Was sind eingebettete Systeme und ihre Anwendungen?

In einer Welt, in der Technologie und Daten die Landschaft dominieren, kann die Nutzung von Informationen für geschäftliche Zwecke von großem Nutzen sein. Kreativität bei der Nutzung neuer Informationen trägt dazu bei, dass viele Unternehmen an der Spitze stehen. Hier beginnen das Industrielle Internet der Dinge (I IoT ) und eingebettete Systeme eine Rolle zu spielen.

I IoT Gadgets sammeln Daten ausschließlich für industrielle Zwecke. Alle Maschinen in einem Lager beispielsweise sind über ein einziges Netzwerk verbunden, um einen Auftrag zu erledigen, speichern dabei Daten und senden sie an die Cloud. Das I IoT ermöglicht es Herstellern, in dieser digitalen Welt zu agieren und die dadurch erzeugten Daten zu nutzen.

Was sind eingebettete Systeme?

Eingebettete Systeme umfassen typischerweise Mikrocontroller und kleine, lokale Speicherflächen. Eingebettete Systeme verfügen sowohl über Hardware als auch über Software, die zusammenarbeiten, indem sie Komponenten wie Aktoren und Sensoren zur Ausführung von Aufgaben auslösen.

Beispielsweise könnte eine Fabrik über angeschlossene Thermometer verfügen, die Managern dabei helfen, sicherzustellen, dass verderbliche Waren in optimalem Zustand bleiben. Das eingebettete System für dieses Thermometer hätte mindestens einen Temperatursensor und ein Wi-Fi-Modul. Der Sensor sammelt Daten und das Modul überträgt sie an die Cloud, sodass Benutzer die Daten analysieren können.

Menschen müssen nicht direkt mit dem eingebetteten System interagieren, da es innerhalb eines verbundenen Produkts funktioniert. Sie sehen also die Ergebnisse des eingebetteten Systems anhand der Funktionen ihrer I IoT -Setups.  

Das eingebettete System kann einfach oder komplex sein, abhängig von den Funktionen, die das I IoT Produkt bietet, das über eines verfügt. Jedes System könnte eine Vielzahl von Teilen wie Sensoren, gateway zu Stromleitungen oder Kommunikation, Sicherheitssysteme und vieles mehr steuern. Mit zunehmender Anzahl interner Komponenten wird das eingebettete System komplexer.

Eingebettete Systeme im täglichen Leben

Embedded Software ist nicht ausschließlich auf den industriellen Bereich beschränkt. Durchschnittliche Haushalte verfügen überall im Haus über einfachere eingebettete Systeme und nutzen diese täglich. Tatsächlich verfügen die meisten Elektrogeräte über ein eingebettetes System , um sicherzustellen, dass sie ordnungsgemäß funktionieren. Digitale Wecker, Waschmaschinen, Geschirrspüler, Klimaanlagen und viele andere elektronische Produkte verfügen über eingebettete Systeme.

Moderne Autos verfügen auch über integrierte Systeme wie Traktionskontrolle und Airbag-Auslösung. Sie senden Eingaben an das zentrale Computersystem des Automobils. Wie die oben genannten Beispiele beeinflussen diese Funktionen die Erfahrungen, die Menschen beim Autofahren machen, sie bemerken die Systeme jedoch nicht, weil sie im Hintergrund arbeiten.

Die eigentliche Definition eines eingebetteten Systems besteht darin, ein Produkt mit einem bestimmten Zweck innerhalb eines größeren Produkts zu haben, das zusammenwirkt, um das Ergebnis zu erzielen. Vieles davon gilt auch für das IoT . Im Laufe unseres täglichen Lebens werden ständig Daten erfasst und aufgezeichnet. Ganz gleich, ob Sie eine Suchmaschine nutzen, online einkaufen oder Ihre Hobbys in sozialen Medien veröffentlichen – das IoT sammelt nicht-personenbezogene Informationen und nutzt diese Daten, um seine Leistung zu verbessern, etwa um Muster zu erraten oder eine höhere Effizienz zu erlernen. Sowohl das IoT als auch eingebettete Systeme gehen jedoch über den einfachen Hausgebrauch hinaus und funktionieren in der Industrie in viel größerem Maßstab.

Anwendungen für die Industrie

Eingebettete Systeme werden in fast allen Branchen eingesetzt. Telekommunikation, Fertigung, militärische Verteidigung und wissenschaftliche Forschung sind nur einige der vielen Sektoren, in denen Menschen auf sie angewiesen sind, um ihre Ziele zu erreichen und durch die Reduzierung manueller Prozesse effizienter zu arbeiten.

