Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IMLEingebettete Hard- und Software bildet die Grundlage für die digitale Transformation. Sie ist entscheidend für innovative Entwicklungen in der Logistik. Embedded Systems ermöglichen die Echtzeit-Überwachung von Transport- und Lagerprozessen, erfassen automatisch Sensordaten und Standortinformationen und bringen somit mehr Effizienz und Transparenz in logistische Prozesse.
Embedded Systems
Mit Embedded Systems digitalisieren
Mit Embedded Systems lassen sich logistische Prozesse effizient und durchgängig digitalisieren. Ein Embedded System, zu Deutsch Eingebettetes System, ist ein spezialisiertes Computersystem, das als integraler Bestandteil in ein größeres technisches System eingebettet ist. Es kombiniert Hardware- und Softwarekomponenten, um spezifische Funktionen oder Aufgaben zu erfüllen, wie z. B. Steuerung, Überwachung oder Datenverarbeitung. Solche Systeme sind oft in Produkten wie Fahrzeugen, Robotern oder industriellen Maschinen integriert, um produktspezifische Funktionsmerkmale zu realisieren.
In der Logistik bieten Embedded Systems die Grundlage für innovative Technologien wie digitale Zwillinge, die eine virtuelle Abbildung physischer Prozesse ermöglichen. Für die Digitalisierung sind sie entscheidend, da sie als Querschnittstechnologie die Grundlage für die Automatisierung und Optimierung von Prozessen bilden. Sie ermöglichen die Erfassung, Verarbeitung und Übertragung von Daten in Echtzeit, was Transparenz und Effizienz in verschiedenen Bereichen der Industrie und Logistik fördert. Durch die Nutzung von Embedded Systems können Unternehmen Transparenz und Effizienz in bisher nicht digitalisierte Prozesse bringen, die Qualität ihrer Produkte und Dienstleistungen verbessern und moderne Technologien wie KI nutzbar machen.
Unsere Dienstleistungen
Wir unterstützen sie bei der Entwicklung und Implementierung von Embedded Systems. Unser Ansatz umfasst das ganzheitliche Hard- und Software-Design, die Entwicklung von anwendungsspezifischen Systemen sowie Prototypen, um die digitale Transformation und Innovation zu fördern.
Ganzheitliche Unterstützung in Bezug auf Embedded Systems
In unseren Laboren entwerfen wir nach der Planung und Konzeptionierung Elektronik, welche auf die Anwendungsfälle unserer Partner abgestimmt ist. Die Besonderheiten unserer Arbeit: Die Entwicklung und Fertigung elektronischer Komponenten sowohl für die IoT-Sensorik wie auch für Robotersysteme können bis zur Vorserie vollständig Inhouse erfolgen.
Unsere Leistungen umfassen sowohl fachliches als auch technisches Know-how zum Einsatz von Embedded Systems:
- Hard- und Software-Design von Embedded Systems
- Softwareseitige Integration von Spezial-Hardware in bestehende Systeme
- Entwicklung von echtzeitfähiger und low-latency-sensitiver Software
- Machine-to-Machine (M2M)-Kommunikation
- Entwicklung und Fertigung individueller elektronischer Komponenten bis zur Vorserie
Embedded Systems in der Logistik
Embedded Systems sind ein zentraler Baustein für die Digitalisierung und Zukunftsfähigkeit der Logistik. Sie dienen als Datenquelle, bringen Transparenz in Prozesse und eignen sich für alle Bereiche der Logistik, in denen ein hohes Digitialisierungs- und Optimierungspotenzial steckt. Aus diesem Grund bringen sie eine hohe Bandbreite an Einsatzmöglichkeiten mit:
Transportüberwachung
Embedded Systems ermöglichen die Echtzeitverfolgung von Fahrzeugen und Waren, um Transparenz und Effizienz zu steigern.
Lagerverwaltung
Sie automatisieren Bestandskontrollen und optimieren Lagerprozesse durch präzise Datenerfassung und Steuerung.
Zustandsüberwachung
Sensoren in Embedded Systems überwachen Umgebungsbedingungen wie Temperatur oder Feuchtigkeit, um sensible Güter zu schützen.
Prozessautomatisierung
Eingebettete Systeme steuern automatisierte Abläufe, wie z. B. Förderbänder oder Roboter in Logistikzentren.
Routenoptimierung
Sie analysieren Verkehrsdaten in Echtzeit, um Lieferwege dynamisch anzupassen und Zeit sowie Kosten zu sparen.
Sicherheitsmanagement
Embedded Systems unterstützen Zugangskontrollen und die Überwachung von Logistikanlagen, um Sicherheit zu gewährleisten.
»Embedded Systems sind der stille Motor des Fortschritts – unsichtbar, aber unverzichtbar. In der Logistik treiben sie vor allem die Digitalisierung und Automatisierung voran.«
Dirk Höning, Wissenschaftlicher Mitarbeiter, forscht zu Embedded Systems am Fraunhofer IML
Rapid Prototyping und Embedded Systems
Rapid Prototyping ist ein aufeinander abgestimmter, iterativer Entwicklungsprozess zur schnellen Erstellung von Modellen oder Prototypen eines Produkts. Für die Entwicklung von Embedded Systems eignet sich dieses Verfahren besonders, da es sicherstellt, dass bei gleichzeitig schnellen Entwicklungszyklen Hard- und Software zueinander passen und aufeinander abgestimmt sind. In der Entwicklung liegt der Fokus auf dem Zusammenspiel aus Platinendesign und -fertigung, Gehäusedesign und -fertigung und Softwareentwicklung. Rapid Prototyping ermöglicht die schnelle Entwicklung und Erprobung von Embedded Systems und einen raschen Proof of Concept, sodass mögliche Use Cases früh evaluiert werden können. Dadurch kann schnell und flexibel auf Kundenwünsche reagiert werden.
