Intelligenz am Edge.

Maßgeschneiderte eingebettete Lösungen für anspruchsvolle industrielle Umgebungen

Industrielle Elektronik war schon immer durch ihre eingebetteten Systeme definiert. Doch das Tempo, mit dem sich eingebettete Hard- und Software entwickeln muss, hat sich dramatisch beschleunigt. Während mechanische Systeme jahrzehntelang in Betrieb bleiben, muss die eingebettete Intelligenz, die sie steuert, überwacht und verbindet, mit den sich schnell ändernden Anforderungen Schritt halten: strengere Echtzeit-Leistungsanforderungen, zunehmende Cyber-Sicherheitsrisiken, die Integration von Cloud-Diensten und KI-gestützten Analysen sowie der unerbittliche Druck, mehr operativen Wert aus bestehender Infrastruktur zu ziehen.

Die Kompetenz von Incap im Bereich eingebetteter Systeme & Industrielles IoT wurde entwickelt, um diese Herausforderung zu meistern – durch die Entwicklung maßgeschneiderter eingebetteter Lösungen und IIoT-Ökosysteme für Industriekunden, die mehr als handelsübliche Hardware benötigen. Von der ersten Konzeptdiskussion über die Serienproduktion bis hin zum langfristigen Lebenszyklus-Support arbeitet das Incap-Team aus über 50 Embedded-Entwicklern, Firmware-Ingenieuren und IoT-Spezialisten mit Kunden zusammen, um Lösungen zu schaffen, die nicht nur technisch leistungsfähig, sondern auch herstellbar, wartbar und für anspruchsvolle industrielle Umgebungen ausgelegt sind.

Competences - Embedded Systems and Industrial IoT

Was Industriekunden tatsächlich von eingebetteten Systemen benötigen

Die meisten industriellen Anwendungen teilen eine Reihe von Anforderungen, die Standard-Computing-Plattformen und Consumer-Grade-Embedded-Hardware nicht zuverlässig erfüllen können: lange Produktlebenszyklen, gemessen in Jahren oder Jahrzehnten, nicht in Produktgenerationen; Robustheit gegenüber Vibrationen, extremen Temperaturen, Staub und Feuchtigkeit; Echtzeit-Determinismus, wo Prozess- oder Sicherheitslogik involviert ist; und die Fähigkeit zur Integration in eine heterogene Landschaft von Altsystemen, Protokollen und Datenquellen.

Hinzu kommt die wachsende Nachfrage nach IIoT-Konnektivität – die Verbindung von Feldgeräten mit Edge-Gateways, Systemen auf Anlagenebene und Cloud-Diensten – und das Ergebnis ist eine technische Herausforderung, die Spezialisten erfordert, die sowohl den Embedded-Bereich als auch den industriellen Anwendungskontext verstehen.

Die Embedded-Systeme-Teams von Incap bringen beides mit. Kundenspezifische Lösungen, die in neue oder bestehende IIoT-Landschaften integriert werden können; robuste Designs für extreme Umgebungsbedingungen; und langfristige Verfügbarkeit, unterstützt durch KI-gestütztes Lieferkettenmanagement – das sind die Grundlagen des Incap-Angebots für eingebettete Systeme.

Lösungen

  • Sensor- und Schnittstellenintegration

  • Kommunikationsarchitektur und Protokollhandling

  • Datenprotokollierung und Datenfluss auf Systemebene

  • Edge-Verarbeitung und Intelligenz auf Geräteebene

  • Eingebettete Steuerung für vernetzte Produkte

  • Integration in Cloud- oder On-Premise-Umgebungen

  • Visualisierung und Interaktion auf Anwendungsebene

Entwicklung eingebetteter Systeme

Kundenspezifische Hard- und Software für industrielle Anwendungen

Incap entwickelt eingebettete Systeme von Grund auf neu – kundenspezifische Hardware-Plattformen, Firmware, eingebettete Betriebssysteme und Anwendungssoftware – die auf die spezifischen Anforderungen der Anwendung zugeschnitten sind, anstatt von einem generischen Referenzdesign adaptiert zu werden.