Automatisierung ist ein wesentlicher Grund dafür, warum eingebettete Systeme so wichtig sind. Technologien wie pneumatische Roboterarme, die an Förderbändern arbeiten, laufen mit einem eingebetteten System. Nicht nur muss jeder Teil des Arms nahtlos mit dem Rest der Maschine zusammenarbeiten, sondern auch andere Arme müssen zusammenarbeiten, um das eine Teil herzustellen, das sie alle bauen. Diese Art von Technologie kann auch mehrere Maschinenteile verbinden, sodass sie zusammenarbeiten, um Aufgaben gleichzeitig zu erledigen. Einige Maurerroboter stellen beispielsweise eine Verbindung zum Internet her und verfügen über interne Systeme, die ihre Aktionen synchronisieren, um schneller Ergebnisse zu erzielen, als es Menschen allein könnten.

Vorteile und Herausforderungen

Einer der größten Vorteile eingebetteter Systeme ist der geringe Stromverbrauch. Alle eingebetteten Systeme arbeiten mit sehr wenig Strom und passen im Vergleich zu anderen Komponenten auf kleinstem Raum. Sie sind in der Regel kostengünstig und funktionieren ohne ständigen menschlichen Eingriff. Sie sind sehr wartungsarm und brauchen nicht oft aktualisiert zu werden, da sie nur eine Aufgabe haben.

Da eingebettete Systeme oft auch ohne Updates reibungslos laufen und in Maschinen arbeiten, werden sie leider nur selten aktualisiert. Wenn Sie etwas Neues wollen, müssen Sie oft eine völlig neue Maschine kaufen oder die alte komplett zerlegen, je nachdem, was auf lange Sicht kostengünstiger ist. Wenn etwas schief geht und mehr Wartung als üblich erforderlich ist, kann die Neuprogrammierung des eingebetteten Systems genauso schwierig sein wie ein Upgrade.

Sicherheit

Ein eingebettetes System kann einfach deshalb sehr sicher sein, weil es in sich geschlossen ist. Wenn jedoch eine Bedrohung in das System eindringt, könnte dies für ein Unternehmen große Probleme bedeuten. Wenn ein Hersteller ein eingebettetes System verwendet, könnten die Komponenten schwere Maschinen steuern. Eine Sicherheitslücke kann jedoch dazu führen, dass die Maschinen auf eine Weise funktionieren, die die Sicherheit der Arbeiter gefährdet, außerdem die Ausrüstung beschädigt und zum Stillstand der Montagelinien führt. Um sicherzustellen, dass alles sicher bleibt, ist ein ganzheitlicher Ansatz erforderlich.

Zu den Grundlagen der Cybersicherheit gehören Firewalls, Verschlüsselung, Quellenverifizierung, Authentifizierung und andere Praktiken, mit denen die meisten Menschen bei der Nutzung des Internets zumindest einigermaßen vertraut sind. Die Schaffung von Cybersicherheit für ein eingebettetes System muss über das Übliche hinausgehen. Die Sicherheitsimplementierung beginnt in der Entwicklungsphase und entwickelt sich mit fortschreitender Systemkonstruktion weiter. Sobald das System dann betriebsbereit ist, müssen Benutzer schnell reagieren, wenn sie potenzielle Schwachstellen bemerken. Eine solche Reaktionsfähigkeit ist entscheidend, um weit verbreitete Sicherheitsprobleme während des gesamten Lebenszyklus des Systems zu vermeiden.

Die Industrie stärker machen

Da eingebettete Systeme so viele Prozesse steuern, kann es für ein Unternehmen schwierig sein, ohne sie wettbewerbsfähig zu bleiben und komplizierte Geräte zu nutzen. Sie bieten Automatisierung, die die Sicherheit und Erschwinglichkeit für Unternehmen erhöht. Wenn beispielsweise ein Bauunternehmen in seine Bulldozer integrierte Systeme einbaut, könnte die Technologie Warnungen ausgeben, dass einer von ihnen umgehend gewartet werden muss, bevor er ausfällt oder ein Sicherheitsrisiko darstellt.

Und trotz der Befürchtungen, die viele Menschen haben, dass High-Tech-Maschinen irgendwann die Arbeit von Menschen ersetzen könnten, dienen vernetzte Geräte in der Regel als Ergänzung zu den Arbeitskräften. Menschliche Arbeitskräfte können abgeschoben werden, um Aufgaben zu erledigen, die die Hardware nicht ausführen kann, und erhalten dabei möglicherweise eine Gehaltserhöhung, aber die Hardware kann in einer Linie bleiben und dieselbe Aufgabe wiederholt ausführen, ohne Fehler zu machen oder Pausen zu benötigen.

Ohne eingebettete Systeme gäbe es die Revolution der Automatisierung überhaupt nicht. Die durch das I IoT ermöglichte industrielle Revolution führt dazu, dass eingebettete Systeme nicht nur in der Industrie, sondern auch im gewerblichen und privaten Bereich immer häufiger eingesetzt werden. Fast alles könnte über ähnliche Systeme funktionieren, aber die Einhaltung der Sicherheitskomponente muss während der gesamten Transformation Priorität haben.