Geräte bereits in allen Bereichen eingesetzt. Sie finden sich in der Industrie, der Landwirtschaft, im Gesundheitswesen, in Privathaushalten und vielen weiteren Bereichen wieder. Welche Rolle spielt dabei Embedded Software und welche Herausforderungen gilt es bei der Software-Entwicklung zu meistern?
Was ist embedded Software?
Embedded Software ist ein entscheidendes Puzzlestück für jedes Gerät im Internet der Dinge. Sie hilft dabei, eine Brücke zwischen der physischen und der digitalen Welt zu schlagen, damit die Geräte miteinander kommunizieren und nahtlos in einem vernetzten System arbeiten können.
Spricht man von Embedded Software, sind damit Programme bzw. Anwendungen gemeint, die grundsätzlich für eine spezifische Hardware entwickelt werden und die für die wiederholte Ausführung bestimmter Aufgaben ohne Benutzereingriff konzipiert sind. Vom Anwender weitestgehend unbemerkt steuert, regelt und überwacht Embedded Software technische Geräte. Die Kontaktpunkte des Anwenders mit der Software beschränken sich meist auf die Geräteeinrichtung oder bspw. die Anpassung von Modi.
Mit der Entwicklung von Embedded Software für eine bestimmte Hardware ist der Entwickler bestrebt, eine enge Verbindung von flexibler Software und einer leistungsoptimierten Hardware zu schaffen, um somit die spezifischen Anforderungen zu optimieren und den Nutzen für den Anwender zu maximieren.
HERAUSFORDERUNGEN BEI DER EMBEDDED-SOFTWARE-ENTWICKLUNG
Die Entwicklung von Embedded Software ist eine komplexe Aufgabe. Sie erfordert viel Fachwissen, um die Software passgenau auf eine bestimmte Hardware abzustimmen. Der Entwicklungsprozess kann mehrere Monate, mitunter auch über mehrere Jahre andauern. Neben der Zeit für die Implementierung der gewünschten Funktionen, muss die Entwicklung ebenso Zeit für Fehlersuche oder Optimierung des Codes für eine maximale Leistung in die Entwicklungsphase der Embedded Software einplanen.
Hardware-nahes Programmieren erfordert neben Kenntnissen der genutzten Programmiersprachen unbedingt auch Fachwissen über die darunterliegende Hardware, etwaigen hardwarespezifischen SDKs (Software Development Kit) und weiteres Know-how. Ebenfalls ist die Portabilität der Embedded Software ein nicht zu vernachlässigendes Thema, sodass die Software, die für Gerät A entwickelt wurde, ohne großen Entwicklungsaufwand auch auf Gerät B und C eingesetzt werden kann. Einige der Herausforderungen bei der Embedded-Software-Entwicklung werden nachfolgend konkreter thematisiert.
RISIKOBEWERTUNG
Unternehmen, für die Embedded-Software-Entwicklung kein Tagesgeschäft ist, sondern lediglich eine Begleiterscheinung innerhalb der Gesamtproduktentwicklung, tun sich mitunter schwer, eine Risikobewertung vorzunehmen. Entwicklungskosten sollten jedoch vorab kalkuliert werden, um Planbarkeit und Erfolgsmessung zu gewährleisten und nicht ein „Fass ohne Boden“ ins Rollen zu bringen.
EINFÜHRUNGSPHASE
Im sich ständig wandelnden IoT-Bereich ist die „Time-to-Market“ ein harter Indikator, wenn es um Embedded-Software-Entwicklung geht. Nicht umsonst wird angenommen, dass die Anzahl der aktiven Geräteverbindungen im Internet of Things die 30-Milliarden-Marke knacken wird. Wer sich bei der Produktentwicklungsphase durch auftretende Probleme innerhalb der Software-Entwicklung verkalkuliert und sich die Einführungsphase deutlich verschiebt, hat es am Markt schwer, die Konkurrenz abzuhängen. Die Time-to-Market entscheidet oft über den Erfolg oder Misserfolg eines Produktes.