Die Entwicklung beginnt mit einer detaillierten Anforderungs- und Machbarkeitsprüfung: welche Verarbeitungsarchitektur geeignet ist, welche Konnektivität die Anwendung erfordert, welche Umgebungsbedingungen die Hardware überstehen muss, welche regulatorischen Standards gelten und welche Lebenszyklus- und Lieferkettenauswirkungen die Wahl der Hauptkomponenten haben wird. Diese Entscheidungen, die zu Beginn korrekt getroffen werden, bestimmen nicht nur, ob das Produkt im Labor funktioniert, sondern auch, ob es über seine beabsichtigte Lebensdauer in der Volumenproduktion hergestellt, unterstützt und aufrechterhalten werden kann.

Auf dieser Grundlage entwickeln die Ingenieure von Incap:

Eingebettete Hardware-Plattformen

umfassend Mikrocontroller- und Prozessor-basierte Designs über 8-, 16- und 32-Bit-Architekturen (STM, Texas Instruments, Renesas, Microchip), FPGA-basierte Designs für Hochgeschwindigkeits- oder Parallelverarbeitungsanforderungen, kundenspezifisches PCB-Design und -Layout, Stromversorgung und Leistungselektronik, Sensorintegration und Kommunikationsschnittstellen-Design, das die gesamte Palette industrieller Protokolle abdeckt: GPIO, LAN, CAN, WiFi, 2G/3G/4G/5G, Industrial Ethernet, Single Pair Ethernet (SPE), Feldbus und OPC-UA.

Eingebettete Software und Firmware

einschließlich Bare-Metal- und RTOS-basierter Firmware-Entwicklung (FreeRTOS, Zephyr und andere), BSP-Entwicklung, eingebettete Linux-Distributionen (Yocto-basiert und Standard-Distributionen), Treiberentwicklung und die Anwendungssoftware, die Hardware in ein funktionales Industrieprodukt verwandelt.

IoT-Ökosystem-Integration

Verbindung eingebetteter Hardware mit Cloud-Diensten, ERP-Systemen und Dateninfrastruktur auf Anlagenebene – umfassend Datenprotokollierung, Protokollkonvertierung, Cloud-Plattform-Integration und die Edge-Computing-Architektur, die bestimmt, welche Verarbeitung lokal stattfindet und was stromaufwärts übertragen wird.

Industrielles IoT – Intelligenz mit Operationen verbinden

Von isolierten Geräten zu einem vernetzten industriellen Ökosystem

IoT-Konnektivität macht industrielle Produktionsprozesse intelligenter, flexibler und kostengünstiger – aber nur, wenn die Konnektivität zielgerichtet konzipiert und nicht nachträglich angeflanscht wird. Die IIoT-Entwicklungsarbeit von Incap konzentriert sich auf die sinnvolle Vernetzung und Kommunikation von Maschinen, Systemen und Daten: Sie schafft Möglichkeiten, Betriebsdaten zu speichern, zu analysieren und darauf zu reagieren, um einen echten Wettbewerbsvorteil zu erzielen.

Das industrielle Internet der Dinge verändert die IT- und OT-Landschaft rasant. Technologien wie Industrial Ethernet, Single Pair Ethernet (SPE), KI-gestützte Datenanalyse, Cloud- und Edge-Computing sowie digitale Zwillingsarchitekturen eröffnen Fertigungsunternehmen neue Möglichkeiten, Prozesse deutlich effizienter, flexibler und wettbewerbsfähiger zu gestalten. Die IIoT-Entwicklungskompetenz von Incap wurde aufgebaut, um Kunden dabei zu unterstützen, diese Möglichkeiten zu navigieren und zu nutzen – von der ersten Workshop-Diskussion bis hin zu einem implementierten, laufenden System.

