Ist Agile Talent die Antwort für das Design eingebetteter Systeme?

Von Taschenrechnern bis hin zu Autos sind eingebettete Systeme allgegenwärtig. Während Sie diesen Artikel lesen, verlässt sich das von Ihnen verwendete Gerät auf Dutzende dieser Systeme – gekennzeichnet durch Software, die in ein Stück Hardware verstrickt ist und einem bestimmten Zweck dient –, um Text anzuzeigen und auf Ihre Befehle zu reagieren. Eingebettete Systeme sind für Einzelpersonen und ganze Branchen gleichermaßen von grundlegender Bedeutung für das tägliche Leben.

Das Design eingebetteter Systeme ist mit dem Aufkommen des „Internet der Dinge“ (IoT) noch wichtiger und allgegenwärtiger geworden. Das IoT wird von eingebetteten Systemen angetrieben, und sein Anwendungsbereich erweitert sich schnell.

Eine Studie von McKinsey & Co. aus dem Jahr 2013 schätzt, dass bis 2020 rund 30 Milliarden Objekte mit dem IoT verbunden sein könnten. Eine Studie der Boston Consulting Group aus dem Jahr 2017 ergab weiter, dass Unternehmen bereit sind, allein im Jahr 2020 über 250 Milliarden US-Dollar für IoT-Anwendungen und -Infrastruktur auszugeben. Obwohl solche Schätzungen letztlich verfehlen, scheint die zukünftige Bedeutung des IoT sowohl für Unternehmen als auch für Verbraucher gesichert.

Angesichts der erheblichen Auswirkungen des IoT auf die Verbraucher und des enormen wirtschaftlichen Potenzials ist es keine Überraschung, dass Spitzeningenieure, die in der Lage sind, eingebettete Systeme zu entwerfen und zu entwickeln, sehr gefragt sind. In einigen Branchen übersteigen die durch das IoT herbeigeführten Veränderungen jedoch die Fähigkeit der Unternehmen, solche Talente einzustellen und interne Teams aufzubauen.

Dieses Problem ist besonders akut in Branchen, die sich traditionell eher auf Hardware und Schwermaschinen als auf Softwareentwicklung und Bereiche wie maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz konzentrieren. Darüber hinaus sind diese Branchen oft weit entfernt von den Technologie-Epizentren an der Ost- und Westküste der USA angesiedelt, was es noch schwieriger macht, Top-Talente auf dem Arbeitsmarkt davon zu überzeugen, sie den Hightech-Alternativen aus dem Silicon Valley vorzuziehen. Der Bedarf für diese Branchen, Experten für eingebettete Systeme einzustellen, war noch nie so groß und wird weiter zunehmen.

Der Bedarf für diese Branchen, Experten für eingebettete Systeme einzustellen, war noch nie so groß und wird weiter zunehmen.

In diesem Artikel werden wir sehen, dass agile Talente – im Wesentlichen definiert als erfahrene Freiberufler – diesen Branchen ermöglichen können, sich erfolgreich an die Herausforderungen anzupassen, die sich aus der ständig wachsenden Bedeutung von eingebetteten Systemen ergeben. Am Beispiel der Automobilindustrie werden wir auch einige der Haupthindernisse für den Einsatz agiler Embedded-System-Entwickler verstehen und lernen, wie sie überwunden werden können.

Agile Entwicklung eingebetteter Systeme – Herausforderungen und Lösungen

Zwei der größten Herausforderungen, mit denen Unternehmen konfrontiert sind, die Know-how in der Entwicklung eingebetteter Systeme aufbauen möchten – das Finden der richtigen Talente und Anreize für den Standortwechsel – können durch den Einsatz agiler Ingenieure gelöst werden, die intern oder remote arbeiten können.

Talentmangel

Ingenieure für eingebettete Systeme sind Mangelware. Während es schwierig ist, empirische Schätzungen über die Anzahl der derzeit beschäftigten Entwickler eingebetteter Systeme zu erhalten, geben eine Vielzahl von Daten über die Nachfrage nach solchen Talenten einen Eindruck von der relativen Größe des Marktes für eingebettete Systeme.

