So wählen Sie einen Partner für die Entwicklung eingebetteter Systeme und im IoT-Bereich aus

Ein Hardware-Gründer mit einem funktionierenden Prototyp und einer Fertigungsfrist stellt sich vor der Unterzeichnung eines Entwicklungsvertrags eine entscheidende Frage: Kann dieses Team ein vernetztes Produkt tatsächlich vom Steckbrett bis hin zu einem zertifizierten, lieferfähigen Gerät bringen? Ein Entwicklungsleiter, der eine bestehende Maschine mit IoT-Sensoren ausstattet, stellt sich eine engere Variante derselben Frage, wobei der Fokus darauf liegt, ob der Partner sowohl die physische Hardware als auch die Cloud-Plattform versteht, in der die Daten letztendlich landen.

Die Entwicklung von eingebetteten Systemen und IoT-Lösungen befindet sich an der Schnittstelle mehrerer ingenieurwissenschaftlicher Disziplinen: Hardware-Design, Firmware, drahtlose Konnektivität, Cloud-Infrastruktur und oft auch mechanische Gehäuse. Die Auswahl eines Partners für diese Art von Arbeit bedeutet, echte, nachweisbare Fachkompetenz über den gesamten Stack hinweg zu prüfen – und nicht nur ein Portfolio voller Logos. Dieser Leitfaden erläutert, was die Entwicklung von eingebetteten Systemen und IoT-Lösungen tatsächlich beinhaltet, welche spezifischen Kriterien einen kompetenten Partner von einem risikobehafteten unterscheiden und welche Fragen es zu stellen gilt, bevor man einem externen Team ein Budget und eine Produkt-Roadmap anvertraut. Monarch Innovation arbeitet mit Hardware- und Produktteams genau in diesem multidisziplinären Ingenieursbereich zusammen – und genau darauf ist dieser Leitfaden ausgerichtet.

01Was die Entwicklung von eingebetteten Systemen und im IoT-Bereich eigentlich umfasst

Die Entwicklung eingebetteter Systeme umfasst das Entwerfen und Programmieren von Software, die direkt auf einer Hardware läuft und in Echtzeit steuert, wie ein Gerät Daten erfasst, verarbeitet und darauf reagiert. Sie unterscheidet sich von der allgemeinen Anwendungsentwicklung dadurch, dass sie innerhalb festgelegter Speicher-, Leistungs- und Rechenbeschränkungen arbeiten muss und dass Fehler nicht nur die Bildschirmanzeige, sondern auch das physische Verhalten des Geräts beeinflussen können.

Die IoT-Entwicklung erweitert diese Embedded-Entwicklung nach außen hin, indem sie ein Gerät mit einem Netzwerk verbindet, sodass es Daten an die Cloud senden, Befehle empfangen und mit anderen Systemen interagieren kann. Ein vollständiges IoT-Produkt umfasst in der Regel vier Schichten: die Hardware selbst, die darauf ausgeführte Firmware, die Konnektivitätsschicht, die Daten zum und vom Gerät überträgt, sowie die Cloud oder Backend-Plattform, die diese Daten speichert, verarbeitet und anzeigt.

Ein Partner, der in einem Bereich stark ist, ist nicht automatisch in allen vier Bereichen stark. Viele Embedded-Software-Hersteller entwickeln hervorragende Firmware, lagern den Hardware-Entwurf jedoch an externe Anbieter aus, und viele auf die Cloud ausgerichtete IoT-Anbieter verfügen intern nur über begrenztes Hardware-Know-how. Die Produktentwicklungsdienstleistungen von Monarch Innovation umfassen Hardware- und Elektrokonstruktion, eingebettete Systeme und IoT-Entwicklung als miteinander verknüpfte Disziplinen und nicht als separate Arbeitsschritte – dies ist einer der ersten Punkte, auf die Sie bei der Bewertung eines Partners achten sollten.

02Warum Unternehmen die Entwicklung von Embedded-Systemen und IoT-Lösungen auslagern

Einige immer wiederkehrende Herausforderungen veranlassen Hardware- und Produktteams dazu, auf einen externen Entwicklungspartner zurückzugreifen, anstatt jede Ebene intern aufzubauen.

