Unter schwierigen Bedingungen kommt es besonders auf Widerstandsfähigkeit an. Dies gilt heutzutage ganz besonders, wenn es um Motherboards für den Einsatz im Bereich von Embedded Industrial Computing in rauen Umgebungen geht.
Zwar haben in den letzten 30 Jahren 32- und 64-Bit x86-Motherboards führender PC-Marken meist zuverlässig ihre Aufgaben in typischen Embedded Industrial Computing-Anwendungen erledigt; in der Regel sind auch die meisten Embedded Motherboards auf dem Markt in Bezug auf Rechenleistung und Energieverbrauch umfangreich skalierbar; -und auch die Formate sind von Mini-ITX bis ATX weitgehend standardisiert.
Aber die Anforderungen ändern sich. In der heutigen IIoT-Welt sind einfache „one size fits all“-Lösungen nur noch selten passend.
Was ändert sich?
Motherboards müssen heutzutage in der Lage sein, mit zunehmender Komplexität fertig zu werden, die sich, getrieben durch neue IIoT-fähige Anwendungen in Edge- und Fog-Computing-Architekturen, immer schneller weiterentwickelt. Diese Anwendungen basieren auf einer hohen Interdependenz zwischen zahlreichen Geräten, die oft in sehr rauen Umgebungen eingesetzt werden. Dabei werden Embedded Geräte und Computer in einem noch nie dagewesenen Ausmaß genutzt, nicht nur in Fertigungsstraßen und Maschinenparks mit automatisierter Inspektion und vorausschauender Wartung, sondern für eine ganze Reihe von neuen Anwendungen, wie sie in Kraftwerken, Öl- und Gasfeldern, Wind- und Solarparks, in der Landwirtschaft, im Gesundheitswesen und in Smart Cities gebraucht werden.... die Liste ließe sich beliebig fortsetzen.
All dies macht es unabdingbar, dass das Motherboard als zentrales "Nervensystem" des Computers äußerst zuverlässig ist. Selbst kleine Fehler und Ausfälle können hier mit hoher Wahrscheinlichkeit große und teure Schäden verursachen.
Wo liegen die Unterschiede?
Dank moderner, fortschrittlicher Entwurfs- und Produktionsprozesse und der Verwendung hochwertiger Teile und Komponenten sind die Unterschiede zwischen gängigen PC-Markenprodukten und denen von spezialisierten Embedded-Anbietern wie Kontron auf den ersten Blick nicht riesengroß.
Aber entscheidend ist, die jeweilige Anwendung in ihrer geplanten physischen Umgebung genau unter die Lupe zu nehmen. Erst dann werden die besonderen Herausforderungen klar, die raue, teilweise extreme Bedingungen, in modernen industriellen Computerumgebungen an Embedded Computing stellen.
So muss z.B. ein Motherboard für den Dauereinsatz in kritischen Umgebungen geeignet sein, etwa bei erweiterten Temperaturbereichen von bis zu 60 °C, ganz zu schweigen von Staub, Vibrationen und Feuchtigkeit. Dies erfordert ein hoch ausgeprägtes Maß an Robustheit, um solchen Faktoren standzuhalten zu können.
Obwohl bestehende Standard-PC-Motherboard-Designs meist durch zusätzliche Maßnahmen wie Lackierung und Beschichtung oder aufwändigere Gehäuse aufgerüstet werden können, müssen die Schutzmaßnahmen gegen Erschütterung und Vibrationsunempfindlichkeit bereits in der ersten Entwurfsphase eingeplant worden sein.
Zusätzlich benötigen Embedded Motherboards je nach Anwendung eine Real Time Clock, zusätzliche serielle Schnittstellen / GPIOs und optionale Fernwartungsverbindungen. Oft sind auch zusätzliche Sicherheitsmerkmale wie das Trusted Platform Module (TPM) notwendig. Und wenn spezielle Schnittstellen auf dem Motherboard oder über eine Steckkarte realisiert werden sollen, spielt auch das Software- und Integrations-Know-How des Herstellers eine entscheidende Rolle.
Auch die Qualität des Kundensupports über die gesamte Betriebszeit hinweg darf nicht vernachlässigt werden. Dabei sind die typischen Geschäftsmodelle der IT-Branche nicht immer auf die beratungs- und support-intensiven Anforderungen der Systemintegratoren und Hersteller im Maschinenbau ausgerichtet. IT-Herstellern fehlt oft das nötige Hintergrundwissen über die besonderen Bedingungen der industriellen Produktion.
Kontron mITX-KBL-S-C236
Speziell entwickelte Embedded Motherboards haben ihre eigenen Anforderungen
Dies gilt insbesondere für den Einsatz in rauen Industrieumgebungen. Selbst dort unterscheiden sich aber Features und Funktionalität zum Teil erheblich.
Mit über 30 Jahren Branchenerfahrung sind Kontron Embedded Motherboards sehr robust und für raueste Umgebungen ausgelegt. Sie sind dabei quasi 'Plug and Play'-fähig, die Hardware ist so konzipiert, dass sie leicht eingepasst und für Kundenwünsche maßgeschneidert werden kann. Beispielsweise enthält der werkseitige Lieferumfang standardmäßig Windows / embedded und ausgewählte Linux-Distributionen. Und RTC, zusätzliche serielle Schnittstellen/GPIOs, optionale Ferndiagnoseports und zusätzliche Sicherheitsfunktionen wie Approtect gehören ebenso zum Standard.
Gleichzeitig stehen Firmware-Anpassungen, wie z.B. kundenspezifische UEFI / Bios, sowie zusätzliche Services, wie die Implementierung von speziellen Display-Anpassungen, Feldbusschnittstellen oder Kommunikationsstacks, zur Verfügung. Darüber hinaus wird ein weiter Spannungsbereich von 12 bis 24 Volt und flexible Kühlkonzepte (aktiv/passiv) unterstützt, die an die Anforderungen des rauen industriellen Einsatzes bei höheren Umgebungstemperaturen angepasst werden können.
Zahlen sie sich aus?
Während auf den ersten Blick speziell entwickelte Embedded Motherboards etwas teurer erscheinen mögen, zahlen sie sich durch Systemleistung, Flexibilität, Zuverlässigkeit und Sicherheit aus. Entscheidend ist, dass ihre langfristige Verfügbarkeit zu niedrigen Total Cost of Ownership (TCO) führt.
Fazit: Die Ergebnisse von unternehmenskritischen IIoT-Projekten könnten ernsthaft gefährdet werden, wenn, vor allem in rauen Umgebungen, serienmäßige PC-Motherboards angeschafft werden, nur um beim ersten Hardwarekauf ein wenig zu sparen.
Hier sollte nichts riskiert werden.
Weitere Informationen über Kontrons Angebot an industrietauglichen Embedded Motherboards finden Sie hier.
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