De uitvindersmentaliteit van de maker-generatie heeft zijn uitwerking op de industrie door de goedkope hardware, opensource platforms en frisse ideeën. Dat lijkt een trend te zijn met een succesformule die niet te stoppen is.
Als je het over low-cost hardware hebt, dan denk je met name aan goedkope ontwikkelboards als de Raspberry Pi en de Arduino en Beagle Bone. Sinds de launch in 2012 heeft de Raspberry Pi een ongekende vlucht genomen. Met meer dan 17 miljoen verkochte exemplaren wereldwijd kun je best spreken van de meest populaire mini-computer aller tijden. De Pi is dan ook een initiator geweest van de trend naar low-cost.
De Raspberry Pi heeft inmiddels een hele industrie tot gevolg van copycats die vergelijkbare mini-computertjes maken, maar ook van bedrijven die er accessoires en uitbreidingen voor ontwikkelen. Er ontwikkelt zich langzamerhand een heel hardware-ecosysteem rondom de Pi.
Industrieel gebruik van de Raspberry Pi
De doorontwikkeling van de Raspberry Pi heeft geleid tot een toename in de rekenkracht van dergelijke mini-computers. Ooit bedoeld als leermodule, had hij maar een beperkte rekencapaciteit. Hij werd dan ook voornamelijk gebruikt door scholieren en studenten om bijvoorbeeld te leren programmeren. Maar al snel bleek wat er daadwerkelijk in het kleine formaat schuilgaat. Inmiddels heeft het laatste model, de Raspberry Pi Pi 3B+, een 1,4 GHz quadcore-processor met 1 GB werkgeheugen en Gigabit-ethernet.
De maker-beweging maakt met de eerste Raspberry Pi’s een renaissance door. De levendige ontwikkelaars-community op internet maakte de instap in elektronica een stuk makkelijk. De Raspberry Pi komt in het industriële bereik dan ook steeds vaker voor, bijvoorbeeld als stuurcentrale bij prototype-ontwikkeling of als volwaardige industriële aansturing.
Het grote voordeel van een Pi is natuurlijk zijn lage prijs. Voor nog geen 40 euro heb je als ontwikkelaar een scala aan mogelijkheden. Met allerlei uitbreidingen als HAT’s kun je de interfaces flink uitbreiden. Je bent als ontwikkelaar ook steeds minder afhankelijk. Er zijn onafhankelijke opensource portals, die allerlei softwarebibliotheken gratis ter beschikking stellen, en via een ontwikkelforum ook goede ondersteuning bieden.
Paradigma-wisseling
Daardoor heeft het werken met low-cost hardware een ongekende flexibiliteit. Ontwikkelaars kunnen hun eigen weg gaan en oplossingen voor hun specifieke problemen vinden. Systemen zijn zonder al te grote investeringen uit te proberen en uit te breiden, zeker met allerlei opensource-omgevingen.
Een ontwikkelaar die op propriëtaire systemen aangewezen is, moet wachten op de fabrikant tot een gewenste uitbreiding gemaakt is en op de markt wordt gebracht. Daar is dan ook een verschuiving aan het gebeuren: ontwikkelaars kunnen met low-cost hardware hun projecten in eigen hand nemen. Dat bespaart ontwikkeltijd en dus geld. In een steeds dynamischer wordende markt met snelle innovaties is dat een doorslaggevend voordeel. Zeker voor bedrijven in het MKB-segment biedt dat mogelijkheden om hun bedrijven zonder veel risico verder te digitaliseren.
Industrieel gebruik
Met name bij de meet- en regeltechniek bieden ontwikkelboards als de Raspberry Pi een bedrijf nieuwe mogelijkheden en ruimte voor innovatie. Maar in een dergelijke omgeving kan een Pi tegen zijn grenzen aanlopen. Bij hogere omgevingstemperaturen kan zijn eigen temperatuur bijvoorbeeld flink oplopen. De processor wordt dan wel lager geklokt, maar dat is funest voor de performance.
De microSD-kaart die voor de opslag wordt gebruikt heeft maar een beperkt aantal schrijfcycli en is daardoor op de lange termijn industrieel minder geschikt. De 3B+ heeft daarnaast wel Gigabit-ethernet en wifi, maar industriële interfaces als RS485 en CAN ontbreken.
Dat betekent dat een zinvol gebruik van een Raspberry Pi in de industrie alleen mogelijk is met de juiste uitbreidingen. Daar bestaat inmiddels een interessante markt voor met shields en HAT’s voor een aantal functies. Een daarvan is de bijvoorbeeld de PiXtend-module, die voor verschillende doeleinden gebruikt kan worden. Hij heeft seriële interfaces als RS232, RS485 en CAN en de mogelijkheid van realtime monitoring. Die module kan omgevingstemperaturen van 50 graden aan en is makkelijk te installeren.
Een ander voorbeeld van een industriële uitbreiding is de Andino X1. Die kit verbindt een Raspberry Pi met een Arduino voor een industriële oplossing voor het adapteren van digitale in- en uitgangen voor een spanning van 24 volt. Door zijn eigen microcontroller is een nauwkeurige signaalverwerking en adaptatie van signaalgevers en actoren mogelijk. De essentiële interfaces van de Raspberry Pi worden daarbij volgens de geldende industrienormen beschermd. De ondersteunde digitale in- en uitgangen zijn galvanisch gescheiden en voorkomen een overspanning voor de Pi.
Low-cost hardware heeft de toekomst
Aan deze voorbeelden zie je al dat ontwikkelaars veel meer mogelijkheden krijgen om low-cost ontwikkelboards industrieel te gaan gebruiken. Er lijkt een trend zichtbaar dat dergelijke hardware ook voor bedrijven steeds interessanter wordt.
Wie gisteren nog als student aan een hobbyproject met een Pi zat te knutselen, werkt vandaag als systeemontwikkelaar bij een bedrijf voor goede en efficiënte oplossingen voor industrieschakelingen. Met de nodige uitbreidingen worden de mogelijkheden van een al bekend product alleen maar groter, en is de ontwikkeling geheel in eigen hand te houden.
Sven Pannewitz, productmanager voor actieve en passieve onderdelen bij reichelt elektronik zegt hierover: “Bedrijven profiteren daar op twee manieren van: de ontwikkelkosten worden lager en ze hebben de mogelijkheid nieuwe services beschikbaar te stellen, businessmodellen te ontwikkelen of nieuwe markten aan te boren. Die ontwikkeling zal zich de komende jaren alleen maar doorzetten.”