Die sechs Komponenten eines robusten IIoT-Ökosystems

Eine gut konzipierte IIoT-Lösung ist kein einzelnes Gerät oder eine einzelne Softwareplattform. Es ist ein integriertes Ökosystem aus Hardware, Konnektivität, Datenverarbeitung und Anwendungsebenen – von denen jede unter Berücksichtigung der anderen entworfen werden muss. Incap strukturiert die IIoT-Entwicklung um sechs Kernkomponenten:

Sensorik und Datenerfassung

Die Erfassungsperipherie: Sensoren, Kameras, Datensammler und Kommunikationsschnittstellen, die Betriebsdaten an der Quelle erfassen. Sensorauswahl, -integration und -kalibrierung sind Teil des Umfangs der eingebetteten Hardware.

Kommunikationskanäle

Die Konnektivitätsebene: kabelgebundene und drahtlose Kommunikation, umfassend GPIO, LAN, CAN, WiFi, 2G–5G, Industrial Ethernet, SPE, Feldbustechnologien und Protokollkompatibilität mit bestehender Anlageninfrastruktur.

Edge Computing

Lokale Datenverarbeitung am Netzwerkrand, die Latenzzeiten für zeitkritische Funktionen reduziert, Datenmengen vor der Cloud-Übertragung filtert und autonomes Geräteverhalten ohne Abhängigkeit von einer zentralen Cloud-Verbindung ermöglicht. Intelligente Edge-Plattformen – basierend auf Mikrocontrollern und Single-Board-Computern.

Cloud-Integration

Anbindung an Cloud-Plattformen wie Azure IoT, AWS IoT, WISE-PaaS/EnSaaS und kundenspezifische Plattformen. Die Teams von Incap beraten bei der Auswahl des XaaS-Modells, der Integrationsarchitektur und den betrieblichen Sicherheitsaspekten, die die Cloud-Konnektivität in industriellen Umgebungen regeln.

Datenmanagement

Verarbeitung, Speicherung und Interpretation der vom System generierten Daten. Dazu gehören Echtzeit-Dashboards, historische Trendanalysen, digitale Zwillingsimplementierungen und – zunehmend – KI-gestützte Analysen, die Rohdaten in verwertbare Prozessintelligenz umwandeln.

Anwendungen und Visualisierung

Die Schnittstellen, über die Bediener, Ingenieure und Management mit dem IIoT-System interagieren. Incap entwickelt Anwendungen für Desktop-, Web- und mobile Plattformen sowie ERP-Integration (XML/API-basiert) und MES-Konnektivität.

Eingebettete Plattformen & SBC-Lösungen

Bestehende Systeme IIoT-fähig machen – ohne sie zu ersetzen

Eine der bedeutendsten Chancen im industriellen IoT ist gleichzeitig eine der am wenigsten genutzten: die Modernisierung bestehender installierter Anlagen. Industriemaschinen und Steuerungssysteme haben lange Betriebszeiten. Ihre mechanischen und elektromechanischen Komponenten sind oft noch voll funktionsfähig. Doch ihre eingebettete Elektronik – die Prozessoren, Kommunikationsschnittstellen und Software, die sie steuern – hinkt den aktuellen Anforderungen an Konnektivität, Sicherheit und Datenzugänglichkeit häufig hinterher.

Ein vollständiger Austausch ist teuer, betrieblich störend und kann in regulierten Branchen langwierige Wiederzulassungsprozesse auslösen. Der Ansatz von Incap mit eingebetteten Plattformen und SBCs bietet eine Alternative: eine gezielte Modernisierung der eingebetteten Hard- und Software, wobei das mechanische System unberührt bleibt, zu einem Bruchteil der Kosten und Komplexität eines vollständigen Austauschs.

Der SBC-Plattformansatz – vorkonfiguriert und anpassungsbereit

Incap hat eine spezialisierte Kompetenz rund um Single-Board-Computer (SBC)-basierte Embedded-Plattformen speziell für diese Anwendung entwickelt. Vorkonfigurierte SBC-Entwicklungsplattformen bieten eine bewährte, kostengünstige Grundlage für eine schnelle, flexible Anpassung an spezifische industrielle Umgebungen – wodurch IIoT-Konnektivität mit minimalem Aufwand und in den meisten Fällen ohne langwierige regulatorische Wiederzulassung zu bestehenden Systemen hinzugefügt werden kann.