Forschungsinfrastruktur
Zugeschnittene Elektronik für Ihren Anwendungsfall: Nach Planung und Konzeptionierung entwerfen wir in unseren Laboren auf den Einzelfall abgestimmte Elektronik.
Die Inhouse-Fertigung des Fraunhofer IML ermöglicht es, innerhalb weniger Tage, abhängig vom Anwendungsfall, erste Prototypen zu fertigen. Wir begleiten unsere Kooperationspartner operativ von der konzeptionellen Erstellung bis zur Vorserie und darüber hinaus beratend bis zur Serienproduktion von Embedded Systems und IoT-Devices.
Forschungsaktivitäten rund um Embedded Systems
Das Fraunhofer IML ist die führende Forschungseinrichtung für die Digitalisierung und Automatisierung der Logistik. Im Feld der Embedded Systems beschäftigen sich die Forschenden vor allem mit diesen Themen:
- Optimierte Embedded Systems für lokalen KI-Einsatz
- Nachhaltigkeit und Energieeffizienz eingebetteter Systeme
- Ausfallsichere Embedded Systems
- Embedded Systems und Robotik
- Firmwareentwicklung in Embedded Rust
- Interoperabilität zwischen C und Rust
Unsere Referenzen im Bereich Embedded Systems
Intelligenter Füllstandssensor
Gemeinsam mit Rhenus wurde der Füllstandssensor ITCPRO entwickelt. Unnötige Fahrten zu halbvollen Containern gehören mit dem Sensor der Vergangenheit an: Er erkennt den aktuellen Füllstatus, meldet sich bei Erreichen einer definierten Marke und löst automatisch den Abholprozess aus.
evoBOT
Mit dem evoBOT wurde am Fraunhofer IML ein autonomer, multifunktionaler Roboter für diverse Anwendungsfälle in der Logistik geschaffen. Dabei fließt in die Entwicklung des dynamischen Transportroboters unterschiedliches Know-How aus dem Bereich der Embedded Systems in Bezug auf Sensorik, Aktorik und aktive Manipulatoren ein.
IoT-Device für die Pharmalogistik
Teilergebnis des Forschungsprojekts Silicon Economy ist ein innovatives IoT-Device, welches in Verbindung mit der Blockchain-Technologie agiert. Es ermöglicht eine aktive, sensorische Überwachung von Temperaturverlauf, Beschleunigungswerten und Geodaten einer fertig kommissionierten Thermobox, die temperatursensiblen Impfstoff enthält
Kühlkettenüberwachung mit dem Sensing Puck
Das Projekt »Sensing Puck« kombiniert Sensorik und IoT-Technologie zur lückenlosen Überwachung sensibler Lieferketten. Das puck-förmige Gerät misst und dokumentiert in Echtzeit Parameter wie Temperatur, Feuchtigkeit und Standort, wodurch Qualitätssicherung und Prozesseffizienz verbessert werden.
Logistische Prozesse digitalisieren und automatisieren – mit Embedded Systems!
FAQ zu Embedded Systems
Was sind Embedded Systems?
Embedded Systems sind spezialisierte Computersysteme, die in Geräte oder Maschinen integriert sind, um spezifische Aufgaben zu erfüllen. Sie bestehen aus Hardware und Software und arbeiten oft in Echtzeit, um präzise und zuverlässige Ergebnisse zu liefern.
Welche Vorteile bieten Embedded Systems für Unternehmen?
Embedded Systems ermöglichen die Automatisierung von Prozessen, was zu mehr Effizienz und weniger Kosten führt. Zudem bieten sie die Möglichkeit, innovative Produkte und Dienstleistungen zu entwickeln, die auf Echtzeitdaten basieren.
Darüber hinaus können IoT-Devices Unternehmen dabei helfen, neue Dienstleistungen für Ihre Kunden anzubieten sowie gänzlich neue Geschäftsfelder zu erschließen. Einen Einstieg in die Geschäftsmodellentwicklung für IoT-Devices bietet dieses Whitepaper.
In welchen Bereichen werden Embedded Systems eingesetzt?
Unsichtbar und unverzichtbar: Embedded Systems finden Anwendung in zahlreichen Branchen, darunter Automobilindustrie (z. B. Steuerungssysteme), Medizintechnik (z. B. Überwachungsgeräte) und Logistik (z. B. Transportüberwachung). Auch in der Industrieautomation werden sie zur Steuerung von Robotern und zur Überwachung von Produktionsprozessen eingesetzt.
Wie tragen Embedded Systems zur Nachhaltigkeit bei?
Embedded Systems tragen zur Nachhaltigkeit bei, indem sie die Prozess-Effizienz optimieren, was potenziell den Energieverbrauch reduziert und Ressourcen schont. Durch den Einsatz intelligenter Sensoren und Steuerungssysteme in der industriellen Automatisierung können Warenflüsse besser überwacht und Abläufe gesteuert werden, was zu einer geringeren Umweltbelastung führt.
Welche Programmiersprachen werden typischerweise für Embedded Systems verwendet?
Typischerweise werden für Embedded Systems die Programmiersprachen C und C++ verwendet. Am Fraunhofer IML kommt in der Entwicklung von Embedded Systems vermehrt Rust als moderne Alternative zum Einsatz. Rust gewährleistet Speichersicherheit und adressiert damit eine der häufigsten Fehlerquellen in der Embedded Software.