Wer steuert die Maschine? – High-Tech Prozessoren aus Franken

Die Firma profichip ist als mittelständiges Unternehmen im Bereich Automatisierungstechnik tätig. profichip entwickelt seit 1999 Halbleiterchips für Speicher-Programmierbare-Steuerungen (SPS). Diese „system-on-chip / SoC“-Technologien beinhalten neben Standard ARM-Cores auch selbstentwickelte Prozessoren. Die Kommunikation mit der Umgebung erfolgt über industrielle Feldbussysteme (PROFIBUS, Realtime Ethernet). Die von profichip entwickelten Technologien werden u.a. in Produkten der Mutterfirma VIPA (siehe Demonstrator) eingesetzt.

Im industriellen Umfeld ist eine hohe Verfügbarkeit besonders wichtig, um potentielle Maschinen-Stillstandszeiten zu minimieren. Dieses Ziel wird durch Reduzierung mechanischer Bauteile – z.B lüfterloser Betrieb – erreicht. Ebenso ist eine schnelle und robuste Kommunikation mit den Eingängen (Sensoren) und Ausgängen (Aktoren) nötig, um sofort auf Änderung von Prozessparametern reagieren zu können. In einem gemeinsamen Forschungsprojekt der FAU/THN und profichip, wird untersucht, wie bekannte Optimierungen im Prozessordesign für das industrielle Umfeld eingesetzt werden können. Dabei werden unterschiedliche Befehlsabarbeitungen (Superskalarität), Speicherzugriffe (Cache) und Mehrkern-Prozessoren (Multi-Core) untersucht. Die Simulation der verschiedenen Parametersätze erfolgt mit einem konfigurierbaren Softwaremodell des Prozessors. So können einzelne Parameter schnell verändert werden.

Technisches Ziel ist es, den Befehlsdurchsatz deutlich zu erhöhen bei gleichbleibend geringer Verlustleistung. Dies ermöglicht eine schnellere Abarbeitung komplexer Steuerungsprogramme und kürzere Reaktionszeiten auf Änderungen der Eingangssignale. Durch gezielte Optimierung der Leistungsaufnahme ist trotz hoher Integrationsdichte der Betrieb ohne aktive Kühlung (Lüfter) weiterhin sichergestellt.

Halbleitertechnik aus Franken - Prototyp und Endprodukt einer Speicher-Programmierbaren-Steuerung (SPS).

Eine SPS steuert einzelne Maschinen, Prozesse oder ganze Fertigungsstraßen und Kraftwerke. Der Informationsaustausch mit anderen Systemen oder Ein- und Ausgabebaugruppen erfolgt über industrietaugliche Kommunikationsnetze. Die komplette Steuerungs- und Kommunikationstechnik ist bei der gezeigten Realisierung in einem einzelnen Chip integriert.

Computer auf vier Rädern: Mit Software aus Erlangen zu hochautomatisierten und autonomen Fahrzeugen

Elektrobit arbeitet an einer Vielzahl von Softwareprodukten, die das Autofahren der Zukunft – ab 2025 und darüber hinaus – entscheidend mitgestalten.

Eine Voraussetzung für hochautomatisierte oder selbstfahrende Fahrzeuge, die z. B. Personen über einen Befehl auf dem Mobiltelefon abholen und ohne Fahrer chauffieren, sind hochgenaue Straßenkartendaten.

Die bloße Berechnung des Fahrtweges von A nach B ist nicht mehr ausreichend. Im Prinzip muss das Fahrzeug wissen was auf der Strecke im Detail vor sich geht, bevor es ein Fahrer am Steuer überhaupt sehen könnte.

Straßenkarten können aber „Lücken“ haben, wie folgende Beispielsituationen zeigen:

• Fahrbahnmarkierungen einer Strecke fehlen zum Teil. Das Fahrzeug muss auf der Spur bleiben und darf auf keinen Fall abkommen.
• Ein Unfall ist vor ca. zwei Minuten auf einer Strecke passiert. Das Fahrzeug muss selbstständig abbremsen und mit Schrittgeschwindigkeit die Unfallstelle umfahren, ohne jemanden zu gefährden.
• Die Indem viele Daten mit Hilfe von unendlich vielen Fahrzeugen gesammelt werden, können die beschriebenen „Lücken“ in Straßenkarten gefüllt werden.

Elektrobit entwickelt Lösungen, die sich mit dem Sammeln der Daten, deren Speicherung, Analyse, Verarbeitung, Verlässlichkeit und deren Eintragung in Straßenkarten beschäftigen, damit diese hochgenau werden. Strecke Die sehr präzisen Straßenkartendaten wiederum werden ins System eines hochautomatisierten oder selbstfahrenden Fahrzeugs überführt und lösen dann bestimmte Funktionen aus, wie z.B. automatische Lenkung, Bremsung, Ausweichmanöver bis hin zum autonomen Fahren.