• Fachübergreifende Kompetenzlücken: Ein „Software-First“-Team, das ein vernetztes Produkt entwickelt, verfügt oft über fundierte Kenntnisse in den Bereichen Firmware oder Cloud, hat jedoch keine interne Erfahrung im Bereich Hardware oder Leiterplattenentwurf – und das Gegenteil trifft ebenso häufig auf „Hardware-First“-Teams zu.
• Spezialisiertes, kurzfristig benötigtes Fachwissen: Ein einzelnes Produkt erfordert möglicherweise ein spezifisches Funkprotokoll, eine bestimmte Mikrocontroller-Familie oder einen Zertifizierungsprozess, mit dem das interne Team bisher noch nie gearbeitet hat und den es in den nächsten Jahren auch nicht wieder benötigen wird.
• Schneller Einsatz eines funktionsfähigen Systems: Der Aufbau und die Einarbeitung eines kompletten Embedded- und IoT-Teams im eigenen Haus kann länger dauern, als es die Produkt-Roadmap zulässt, insbesondere wenn Hardware und Firmware parallel entwickelt werden müssen.
• Zertifizierungs- und Konformitätsanforderungen: Um ein vernetztes Gerät durch die FCC-, CE- oder UL-Prüfungen zu bringen, müssen bereits in einer frühen Phase Entwurfsentscheidungen getroffen werden. Ein Partner, der diesen Prozess bereits durchlaufen hat, hilft dabei, kostspielige Nachkonstruktionen in einer späten Projektphase zu vermeiden.

Der Nachteil dabei ist, dass sich Embedded- und IoT-Projekte schwerer auflösen lassen als typische Software-Outsourcing-Projekte. Eine an bestimmte Hardware gebundene Firmware-Codebasis oder eine Cloud-Architektur, die auf den Konventionen eines Partners basiert, kann bei der Übergabe an ein zweites Team kostspielig sein, falls die Zusammenarbeit mit dem ersten Team nicht funktioniert. Deshalb kommt der Partnerauswahl hier mehr Gewicht zu als bei weniger hardwareabhängigen Entwicklungsaufgaben.

03Worauf Sie bei einem Entwicklungspartner für eingebettete Systeme und das Internet der Dinge achten sollten

Sobald Sie wissen, welche Komponenten Ihr Produkt benötigt, sollten Sie einen potenziellen Partner anhand konkreter, überprüfbarer Kriterien bewerten und sich nicht auf einen allgemeinen Eindruck aus einem Verkaufsgespräch verlassen.

Interdisziplinäre Zusammenarbeit: Fragen Sie direkt nach, ob Hardware-, Firmware-, Konnektivitäts- und Cloud-Ingenieure gemeinsam an einem Projekt arbeiten oder ob diese Aufgaben separat an Subunternehmer vergeben werden. Ein Team, das gemeinsam die Leiterplatte entwirft und die Firmware programmiert, erkennt Integrationsprobleme – wie beispielsweise einen Sensor, der mehr Strom verbraucht, als die Leiterplatte ausgelegt ist – in der Regel bereits, bevor sie den Prototypen erreichen.

Protokoll und Konnektivitätsumfang: Vergewissern Sie sich, dass der Partner über fundierte, konkrete Erfahrungen mit der spezifischen Funktechnologie verfügt, die Ihr Produkt benötigt – sei es Bluetooth Low Energy für batteriebetriebene Wearables, LoRaWAN oder Mobilfunk für industrielle Sensoren mit großer Reichweite oder WLAN und Zigbee für Smart-Home-Geräte. Jedes Protokoll weist unterschiedliche Kompromisse hinsichtlich Stromverbrauch, Reichweite und Kosten auf, und ein Partner sollte in der Lage sein, zu erklären, warum ein Protokoll besser zu Ihrem Anwendungsfall passt als ein anderes, anstatt einfach auf das zurückzugreifen, womit er sich am besten auskennt.

Sicherheitsmaßnahmen für vernetzte Geräte: Ein vernetztes Produkt ist gleichzeitig ein Netzwerkendpunkt, und eine unzureichende Gerätesicherheit kann eine gesamte Geräteflotte Angriffen aussetzen. Die Leitlinien des National Institute of Standards and Technology (NIST) zur Cybersicherheit im Internet der Dinge (IoT) beschreiben grundlegende Maßnahmen, die Hersteller bereits in der Entwurfsphase in ein Gerät integrieren sollten, darunter sichere Identifizierung, Datenschutz und Aktualisierungsmechanismen. Fragen Sie einen potenziellen Partner, wie er mit Secure Boot, verschlüsselter Kommunikation und der Signierung von Over-the-Air-Updates umgeht – und nicht nur, ob er „Sicherheit ernst nimmt“.