Das Bureau of Labor Statistics stellte fest, dass es im Jahr 2016 rund 1,3 Millionen Jobs im Software-Engineering gab, gegenüber 74.000 Jobs im Computer-Hardware-Engineering. Eine einfache Suche auf Indeed, einer Stellensuchmaschine, ergibt etwa 63.000 offene Stellen in der Anwendungsentwicklung, gegenüber etwa 12.000 Stellen in eingebetteten Systemen. Obwohl dies sehr unvollkommene Metriken sind, deuten sie darauf hin, dass der Markt für eingebettete Systeme im Vergleich zum traditionellen Software-Engineering in den Schatten gestellt wird.

Der Mangel an Experten für eingebettete Systeme lässt sich zumindest teilweise durch die Ausbildung erklären. In einem Artikel aus dem Jahr 2014 argumentierte Robert Dewar, ein emeritierter Professor an der New York University, dass Informatikfakultäten Fähigkeiten – wie fortgeschrittene Mathematik, Teamarbeit, Verständnis von Gesamtsystemen und Kenntnisse einer Vielzahl von Programmiersprachen –, die wesentlich sind, weniger betont haben bis hin zur Entwicklung eingebetteter Systeme.

Aufgrund unzureichender Ausbildung besteht eine erhebliche Lücke zwischen den besten Entwicklern eingebetteter Systeme und dem Rest. Marcos Oviedo, Ingenieur für eingebettete Systeme bei Toptal und langjähriger Softwarearchitekt bei Intel, sagt, dass seiner Erfahrung nach vielen Ingenieuren die Mischung aus Hardware- und Softwareentwicklungskompetenz fehlt, die für ein erfolgreiches Design eingebetteter Systeme unerlässlich ist. Der Einsatz agiler Talente, sagt er, kann Unternehmen eine Lösung für dieses Problem bieten.

Insbesondere Remote-Talente können erhebliche Vorteile bringen, da sie Unternehmen den Zugriff auf einen großen Pool an Talenten mit einem breiten Spektrum an Fähigkeiten ermöglichen: „Die Fähigkeit, gute, ausgereifte Softwareentwicklungspraktiken [zusammen mit Hardware-Expertise] bereitzustellen, wird die Qualität steigern des Produkts“, sagt Oviedo. „Das ist definitiv etwas, das entfernte Talente auf den Tisch bringen können.“

Lage, Lage, Lage

Da sich ein Großteil der Tech-Welt auf die Ost- und Westküste der USA konzentriert, kann es schwierig sein, Top-Tech-Talente zu motivieren, anderswo zu arbeiten – und sich niederzulassen.

Während dieses Problem auf Unternehmen zutrifft, die Tech-Talente aller Couleur benötigen, ist es besonders dringend für Unternehmen, die nach Talenten in Bereichen wie eingebetteten Systemen suchen, die knapp sind.

Agile Talente können sinnvoll zu Projekten beitragen, die auf standardisierte, einfach zu handhabende Hardwarekomponenten angewiesen sind.

Agile Talente können dieses Problem lösen, indem sie es Unternehmen ermöglichen, Top-Ingenieure einzustellen, die dort leben können, wo sie es wünschen. Anstatt einen harten Kampf zu führen, um Ingenieure für eingebettete Systeme zum Umzug zu bewegen – und sich daher darauf beschränken zu müssen, nur die Ingenieure einzustellen, die zu einem solchen Umzug bereit sind – können Unternehmen Talente einstellen, die von überall aus arbeiten. Dies beseitigt ein großes Hindernis für die Einstellung der besten Ingenieure für die jeweilige Aufgabe und rüstet Unternehmen besser aus, um schnell und erfolgreich Fachwissen in eingebetteten Systemen aufzubauen.

Nachdem wir nun einige der wichtigsten Probleme verstanden haben, die agile Talente lösen können, können wir uns der Untersuchung von Bedingungen zuwenden, die es Unternehmen ermöglichen, solche Talente einzusetzen, und Bedingungen, die dies erschweren.

Wann sind Entwickler von agilen eingebetteten Systemen lebensfähig?

Für einige Entwickler eingebetteter Systeme ist das Arbeiten aus der Ferne leichter gesagt als getan. Während ein Ingenieur bequem von jedem Café auf der ganzen Welt aus an einer mobilen App arbeiten kann, erfordert die Entwicklung softwarebasierter Systeme für große Hardwarekomponenten fundierte Kenntnisse der betreffenden Hardware, die ohne physische Kenntnisse möglicherweise nur schwer zu erlangen sind Nähe zur Hardware selbst.

