»Aus zwei mach eins«

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Norbert Hauser - Neue Industrierechner haben die Kraft der zwei oder mehr Herzen. Kontron stattet seine neuen Plattformen mit den neuen Multi-Core-Prozessoren von Intel aus »und setzt damit neue Maßstäbe«, sagt Norbert Hauser.

11. Februar 2007

Norbert Hauser: In der Software, die immer komplexer wird. Maschinenbauer oder Automatisierer unterscheiden sich von ihren Wettbewerbern in erster Linie durch Softwarefunktionalität und einem entsprechenden »Look and feel« bei der Bedienerführung, hierfür wird immer mehr Performance benötigt. Auch lassen sich beim Systemaufbau in der Mechanik noch erheblich Kosten sparen.

Welche Entwicklungsmöglichkeiten gibt es in der Mechanik?

Im Systemaufbau lassen sich durch die neuen seriellen Architekturen noch Kosten reduzieren. So benötigt man bei Serial-ATA (SATA) für die Massenspeicher nur noch ein einfaches serielles Kabel gegenüber der alten parallelen Verbindung (PATA) mit IDEInterface. Bei den neuen PICMG-1.3-Slot- CPUs erfolgt die Verbindung sogar über die Backplane; dies reduziert den Verkabelungsaufwand weiter.

Wo lassen sich weitere Kosten sparen?

Kosten können vor allem in Anwendungen reduziert werden, wo heute noch zwei Geräte eingesetzt werden: eins zum Bedienen und Visualisieren und das andere zur Steuerung. Neben der konstanten Steigerung der Performance erlauben die neuen Multi-Core-Prozessoren neben der reinen Steuerungs- und Visualisierungsfunktion auch die separierte Ausführung von Protokollen zum Prüfen der Datensicherheit, Ferndiagnose sowie bedienerfreundliche Menü-Konzepte mit jeweils einem eigenen Core. Bisher werden in der Regel zwei getrennte Systeme mit unterschiedlichen Betriebssystemen eingesetzt: Das eine z. B. läuft unter Echtzeit-Linux, VxWorks oder einer Soft- PLC für die Steuerung sowie unter Windows oder Linux für die Bedienoberfläche. Mit der Multi-Core-Technologie können jetzt zwei oder mehrere Systemfunktionen in ein einziges System mit zwei oder mehreren getrennten Cores in einem Chip implementiert werden. Die zwei Elektronik-Boards, zwei Netzteile, zwei Gehäuse gehören der Vergangenheit an. Jetzt genügt ein einziges System! Die Größe des Systems hängt im Wesentlichen von der Anzahl der gewünschten Erweiterungen für I/Os ab.

Aus zwei mach eins?

Richtig. Die Rechner können heute sehr flach gestaltet werden. Bei zwei Cores ergibt sich keine 100 % höhere Verlustleistung, sondern höchstens 15 bis 20 % bei 100 % mehr Rechenleistung. Es entfallen ein Großteil der Mechanik, die Kosten für ein zweites Netzteil sowie ein weiteres Gehäuse und zusätzlich reduziert sich der Schaltschrankplatz.

Reicht die Leistung von Kontron bis zum Panel-PC?

Ja, auf jeden Fall. Wir haben heute verschiedene Industrie-PC-Plattformen. Im Gegensatz zu klassischen Automatisierungsherstellern wenden wir uns nicht an Enduser mit Entwicklungssuites und kompletten Konfigurationstools. Wir beschränken uns auf so genannte Application-Ready-Plattformen für OEM Kunden. Dafür ist das BIOS vorbereitet sowie die I/O-Treiber für Linux, Windows oder VxWorks integriert. Auf den Betriebssystemen oder einer Soft-PLC und der entsprechenden Hardware- Plattform kann der Kunde seine Applikationsentwicklung aufsetzen.

Wer sind genau sind ihre Kunden?

Wir konzentrieren uns auf OEM-Kunden z. B. im Maschinenbau, in der Robotik oder in der Medizintechnik. Hierunter fällt z. B. nicht die Installation eines Panel-PCs in der Fertigungsstraße von Automobilherstellern. Dies wäre eine Enduser-Applikation, die unsere Kunden wie zum Beispiel Wonderware übernehmen. Für Wonderware fertigen wir spezielle Panel-PCs mit deren eigenem Look and feel. Wonderware programmiert die Entwicklungs- und Visualisierungssoftware und übernimmt die Installation.