Unterstützung bei Zertifizierung und Konformität: Geräte, die Funksignale senden, benötigen in den Vereinigten Staaten in der Regel eine FCC-Zertifizierung und in Europa eine CE-Kennzeichnung; bei vielen Produktkategorien kommt darüber hinaus noch eine UL-Sicherheitsprüfung hinzu. Ein Partner mit direkter Erfahrung bei Pre-Compliance-Tests kann Designprobleme, wie beispielsweise ein Problem bei der Antennenplatzierung oder eine ungeschirmte Hochgeschwindigkeitsleitung, bereits Monate vor dem Auftreten eines kostspieligen Zertifizierungsfehlers aufzeigen.

Beschaffung von Bauteilen und Berücksichtigung von Auslaufmodellen: Lieferzeiten für Halbleiter und die Einstellung der Produktion von Bauteilen können ein Hardware-Projekt noch lange nach Fertigstellung des Designs verzögern. Ein Partner, der bereits während des Designs – und nicht erst, wenn ein Engpass eintritt – auf Bauteile von Zweitlieferanten und realistische Lieferzeiten achtet, verringert dieses Risiko erheblich.

Erfahrung mit Cloud- und Backend-Integration: Wenn das Produkt ein Dashboard, Analysefunktionen oder Flottenmanagement benötigt, sollten Sie sich vergewissern, dass der Partner über echte Erfahrung bei der Anbindung eingebetteter Geräte an eine Cloud-Plattform verfügt – einschließlich der Bereitstellung von Geräten in großem Maßstab und des reibungslosen Umgangs mit zeitweiligen Verbindungsunterbrechungen –, anstatt sich nur auf die Geräteseite zu konzentrieren und die Cloud als Problem eines anderen zu betrachten.

Personalmodell und namentlich benannte Ingenieure: Fragen Sie konkret nach, wer an dem Projekt arbeiten wird und ob diese Ingenieure über die Hardware-, Firmware- und Konnektivitätsphasen hinweg im Projekt verbleiben. Kontinuität ist bei Embedded-Projekten wichtiger als bei den meisten Softwareprojekten, da ein Wechsel der Ingenieure während des Projekts oft bedeutet, dass sowohl die Hardware-Einschränkungen als auch die Firmware-Architektur von Grund auf neu erlernt werden müssen. Der frühere Leitfaden von Monarch Innovation zum Thema „Personalaufstockung versus dediziertes Entwicklerteam“ behandelt diese Frage der Personalbesetzung ausführlicher für Teams, die abwägen, welches Modell für ein laufendes Hardware-Programm am besten geeignet ist.

Schutz des geistigen Eigentums: Bei Embedded- und IoT-Produkten liegt der eigentliche Wettbewerbsvorteil häufig in der Firmware und der Systemarchitektur. Fragen Sie konkret nach, wie der Partner mit den Eigentumsrechten am Quellcode, den Zugriffskontrollen und der Vertraulichkeit umgeht, und lassen Sie sich die Bedingungen für die Übertragung der Rechte am geistigen Eigentum schriftlich festhalten, bevor die Entwicklungsarbeiten beginnen.

Dokumentation und Übergabeverfahren: Vergewissern Sie sich, was Sie bei Projektabschluss erhalten: Schaltpläne, Leiterplatten-Layout-Dateien, Firmware-Quellcode mit Kommentaren, Testberichte und Zertifizierungsunterlagen. Ein Partner, der seinen Übergabeprozess nicht klar beschreiben kann, ist ein Partner, von dem Sie sich später nur schwer trennen können – selbst wenn die technische Arbeit an sich solide ist.

04Checkliste zur Bewertung von Partnern im Bereich Embedded-Systeme und IoT

05Fragen, die Sie vor der Unterzeichnung eines Vertrags stellen sollten

Eine kurze, direkte Reihe von Fragen während der Bewertung deckt die meisten Risiken auf, bevor sie zu einem Vertragsproblem werden.

1. Welche Ingenieure werden konkret an unserer Hardware, Firmware und Konnektivität arbeiten, und bleiben sie während der gesamten Projektlaufzeit zugewiesen?
2. Welche Funkprotokolle und Cloud-Plattformen haben Sie bereits in der Produktion eingesetzt – nicht nur als Prototypen?
3. Wie gehen Sie mit der Gerätesicherheit um, einschließlich Secure Boot, verschlüsselter Kommunikation und der Integrität von OTA-Updates?
4. Welche Erfahrungen haben Sie mit FCC-, CE- oder UL-Zertifizierungen gemacht, und können Sie uns ein vergleichbares Projekt nennen?
5. Wie planen Sie bereits während der Entwicklungsphase mit den Lieferzeiten von Bauteilen und der Suche nach alternativen Bezugsquellen, und zwar nicht erst, wenn bereits ein Engpass eingetreten ist?
6. Über welche Quellcodes, Schaltpläne und Dokumentationen verfügen wir nach Abschluss des Projekts, und in welchem Format?
7. Wie koordiniert man Hardware-, Firmware- und Cloud-Teams, wenn es sich dabei nicht um dieselben Personen handelt?
8. Können Sie Beispiele für ein Produkt nennen, das tatsächlich in Serie gegangen ist und zertifiziert wurde – und nicht nur einen funktionierenden Prototyp?