Es ist wichtig zu verstehen, wann ein solches Talent angemessen ist und wann nicht.

Wenn agile oder Remote-Talente lebensfähig sind: Agile Talente können einen sinnvollen Beitrag zu Projekten leisten, die auf standardisierte, einfach zu handhabende Hardwarekomponenten angewiesen sind. In diesen Fällen können Unternehmen Embedded-Ingenieuren Hardwarespezifikationen oder allgemeine Software Development Kits (SDKs) zur Verfügung stellen, die Ingenieure modifizieren und verwenden können, um ihre Produkte von überall aus zu entwickeln.

Flavio de Castro Alves Filho, ein Entwickler eingebetteter Systeme mit Sitz in Sao Paulo, Brasilien, hat festgestellt, dass Unternehmen ihm und seinem Team häufig die Tools zur Verfügung stellen, die erforderlich sind, um Projekte aus der Ferne abzuschließen. Als er beispielsweise an der Entwicklung von eingebetteten Systemen für Elektrokardiogrammgeräte (EKG) arbeitete, erhielt Filho viele der grundlegenden Hardwarekomponenten – digitale Wandler, Mikroprozessoren und Mikrocontroller –, die zur Erfüllung seiner Aufgabe erforderlich waren. „Wenn wir die endgültige Hardware haben, ist das gut, aber es ist keine Voraussetzung“, sagte Filho.

Wenn Agile- oder Remote-Talente möglicherweise nicht rentabel sind: Umgekehrt kann der Einsatz von Remote-Agile-Talenten für Projekte mit strengen Sicherheitsstandards oder besonders großen Hardwarekomponenten eine Herausforderung darstellen. Es obliegt freiberuflichen Entwicklern eingebetteter Systeme, physische Räume und Geräte zu sichern, die es ihnen ermöglichen, in einer Vielzahl von Fällen aus der Ferne zu arbeiten. Dennoch können diese Fälle (mehr in der Automobil-Fallstudie weiter unten untersucht) Arbeitsbereiche erfordern, die für Remote-Arbeit unerschwinglich groß sind, oder Tools, die möglicherweise nicht zugänglich sind.

Darüber hinaus können sich Unternehmen für bestimmte „unternehmenskritische“ Embedded-System-Projekte dafür entscheiden, Vollzeit-Ingenieure anstelle von agilen Talenten einzustellen. Diese Projekte können längere Zeit dauern – manchmal Jahre – und beinhalten Systeme, die so empfindlich sind, dass Unternehmen sie ausschließlich intern behalten müssen.

Hayram Nicacio, Vorsitzender der Society of Automotive Engineers Brasil, weist in Bezug auf Steuerungssysteme in Fahrzeugen darauf hin: „Sie bewahren [die Entwicklung der Steuerungssysteme] nicht in einem Tresor mit sieben Schlüsseln auf; Sie bewahren es in sieben Safes auf, einen in dem anderen.“ In einigen Fällen fühlen sich Unternehmen aufgrund der hochsensiblen oder proprietären Natur des Projekts einfach nicht wohl dabei, agile Talente einzustellen.

Obwohl diese Herausforderungen real sind, zeigt die folgende Fallstudie, dass sie nicht unüberwindbar sind.

Fallstudie: Die Automobilindustrie

Als Legacy-Industrie, die auf eingebetteten Systemen basiert und einem schnellen technologischen Wandel unterliegt, liefert die Automobilindustrie ein nützliches Beispiel sowohl für die Notwendigkeit von Fachwissen über eingebettete Systeme als auch für die Herausforderungen beim Einsatz agiler Talente, um diesen Bedarf zu decken.

Der Aufstieg des digitalen Autos

Grundsätzlich waren Autos schon immer komplizierte Ansammlungen eingebetteter Systeme, und zu sagen, dass ihre Komplexität im Laufe der Zeit zugenommen hat, wäre eine grobe Untertreibung. Ein kurzer Blick auf klassisches versus modernes Fahrzeugdesign zeigt diesen Punkt.