Mechanik ist also für Kontron wichtiger als gemeinhin gedacht?

Richtig. Wir entwickeln die Mechanik der Standardsysteme so, dass sie relativ einfach und flexibel auf kundenspezifische Wünsche angepasst werden kann. Auf dieser mehrere hundert- oder tausendmal reproduzierbaren Lösung steht dann das Logo des OEM-Kunden und nicht das von Kontron; dies trifft nicht nur für PanelPCs mit kundenspezifischem Look and feel und Logo zu, sondern auch für OEM-Steuerungen. Neben innovativer Computer- technologie und umfassendem Softwaresupport können wir mehr bieten als eine »Null-Acht-Fünfzehn«- Box aus Taiwan oder China. Diese ist zwar billig und sieht unter Umständen auch schön aus, aber wenn der OEM-Kunde eine Anpassung möchte, ist er meist zum Scheitern verurteilt.

Also Kontron inside?

»Kontron inside« trifft den Kern. Wir haben eine ähnliche Marketingherausforderung wie sie Intel hatte und mit »Intel Inside« behoben hat. Intel-Prozessoren sind überall in den PCs, aber niemand nahm früher Intel wahr. Viele Industrie-Endkunden wissen ebenfalls nicht, dass sie auf einer Kontron-Plattform arbeiten. Unsere mechanischen Plattformen sind ein nicht unwichtiges Standbein des Unternehmens; für CAD und thermische Simulation haben wir eigene mechanische Konstruktionsabteilungen, die auch kundenspezifische Designs ausführen.

Das klingt nach hohen Entwicklungskosten. In welcher Preisklasse spielen Sie mit?

Wir sind im Mittel- und Premiumsegment positioniert - also für anspruchsvolle Lösungen wie zum Beispiel eine Industrie-Lasersteuerung. Um einen Laser anzusteuern, muss die Qualität von der Elektronik bis zur Mechanik stimmen, da die Steuerungen in Fertigungsanlagen rund um die Uhr eingesetzt werden. Unseren Kunden ist es auch wichtig, dass wir diese Industrielösungen mindestens fünf Jahre unterstützen, also den gleichen Rechner, die gleiche Version in der Hardware und Software.

Inwieweit ist Kontron von dem Trend in Richtung Mechatronik berührt?

Für die Sensorik, Aktuatorik und einen Mechatronikanschluss sehen wir den Trend hin zu dezentralen Lösungen. Die I/Os, die bisher in dem Panel-PC beziehungsweise in der Steuerung integriert waren, werden heute zunehmend intelligenter und meist dezentral über Feldbusse, USB, Firewire oder sonstige Protokolle angesteuert.

Wie rangieren die unterschiedlichen Kühlkonzepte?

In den meisten Anwendungen verdrängt die passive Kühlung die Lüfterkühlung. Durch die Ultra-Low-Power-Technologie ist passives Kühlen in den meisten Fällen kein Problem. Eine Slot-CPU mit einem Intel Pentium 4 hatte zum Beispiel einen ca. 5 cm hohen Lüfterblock mit einem rotierenden Lüfter. Bei den neuen Dual-Core CPUs benötigt man nur noch einen passiven Kühlkörper, wodurch sich das gesamte Systemdesign vereinfacht.

Sie lehnen sich in Ihrer Entwicklung stark an die Intel-Core-Duo-Technologie. Früher hat sich die Industrie mit neuen Standards mehr Zeit gelassen. Warum haben Sie es jetzt so eilig?

Laut Intel werden bereits in 2007 ca. 90 % der PCs mit Multi-Core ausgestattet sein. Früher lagen zwei bis drei Jahre dazwischen bis dieser Standard die Industrie und die Embedded-Technologie erreicht hatte. Heute führt Kontron bereits Module/Boards und komplette Steuerungen ein, sobald Intel einen neuen Prozessor auf den Markt bringt. Wir haben keine Zeitverzögerung mehr. »Time to Market« heißt das Gebot der Stunde.