Ein Partner, der diese Fragen konkret beantwortet, anstatt nur allgemeine Beruhigungen zu geben, ist in der Regel die sicherere Wahl.

06Häufige Fehler beim Outsourcing der Embedded- und IoT-Entwicklung

Es gibt eine Handvoll Muster, die immer wieder auftreten, wenn das Embedded- und IoT-Outsourcing schiefgeht. Die Aufteilung von Hardware und Firmware auf zwei voneinander unabhängige Anbieter ist eines der häufigsten Probleme, da Integrationsprobleme dann erst spät zutage treten und keines der Teams die volle Verantwortung für die Behebung übernimmt. Die Auswahl eines Partners aufgrund einer überzeugenden Demo seiner Cloud-Plattform, während dessen tatsächliche Erfahrung mit Hardware und Zertifizierungen übersehen wird, ist ein weiteres Beispiel – insbesondere bei Produkten, bei denen das physische Gerät den Großteil des technischen Risikos trägt. Das Aufschieben einer ernsthaften Sicherheitsdiskussion bis nach Abschluss des Designs führt in der Regel zu kostspieligen Nacharbeiten, da Secure Boot und verschlüsselte Kommunikation viel schwieriger nachträglich zu integrieren sind, als sie von Anfang an einzuplanen. Die Unterschätzung von Zertifizierungsfristen ist ein vierter Fehler, wenn ein Unternehmen davon ausgeht, dass FCC- oder CE-Prüfungen lediglich eine abschließende Formalität sind und nicht ein Prozess, der bereits Monate zuvor die Designentscheidungen beeinflussen sollte. Schließlich führt die Unklarheit bezüglich der Eigentumsverhältnisse an geistigem Eigentum und der Übergabe der Dokumentation bis zum Ende des Auftrags genau zu jener Art von Abhängigkeitsproblem, das durch das Outsourcing eigentlich vermieden werden sollte.

07Entwicklung eines vernetzten Produkts mit dem richtigen Entwicklungspartner

Bei der Entwicklung von eingebetteten Systemen und IoT-Lösungen hängt der Erfolg oder Misserfolg stärker als bei den meisten anderen Arten des technischen Outsourcings von der Stärke des Partners ab, der dahinter steht. Die Arbeit umfasst die Bereiche Hardware, Firmware, Konnektivität und Cloud, die selten unter einem Dach vereint sind, und ein Schwachpunkt in einem dieser Bereiche kann ein Produkt noch lange nach Vertragsunterzeichnung zum Stillstand bringen. Die Überprüfung auf echte interdisziplinäre Abdeckung, Erfahrung in den Bereichen Sicherheit und Zertifizierung, Kenntnisse in der Komponentenbeschaffung sowie klare Bedingungen hinsichtlich geistigen Eigentums und Dokumentation entscheidet darüber, ob ein reibungsloser Weg zur Produktion möglich ist oder ein Programm bereits in der Testphase ins Stocken gerät.

Monarch Innovation unterstützt Hardware- und Produktteams in den Bereichen mechanische Konstruktion, Hardware- und Elektrotechnik, eingebettete Systeme sowie IoT-Entwicklung und fungiert dabei als zentraler Ansprechpartner für alle Disziplinen, die häufig auf verschiedene Anbieter aufgeteilt sind. Wenn Sie ein vernetztes Produkt planen und abwägen, ob Ihr Team den gesamten Stack intern abdecken kann, wenden Sie sich an Monarch Innovation, um Ihre Anforderungen an Hardware, Firmware und Konnektivität mit unserem Ingenieurteam zu besprechen.

08Sprechen Sie mit einem Experten für eingebettete Systeme und das Internet der Dinge

Sie möchten ein vernetztes Produkt entwickeln und benötigen Fachwissen in den Bereichen Hardware, Firmware oder Cloud-Integration? Wenden Sie sich an Monarch Innovation, um Ihre Anforderungen an eingebettete Systeme oder die IoT-Entwicklung mit unserem Ingenieurteam zu besprechen.