Das zwischen 1908 und 1927 produzierte Ford Model T ist nach heutigen Maßstäben relativ einfach in Design und Konstruktion. Ein einzelnes Modell T bestand aus rund 1.500 verschiedenen Teilen, die Maschinenbauingenieure und andere auf Fords innovativen Montagebändern zusammensetzten. Ein modernes Fahrzeug hingegen besteht aus etwa 15.000 Einzelteilen.

Die Zunahme der Fahrzeugkomplexität ist jedoch nicht nur auf eine Zunahme der bloßen Anzahl der verwendeten Teile zurückzuführen, sondern auch auf eine Ausweitung der verschiedenen Arten von verwendeten Teilen. Während das Modell T einige grundlegende elektrische Komponenten enthielt, wurde es hauptsächlich aus mechanischen Teilen konstruiert. Ein modernes Fahrzeug ist eine viel vielfältigere Mischung aus mechanischen, elektrischen und Softwarekomponenten. Wie ein Artikel in der New York Times aus dem Jahr 2015 hervorhebt, gehören heute produzierte Premiumfahrzeuge „mit 100 Millionen oder mehr Codezeilen zu den fortschrittlichsten Maschinen der Welt“. Obwohl die heutigen Fahrzeugdesigns immer noch stark von mechanischen Komponenten und elektromechanischer Technik abhängen, sind sie zunehmend abhängig von Software und Rechenleistung.

Neue Art von Talent für eine neue Art von Auto benötigt

Als jahrhundertealte Industrie, die sich traditionell auf elektromechanische Systeme konzentrierte und nun zu fortschrittlicheren softwarebasierten Technologien übergeht, ist der relative Mangel an Softwareingenieuren im Automobilsektor verständlich.

Die Automobilindustrie braucht mehr Ingenieure für eingebettete Systeme, um erfolgreich durch die immer komplexer werdende softwaregesteuerte Zukunft zu navigieren.

Die US-Autoindustrie, die historisch in Detroit, Michigan, ansässig ist, hatte auch Schwierigkeiten, Top-Software-Talente aus dem Silicon Valley abzuwerben. Dieses Problem wird durch High-Tech-Unternehmen wie Waymo von Alphabet, die aggressive Streifzüge in den Automobilbereich unternehmen, weiter verschärft. Autounternehmen sind dieser Bedrohung auf verschiedene Weise begegnet. Einige haben sich mit Akteuren der High-Tech-Branche zusammengeschlossen, während andere erfolgreich High-Tech-Expertise im eigenen Haus aufgebaut haben. Die Automobilindustrie braucht neben anderen Experten für fortschrittliche Technologien mehr Ingenieure für eingebettete Systeme, um erfolgreich durch die immer komplexer werdende softwaregesteuerte Zukunft zu navigieren.

Agile Talent-Herausforderungen meistern

Obwohl die Automobilindustrie beim Einsatz agiler Embedded-System-Entwickler vor Herausforderungen stehen kann, gibt es eine Reihe möglicher Lösungen, die verstanden werden müssen:

Sicherheitsanforderungen:

Herausforderung: Die Automobilindustrie hat strenge Standards für funktionale Sicherheit, nämlich ISO 26262, die die Art und Weise prägen, wie Systeme und Komponenten entwickelt werden. Obwohl es keine strenge Anforderung ist, ist es für Entwickler eingebetteter Systeme in diesem Bereich hilfreich, über Qualifikationen in Übereinstimmung mit diesen Standards zu verfügen.

Lösung: Die Erlangung der richtigen Zertifizierungen in ISO 26262 ist für Entwickler eingebetteter Systeme nicht unerschwinglich schwierig und kann durch die Teilnahme an einer Reihe von Kursen erreicht werden. Darüber hinaus folgt ISO 26262 den wesentlichen Prinzipien der funktionalen Sicherheit, die in der Norm IEC 61508 enthalten sind und für Branchen wie Eisenbahn und Kernenergie gelten sollen. Automobilhersteller und -zulieferer können Talente für eingebettete Systeme mit Vorerfahrung in diesen anderen Bereichen ansprechen, um die Einhaltung von ISO 26262 besser sicherzustellen.