Was empfehlen Sie für eine Plattform für I/O-Erweiterungen?

Wenn flexibel I/O-Erweiterungen von außen gesteckt werden sollen ohne das Systemgehäuse öffnen zu müssen und eine erhöhte mechanische Anforderung besteht, empfehlen wir 3HE oder 6HE CompactPCI. Wenn die I/O-Karten ebenfalls flexibel konfiguriert werden sollen und ein Öffnen des Systemgehäuses vor Ort kein Problem darstellt, eignen sich PCI oder PCI-Express (PCIe)-basierende 19“-Rackmount-IPCs mit PICMG Slot-CPUs oder Motherboards mit entsprechender Backplane. Bei kompakten Box-PCs oder Panel-PCs werden in der Regel nur wenige I/O-Karten wie z. B. Feldbus oder Framegrabber ergänzt. Kunden, die eine fixe spezifische I/O-Konfiguration nutzen und eigentlich nicht groß modular erweitern müssen, verwenden ein Standard Computer-on-Module (COM) für den Rechnerteil und ein maßgeschneidertes Baseboard mit allen I/Os. Sie entwickeln das maßgeschneiderte Baseboard entweder selbst oder lassen es von uns entwickeln und fertigen. Bei unseren Box-PCs und Panel- PCs verwenden wir inzwischen ebenfalls COMs in Verbindung mit Baseboards die z. T neben den Basis-I/Os noch wenige PCI- und PCIe-Erweiterungsslots bieten.

Mit welchen Kosten kann der Kunde rechnen?

Die einmalige Investition des Kunden beträgt für ein Baseboard-Design je nach Aufwand zwischen 15.000 bis 30.000 €. Wird ein Rechner entwickelt, kostet das bis zu 300.000 €. Ein typischer Industriekunde hat heute vielleicht mehrere hundert Systeme. Dafür lohnt sich in der Regel keine komplette Neuentwicklung, denn die Rechnerarchitekturen werden immer komplexer. Bei einer Kombination COM + Baseboard- Entwicklung profitiert der Kunde von unseren hohen Stückzahlen der COMs. Wir fertigen zigtausend solcher Module für eine Vielzahl von Kunden - der Trend ist wie in der Consumer-Branche.

Welche Trends sehen Sie beim Bedienen und Beobachten?

Es steht mehr Rechenleistung zur Verfügung für das Bedienen und Beobachten. Zur Visualisierung wird mehr 3D zur Animation eingesetzt. Die Benutzerführung wird interaktiv. Außerdem werden Handbücher nicht mehr gedruckt, sondern als Bestandteil der Bedienerführung elektronisch in die Systeme integriert. Heute stehen mit der Dual-Core-Technik zwei getrennte Prozessoren in einem Chip zur Verfügung; ein Core kann für die Steuerung und ein anderer Core komplett für Bedienen und Beobachten genutzt werden.

Wie ist der interne Speicher organisiert?

Die beiden Cores teilen sich einen gemeinsamen internen Speicher, den so genannten L2-Cash. Die Core-Duo-Technologie stellt zwei Gigabyte bei 32-bit-Architektur zur Verfügung, bei dem neuesten Intel Core 2 Duo sind die Cores in 64-bit-Architektur ausgelegt und teilen sich mit 4 GByte bereits die doppelte Menge an L2-Cash, der dynamisch den Cores zugeteilt werden kann, je nach Bedarf der verschiedenen Aufgaben im System. Über den Shared L2-Cash können Steuerung und Visualisierung auch Daten austauschen.

Peter Schäfer

Zur Person

¦ Dipl.-Ing. (FH) Norbert Hauser (50) studierte in Ulm Technische Informatik

¦ 1980-1984 Marketing Engineer bei HP in Böblingen

¦ 1985 Wechsel zu Kontron Modular Computers (vormals PEP Modular Computers) in Kaufbeuren; dort mehrere leitende Funktionen im internationalen Vertrieb/Marketing.

¦ Heute ist er als Vice President Marketing für das Marketing der Kontron AG verantwortlich.

Erschienen in Ausgabe: 01/2007