Das Schlüsselprinzip ist Edge Computing: Durch die Verlagerung der Datenverarbeitung an die Endpunkte des IIoT-Netzwerks – Sensoren, Aktuatoren, Gateways – wird Intelligenz dort platziert, wo die Daten entstehen. Dies vermeidet die Bandbreiten-, Latenz- und Sicherheitsrisiken der Weiterleitung aller Daten über ein zentrales System und ermöglicht eine lokale Echtzeitverarbeitung neben der selektiven Übertragung relevanter Daten an Cloud- oder Anlagensysteme.

Lösungen

  • Stromversorgung über 12 V (mit USV-Fähigkeit)

  • Kommunikationsarchitektur und Protokollhandling

  • Datenprotokollierung und Datenfluss auf Systemebene

  • Edge-Verarbeitung und Intelligenz auf Geräteebene

  • Eingebettete Steuerung für vernetzte Produkte

  • Integration in Cloud- oder On-Premise-Umgebungen

  • Visualisierung und Interaktion auf Anwendungsebene

Was IIoT-Nachrüstung in der Praxis leistet

Wenn ein bestehendes Steuerungssystem mit einem Incap IIoT-Modul nachgerüstet wird, ist das Ergebnis typischerweise ein System, das Prozess- und Maschinendaten ausgeben kann, die zuvor unzugänglich waren – diese Daten werden in Analyse-Pipelines, Cloud-Dienste oder MES-Systeme eingespeist, die in Echtzeit operative Erkenntnisse generieren.

Die Vorteile sind konkret: reduzierte Maschinenausfallzeiten durch vorausschauende Wartungsfähigkeit, verbesserte Energieeffizienz durch datengesteuerte Optimierung und die Möglichkeit, Geschäftsmodelle auf realen Betriebsdaten statt auf technischen Schätzungen aufzubauen.

Wichtig ist, dass eine Nachrüstung in der Regel keine langwierigen Genehmigungsverfahren erfordert – ein großer Vorteil in regulierten Branchen wie Medizintechnik, Bahn oder Energie, wo ein vollständiger Systemaustausch eine umfangreiche Neuzulassung auslösen würde. Der Return on Investment einer gut durchgeführten IIoT-Nachrüstung wird typischerweise innerhalb kurzer Zeit erzielt, oft ohne größere Neuinvestitionen in Geräte.

IoT-Workshops – Eine gemeinsame Grundlage schaffen

Für Kunden, die sich in einem früheren Stadium ihrer IIoT-Reise befinden, bietet Incap strukturierte IoT-Workshops an – eine praktische Einführung in IIoT-Konzepte, Architekturentscheidungen und Implementierungswege, die sich gleichermaßen an Management, Projektmanager und Entwicklungsteams richten.

Die Workshops basieren auf dem 4OR-Prinzip (Storming, Forming, Norming, Producing) und decken die gesamte Bandbreite der für eine Produktionsumstellung relevanten Themen ab, von Hardware- und Sensortechnik über Konnektivität, Edge Computing und Cloud-Plattformen bis hin zu Anwendungsentwicklung und digitaler Zwillingsvisualisierung. Alle Teilnehmer erhalten ein Schulungszertifikat und alle Workshop-Materialien zur internen Nutzung.

Themen

  • Übersicht über IIoT-Funktionalitäten und Architekturmuster

  • Hardwareauswahl und Sensortechnik

  • Konnektivitäts- und Kommunikationstechnologie (kabelgebunden, drahtlos, Feldbus)

  • Edge Computing – Architektur, Anwendungsfälle und Designprinzipien

  • Platform as a Service / Software as a Service – Modellvergleich

  • Anwendungen, Visualisierung und digitale Zwillingskonzepte

  • Sicherheitsaspekte für industrielles IoT

Branchen, die wir bedienen