EINSCHRÄNKUNGEN IM PRODUKTDESIGN
Das Softwaredesign muss sich, bedingt durch die ausgewählte Hardware, an bestimmte Rahmenbedingungen anpassen. Diese sind zwingend bei der Programmierung der Embedded Software zu berücksichtigen. Hauptfaktoren sind dabei:
- Minimierung von Speicherbedarf
- Begrenzter Energiebedarf
- Langfristige, stabile Leistung ohne Wartung
So verlangt es der Markt von Unternehmen, Software-Produkte mit einer möglichst hohen Verarbeitungsleistung zu entwickeln, die möglichst energiesparend im Betrieb sind und obendrein mit einer sehr kleinen Speicherkapazität zurechtkommen – eine große Herausforderung für jeden Embedded-Software-Entwickler.
SICHERHEIT
Unternehmen, die Embedded Software entwickeln, sollten nicht nur über Fachwissen in der Embedded-Software-Entwicklung verfügen, sondern ebenfalls Erfahrung bei der Implementierung und Aktualisierung der Anwendungen innerhalb einer IoT-Umgebung vorweisen können – insbesondere im Hinblick auf Sicherheit. Durch die stetig wachsende Anzahl an vernetzten IoT-Geräten steigt auch das Risiko von Sicherheitslücken, die durch Hacker ausgenutzt werden können. Daher sollte das Thema Sicherheit ein Faktor auf jeder Ebene sein: Dem Endknoten, dem Gateway, der Cloud, etc.
KONNEKTIVITÄT
Eine drahtlose Verbindung eines IoT-Geräts zum Internet kann über viele verschiedene Kanäle wie WLAN, Ethernet, LPWAN, etc. erfolgen. Abgesehen von den jeweiligen Vor- und Nachteilen gilt es für jeden Kanal einen passenden Technologie Stack zu entwickeln. Das setzt voraus, dass Entwickler sich mit verschiedenen Technologien und Protokollen auskennen, um eine passgenaue Embedded Software für den Einsatzzweck des IoT-Gerätes entwickeln zu können.
DIE ZUKUNFT VON EMBEDDED-SOFTWARE
Die Vernetzung von IoT-Geräten nimmt rasant Fahrt auf, sodass sich auch die Technologie für Embedded Software schnell weiterentwickelt. Technologieentwicklungen sind einer der wichtigsten Innovationstreiber bei intelligenten, leistungsstarken Geräten im IoT-Bereich. Insofern unterliegt die Entwicklung von Embedded Software extremer Integration und Flexibilität.
Nicht zuletzt angetrieben durch die steigenden Erwartungen der Endnutzer, wächst der Sektor exponentiell. Fior Markets prognostiziert das Volumen des weltweiten Marktes für Embedded Software auf mehr als 137 Milliarden Dollar im Jahr 2027.
EMBEDDED SOFTWARE VOM SPEZIALISTEN
Das Tempo des Technologiewandels und das exponentielle Wachstum im IoT-Bereich sind Treiber der Entwicklungsarbeit im Bereich der Embedded Software und tägliches Brot der Entwickler, die Lösungen für immer neu auftretende Probleme finden müssen. Was als selbstverständliche Funktionalität in einem IoT-Gerät erachtet wird, birgt im Hintergrund ein hohes Maß an Variabilität, Konfigurierbarkeit, Erweiterbarkeit und Veränderbarkeit der Embedded Software.
Wer als produzierendes Unternehmen ergebnisorientiert und möglichst effizient arbeiten möchte, kommt nicht umhin sich im Rahmen der „Make or Buy“ Frage mit dem Thema des Kaufs von Embedded Software zu beschäftigen. Software-Entwickler, die sich bereits seit Jahren mit dem Thema Embedded Software auseinandersetzen, haben ein breites Know-How über Technologien und über Herausforderungen bei der Software-Entwicklung.
Mit unseren Protocol Stacks unterstützen wir Unternehmen dabei, Geräte mit dem Internet of Things zu verbinden und zur drahtlosen Kommunikation zu befähigen. Sprechen Sie uns an!