Spezifisches Fachwissen:

Herausforderung: Fahrzeuge haben, insbesondere angesichts ihrer Komplexität, viele Komponenten, die spezifische Fachkenntnisse erfordern. Die Automobilindustrie hängt von Hardwarekenntnissen und -techniken ab – einschließlich Lockstep-MCU-Architekturen, CAN- und LIN-Kommunikation – in denen viele Ingenieure möglicherweise keine Erfahrung haben. Da diese Fachexperten Mangelware sind, zögern Automobilunternehmen möglicherweise, Freiberufler einzustellen, weil sie befürchten, dass ein Ingenieur mit einzigartigen Fähigkeiten das Projekt mitten im Projekt verlässt, insbesondere wenn Projekte viele Monate oder sogar mehrere Jahre dauern.

Lösung: Agile Talente können beispielsweise durch spezielle Kurse zu AUTOSAR und ASPICE spezifisches Know-how in einigen der in der Automobilindustrie eingesetzten Systeme erwerben. Wenn ein agiler Ingenieur über Fachwissen in einem relevanten Bereich (z. B. MCUs, FPGAs) verfügt, ihm jedoch insbesondere im Automobilbereich keine Erfahrung fehlt, kann er oder sie von anderen mit dieser Erfahrung angeleitet und betreut werden. Darüber hinaus sind einige agile Ingenieure möglicherweise nicht zeitlich begrenzt, und für einige – insbesondere diejenigen, die bereit sind, vor Ort zu arbeiten – können diese Projekte attraktive Möglichkeiten darstellen.

Hardware-Logistik/Standort:

Herausforderung: Fahrzeuge bestehen aus großen Hardwarekomponenten. Abhängig von der spezifischen Komponente und dem Projekt benötigen Entwickler von eingebetteten Systemen im Automobilbereich möglicherweise spezielle Laborgeräte oder physische Nähe zu der zu entwickelnden Hardware. Dies kann Autounternehmen dazu zwingen, entfernte Freiberufler von der Berücksichtigung auszuschließen.

Lösung: Agile Entwickler eingebetteter Systeme können ihre eigene Ausrüstung – wie Oszilloskope, Multimeter, CAN, FlexRay, LIN-Tools zum Debuggen, Batteriezellensimulatoren und ESD-Testwerkzeuge – sowie Laborräume erwerben, die groß genug sind, um eine breite Palette von Komponenten aufzunehmen . In Fällen mit Projekten, die nicht aus der Ferne durchgeführt werden können, können agile Talente, die bereit sind, zu reisen und vor Ort zu arbeiten, dennoch Erfolg haben.

Talent für agile eingebettete Systeme als Weg zur Innovation

Es stimmt, dass agile Talente an sich kein Allheilmittel für alle Designherausforderungen eingebetteter Systeme sind. Vielmehr ist es entscheidend, einige der Bedingungen zu verstehen, die den Einsatz agiler und Remote-Embedded-Systems-Entwickler erschweren können, und wie diese Herausforderungen überwunden werden können.

Es ist auch wichtig, die immateriellen Vorteile hervorzuheben, die agile Talente bringen können. Der Einsatz agiler Talente kann Unternehmen nicht nur dabei helfen, Probleme bequem zu lösen, sondern auch eine Dosis Kreativität einbringen, die sich für das Design und den Erfolg eines Produkts als wesentlich erweisen kann.

Als Marcos Oviedo eingestellt wurde, um für ein Startup im Silicon Valley aus der Ferne zu arbeiten, hatte das Produkt des Unternehmens – ein Stirnband, das Basketballspielern beibringen sollte, wie man am besten einen Ball ins Netz wirft – keinen Prototypen, und das Unternehmen hatte keinen klar definierten Plan, wie es zu entwickeln. Obwohl Oviedo von einem anderen Kontinent aus arbeitet, baute er den ersten Prototyp des Unternehmens, indem er einfache, leicht zugängliche Hardware kaufte und Hardware von anderen Geräten umfunktionierte. Für dieses Unternehmen diente das Designtalent für agile eingebettete Systeme als innovativer Funke, der sich als entscheidend für die erfolgreiche Produktentwicklung erwies.

Ob durch mechanische Stirnbänder, Armbanduhren oder Autos, das IoT wird weiter expandieren und sich auf eingebettete Systeme verlassen. Unternehmen benötigen Gewandtheit im Design eingebetteter Systeme, um erfolgreich zu sein, und agiles Talent stellt eine Ressource dar, die nicht ignoriert werden sollte.