Mit einem einzigartigem Team zu einzigartigen Lösungen

Die e.solutions GmbH, ein im Jahr 2009 gegründetes Joint Venture von Audi und Elektrobit, entwickelt an den Standorten Ingolstadt, Erlangen, und Ulm Infotainment-Geräte.


Die von der e.solutions entwickelten Systeme finden sich seit 2012 in allen aktuellen Fahrzeugen von Audi und Volkswagen. Die e.solutions erstellt Soft- ware für die Infotainment-Geräte (bei Audi: „MMI* Navigation plus“), die voll- grafischen Kombiinstrumente („Virtual Cockpit“) und die Tablet-Lösungen („Smart Display“) im Automobil.

Automobiles Infotainment stellt uns vor immer neue Herausforderungen. Die kurzen Innovationszyklen von Geräten wie z. B. Smartphones und MP3-Playern, sowie neue Funktionen wie z. B. Sprachbedienung, Text-To-Speech oder topographische Navigation erfordern es, immer auf dem aktuellsten Stand zu sein.

Unser Bereich Software Development entwickelt Embedded Software in den Sprachen Java und C++ über alle Funktionen des Infotainmentsystems hinweg.

Das HMI (Human Machine Interface) stellt die Schnittstelle des Fahrers zu allen Funktionen und Features des Infotainmentsystems dar (Grafikbausteine, Layoutkonzepte, 3D Assets, übergreifendes Systemkonzept). Die besondere Herausforderung liegt darin, dem Fahrer eine intuitive Oberfläche und Bedienlogik zu bieten, die aktuellen Designansprüchen gerecht wird und ihn so wenig wie möglich vom Straßenverkehr ablenkt. Da es sich um ein Embedded-System mit begrenzten Ressourcen (RAM, CPU, GPU) handelt, muss das HMI strenge Anforderungen in puncto Reaktivität, Startup-Zeit und Ressourcenverbrauch erfüllen. Darüber hinaus ist hohe Stabilität ein Muss, da das Infotainmentsystem mit HMI im Auto viele Jahre genutzt wird und nicht beliebig aktualisiert werden kann.

Systemapplikationen steuern alle Programme, Dateien und Abläufe im System und stellen die Verbindung zu internen als auch externen Hardwarekomponenten her. Wir entwickeln Tools, um die Performance unseres Produkts, seine Ausfallsicherheit und die korrekte Funktion über die gesamte Lebenszeit des Fahrzeugs zu messen, zu überwachen und zu optimieren.

Die infoteam Software AG ist ein etablierter Anbieter von Softwarelösungen und -dienstleistungen für Industrie, Life Science und Medizintechnik. Der internationale Kundenstamm umfasst u. a. die führenden Steuerungs-, Antriebs- und Medizingerätehersteller, Hersteller von Komponenten für Laborautomation, Bioprozesstechnologie, Gebäudesteuerung und -automatisierung sowie Maschinen- und Anlagenbauer.

infoteam bietet langjährige Erfahrung u. a. bei Softwareentwicklung und -tests, Realisierung und Wartung von Software insbesondere auch im sicherheitskritischen und normativ regulierten Umfeld. Das Portfolio umfasst ebenso Software für Programmierung, Visualisierung und zur Bedienung wie auch flexible, plattformunabhängige Software für mobile Endgeräte. Entwicklung von Embedded Systemen und das Erstellen automatisierter Testabläufe hierfür sowie für Komponenten, Maschinen, PC- und Tablet-Software ergänzen die Lösungen. infoteam entwickelt zudem Software mit besonders hohem Anspruch an die Zuverlässigkeit für Medizinprodukte (nach FDA- und MDD-Vorgaben) oder im Bereich der Funktionalen Sicherheit (IEC 61508). Softwaretools auf Basis aktueller Technologien komplettieren die Leistungen zusammen mit Anforderungs- und Risikomanagement, Softwarearchitektur und Projektmanagement (z. B. V-Modell und Scrum).

Seit der Gründung im Jahr 1983 steht die infoteam Software AG für die Verknüpfung von Qualität, Innovationen und gelebter Unternehmenskultur. Mit der Auszeichnung „Bayerns Best 50“ im Jahr 2013 unterstrich das Unternehmen seine Philosophie, Mitarbeiter im Mittelpunkt und nachhaltiges Wachstum zu verknüpfen. infoteam beschäftigt am Stammsitz in Bubenreuth bei Erlangen und an weiteren Standorten in Deutschland, der Schweiz und China fast 200 Mitarbeiter. Die AG verfügt über ein zertifiziertes Qualitätsmanagementsystem nach ISO 9001 und ISO 13485.