09Häufig gestellte Fragen

1. Was macht ein Entwicklungspartner für eingebettete Systeme und das Internet der Dinge (IoT) eigentlich?

Ein Entwicklungspartner für eingebettete Systeme und das Internet der Dinge (IoT) entwirft und realisiert die Hardware, die Firmware, die Konnektivität und häufig auch die Cloud-Integration hinter einem vernetzten Produkt. Dies kann eine einzelne Ebene umfassen, wie beispielsweise die Firmware für eine bestehende Leiterplatte, oder den gesamten Stack vom Leiterplattendesign bis hin zu Cloud-Dashboards – je nachdem, was das Produkt und das interne Team bereits vorweisen können.

2. Wie bewerte ich einen Outsourcing-Partner für eingebettete Systeme?

Achten Sie auf echte, nachweisbare Erfahrung in den spezifischen Fachgebieten, die Ihr Produkt erfordert, einschließlich Hardware, Firmware, des genauen verwendeten Funkprotokolls und gegebenenfalls der Cloud-Integration. Erkundigen Sie sich nach den Sicherheitsmaßnahmen, den bisherigen Zertifizierungen durch FCC, CE oder UL, der Beschaffungsstrategie für Komponenten sowie danach, welche Dokumentation und welchen Quellcode Sie nach Projektabschluss erhalten.

3. Warum ist das Outsourcing im Bereich Embedded-Systeme und IoT risikoreicher als das typische Software-Outsourcing?

Bei Embedded- und IoT-Produkten ist die Firmware eng an bestimmte Hardware gebunden, sodass es schwieriger ist, einen schwachen Partner mitten im Projekt zu ersetzen als bei den meisten Softwareprojekten. Zertifizierungsanforderungen, Lieferzeiten für Komponenten und Zyklen der physischen Prototypenentwicklung führen zudem zu zusätzlichen Risiken und Kosten, die beim rein softwarebasierten Outsourcing nicht auftreten.

4. Welche Sicherheitsstandards gelten für die Entwicklung von IoT-Geräten?

Das National Institute of Standards and Technology veröffentlicht grundlegende Leitlinien zur Cybersicherheit für Hersteller von IoT-Geräten, die Themen wie die sichere Geräteidentifizierung, den Datenschutz und sichere Update-Mechanismen abdecken. Ein kompetenter Entwicklungspartner sollte konkret darlegen können, wie sein Entwicklungsprozess diese Anforderungen berücksichtigt, anstatt die Sicherheit erst im Nachhinein zu berücksichtigen.

5. Benötigen alle IoT-Produkte eine FCC- oder CE-Zertifizierung?

Die meisten Geräte, die Funksignale senden, benötigen in den Vereinigten Staaten eine FCC-Zertifizierung und in Europa eine CE-Kennzeichnung; für viele Produktkategorien sind zudem UL-Sicherheitsprüfungen erforderlich. Da die Anforderungen je nach Gerätetyp und Zielmarkt variieren, hilft die frühzeitige Klärung des genauen Zertifizierungsprozesses im Entwicklungsprozess dabei, Nacharbeiten in späteren Phasen zu vermeiden.

6. Ist es besser, für Hardware, Firmware und Cloud einen einzigen Partner zu wählen oder auf verschiedene Spezialisten zurückzugreifen?

Wenn ein einziger Partner alle drei Ebenen in einem Team abdeckt, lassen sich Integrationsfehler und gegenseitige Schuldzuweisungen in der Regel vermeiden, wenn etwas nicht wie erwartet funktioniert. Getrennte Spezialisten können dennoch gut zusammenarbeiten, wenn ein Unternehmen über eine starke interne technische Leitung verfügt, die die Übergaben zwischen ihnen koordiniert; dieser Koordinationsaufwand sollte jedoch im Voraus eingeplant werden und nicht erst mitten im Projekt festgestellt werden.

7. Welche Fragen sollte ich zum Thema geistiges Eigentum stellen, bevor ich einen Partner für die Embedded-Entwicklung beauftrage?

Fragen Sie direkt nach, wie der Partner mit den Eigentumsrechten am Quellcode und den Zugriffskontrollen während der Entwicklung umgeht und welche Bestimmungen zur Übertragung von geistigem Eigentum im Vertrag enthalten sind. Lassen Sie sich diese Bedingungen schriftlich bestätigen, bevor die Entwicklungsarbeiten beginnen, da Embedded- und IoT-Produkte aufgrund ihrer Firmware und Systemarchitektur oft einen erheblichen Wettbewerbsvorteil darstellen.