Embedded-Systeme für den Industrie- und Medizintechniksektor, zum Beispiel für die Anwendungen Bildverarbeitung, Edge-Computing-Systeme oder Cybersecurity, profitieren von einer Produktentwicklung, welche Risiken minimiert und die Time-to-Market verkürzt. Einen solchen Ansatz bietet das Cycle-Up-Verfahren, das die System Industrie Electronic GmbH (S.I.E) aus dem österreichischen Lustenau entwickelt hat. Dabei bringen die Elektronik-Fachleute ihr Wissen bereits in der Ideenfindungs- und Konzeptionsphase ein. Das bringt den Auftraggeber letztlich schneller und zielgerichteter zu seinem serientauglichen Embedded-System.
Beim Cycle-Up-Verfahren startet der Entwicklungsprozess nicht nur früher als gemeinhin üblich, sondern auch mit einer anderen Herangehensweise. Gemeint ist eine agile Konzeption, wie sie eher aus der Software-Welt bekannt ist. S.I.E überträgt diese Agilität nun auf die Produktentwicklung von Embedded-Systemen.
(Bild: S.I.E)
Die Idee dazu basiert auf den Erfahrungen bei diversen Projekten. Sie zeigten, dass eine frühe Zusammenarbeit in der Designphase hilft,
- konkrete Anforderungen klarer zu definieren und
- gleichzeitig die Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit im Blick zu halten.
Werden hierbei Partner – zum Beispiel Modullieferanten – einbezogen, läuft der Prozess insgesamt schneller ab als bei einem arbeitsteiligen, sequenziellen Vorgehen. Zudem herrscht mehr Transparenz, da weniger Kommunikationsprobleme auftreten, wenn Auftraggeber, Produktdesigner, Programmierer und Produzenten ab Projektstart „an einem Tisch sitzen“.
Das in der Praxis schon erprobte Vorgehen hat S.I.E. inzwischen in einer standardisierten, aber flexiblen Methode abgebildet, die der klassischen Prototypen- und Serienentwicklung vorgelagert ist. Mit dem Cycle-Up-Verfahren spricht S.I.E einerseits Auftraggeber an, die eine Idee für ein Produkt haben, aber noch keine präzise Vorstellung von seiner technischen Umsetzung. Andererseits ist die Vorgehensweise auch für jene geeignet, die in der Konzeption fortgeschritten sind, aber noch kein Lastenheft erstellt haben. Wichtig zu wissen: Der Ansatz ist nicht nur für Produktneuentwicklungen interessant, sondern eignet sich auch für Folgeprodukte.
Alles beginnt mit dem Minimum Viable Product
In beiden Fällen starten das Team des Auftraggebers und die Fachleute von S.I.E sowie von deren Partnern mit der Bedarfsanalyse. Die Kenntnisse aller Beteiligten fließen ein. Sobald die Erwartungen an das künftige Produkt formuliert sind, beginnt die agile Konzeption.
Erstes wichtiges Teilziel ist der Bau eines Minimum Viable Product, kurz MVP. Es handelt sich also bewusst um eine serienferne Ausführung des künftigen Geräts. Das MVP bildet die Produktmerkmale in einem Funktionsmuster ab, das sich flexibel gestalten lässt und mittels standardisierter Komponenten deutlich schneller zu erstellen ist. An diesem Mustergerät finden Tests zur Funktionalität, Usability und Performance statt.
Funktionsmuster in unterschiedlichen Formen
Die Ausführung des Funktionsmusters richtet sich nach den zu verifizierenden Hypothesen und reicht von einem Brettaufbau bis hin zu einem fast fertigen Prototyp mit einem angepassten Gehäuse und spezifischen Teilen.
Feedback zu den Tests sowie Messwerte geben Aufschluss darüber, wie ausgereift das Konzept ist. Werden Optimierungspotenziale erkannt oder liegen eventuell konzeptionelle Fehlannahmen vor, setzt S.I.E das MVP erneut auf. Es folgt eine neue Test- und Feedback-Runde. Dieser Zyklus wird so lange durchlaufen, bis die Funktionalität und Leistung des Musters den Erwartungen entsprechen. Im Anschluss lassen sich die exakten Anforderungen an das Serienprodukt ableiten und ein Lastenheft erstellen.
Der beschriebene „Build-Measure-Learn“-Zyklus ermöglicht es, unkorrekte Annahmen zeitnah zu erkennen und das Konzept entsprechend nachzubessern. Wie viele „Loops“ aus Feedback- und Optimierungsrunden erforderlich sind, hängt unter anderem von der Komplexität des Projekts ab. Typischerweise sind für die Weiterentwicklung eines Produkts weniger Schleifen erforderlich als für ein komplett neues Embedded-System. Ein MVP kann für viele Iterationen weiterverwendet werden, und S.I.E nimmt es später gern wieder zurück. Dies reduziert den Entsorgungsaufwand beim Auftraggeber und gestattet die Wiederverwendung von Hardware-Komponenten.
Wer auf welche Weise von der Cycle-Up-Idee profitiert
Optimierungen sind im frühen Stadium kostengünstig umzusetzen, da für das Erstellen eines MVPs, insbesondere eines Brettaufbaus, ein geringerer Aufwand entsteht als für den Bau eines seriennahen Musters. Dies minimiert den zeitlichen und den finanziellen Aufwand und führt erfahrungsgemäß zu einem passgenaueren Endprodukt. Denn werden mögliche Verbesserungen erst anhand eines seriennahen Geräts offensichtlich, verzögert sich die Entwicklung gegebenenfalls um viele Monate.
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Im schlimmsten Fall führen Nachbesserungen dann zu einem so hohen Zeitdruck, dass die Verantwortlichen zum Beispiel die Anforderungen an Performance oder Usability relativieren müssen, um den Markteinführungstermin zu halten und die Projektkosten im Budgetrahmen zu halten. Optimierungspotenziale in einer frühen Phase zu erkennen, kann also die Time-to-Market verkürzen und zu besseren, leistungsfähigeren Produkten führen.
Mit Cycle-up zu Embedded Systems und zu Vorteilen im Unternehmen
Die Cycle-Up-Herangehensweise kommt beim Auftraggeber vielen Abteilungen zugute: Entwicklungsteams begrüßen die Projektbeschleunigung. Sie ergibt sich durch das Know-how von S.I.E und seinen Partnern, durch die agile Vorgehensweise bei der Konzeption und die klaren Spezifikationen am Ende der Konzeptphase. Das Produktmanagement schätzt außerdem die Flexibilität und Effizienz bei der Konzeption und die plattform- und herstellerunabhängige Herangehensweise.
Für den Einkauf minimiert das Cycle-Up Risiken, da Fehler beim Design des Serienprodukts vermieden werden und seine Machbarkeit von Beginn an im Fokus steht. Alle Beteiligten profitieren somit von der frühen, gemeinsamen Lernphase, die der Definition eines Lastenhefts und der Entwicklung des Serienproduktes vorangeht.
Weitere Informationen
Die S.I.E System Industrie Electronic GmbH mit Sitz in Lustenau in Österreich ist ein Entwicklungs- und Fertigungsspezialist für Embedded-Systeme und Cyber-Physische Systeme. Der Fokus liegt auf regulativ herausfordernden Branchen wie Medizin, Industrie und Cybersecurity.
Als Aussteller auf der Messe Embedded World: Halle 3, Stand 3-238
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