Marktstudie: Embedded Systems – ein Wachstumsmarkt

Embedded Systems bestehen aus Hard- und Softwarekomponenten, die in Verbindung mit Sensor- und Aktorsystemen in sie umgebende technische Systeme eingebettet sind. Sie übernehmen die Aufgabe, ein System zu steuern, zu regeln oder zu überwachen. Solche Systeme sind in Produkte der verschiedensten Branchen eingebettet, zum Beispiel im Fahrzeugbau, in der Automatisierungs- und Produktionstechnik, Luft- und Raumfahrt, Mobilkommunikation, im Bereich Consumer Electronics sowie in der Medizin-, Umwelt-, Energie-, Bahn- und Rüstungstechnik. Viele Embedded Systeme sind sicherheitskritische Systeme, das heißt, dass bei einem Fehler das Leben von Menschen oder die Umwelt in Gefahr geraten. Das ist zum Beispiel der Fall bei medizinischen Geräten wie Herzschrittmachern und bei Steuerungen in Autos wie der Zündsteuerung von Airbags. Überhaupt gehören die Embedded Systems in Kraftfahrzeugen zu den bekanntesten, sie steuern zum Beispiel Infotainment-Systeme, das Motormanagement, die Scheibenwischer, die Stabilitätskontrolle (ESP), den Bremsassistenten oder die Einparkhilfe.

Neue Anwendungsbereiche: Energie, Telemonitoring, Verkehrssysteme

Zusätzlich werden ständig neue Anwendungsbereiche für die unsichtbaren Echtzeitrechner erschlossen – unter anderem diese, von denen der Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik (VDE) in einer Pressemitteilung berichtet: Eingebettete Systeme "lassen sich in der Energieversorgung für das Smart Grid nutzen. Hier können dezentral verteilte Anlagen (von Wind- und Solaranlagen bis hin zu Elektrofahrzeugen als Zwischenspeicher) mit einem zeitlich befristeten und variablen Beitrag an Leistung in ein Energieversorgungsnetz integriert werden. In Gesundheits- und Ambient Assisted Living-Systemen ermöglichen sie Telemonitoring und damit Überwachungs-, Alarmierungs- und Unterstützungssysteme sowie verbesserte Datentransfer- und Abrechnungsverfahren. Weiter sind sie ein wichtiges Element zukünftiger Transport- und Verkehrssysteme. So lassen sich bestehende Transportwege und –mittel (zum Beispiel Kfz-Verkehr, Luftverkehr, Schiffsverkehr) zu einem multimodalen System vernetzen und effektivere, sicherere, kostengünstigere und umweltschonendere Transportlösungen im Personen- und Güterverkehr entwickeln", so der VDE weiter. Zu Krisenzeiten konnten Umsatzrückgänge in den stark gebeutelten Branchen durch neue Wachstumsfelder wie Energie oder Medizintechnik ausgeglichen werden – somit blieb der Embedded-Markt recht stabil. Laut dem ZVEI werde zum Beispiel das Marktvolumen der Medizintechnik in den Industriestaaten auf 193 Milliarden Euro geschätzt. Davon würden 24 Milliarden Euro von Eingebetteten Systemen beigesteuert.

Derzeit beschäftigen sich viele Studien, Verbände und Forschungseinrichtungen mit dem Thema "Embedded Systems". Besonders umfangreich ist die Studie "Eingebettete Systeme – ein strategisches Wachstumsfeld für Deutschland" (PDF) des Hightech-Verbands BITKOM. Zu den aktuellsten Publikationen, die Ratschläge geben, wie mit Eingebetteten Systemen und der dazugehörigen Forschung in den nächsten Jahren verfahren werden soll, zählt die Nationale Roadmap Embedded Systems (PDF), herausgegeben vom Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI). Erwähnt sind die Eingebetteten Systeme unter anderem auch in der IKT 2020 , einem Förderprogramm des BMBF für den Informations- und Telekommunikationssektor, und in der Hightech-Strategie der deutschen Bundesregierung (PDF, Seite 57), die den Embedded Systems "Chancen für die Wirtschaft und einen besonderen Forschungsbedarf" zuschreibt.

Embedded Systems als Innovationstreiber

Diese Beispiele zeigen schon die große Bedeutung des deutschen Markts für Embedded Systems, der nach den USA und Japan der drittgrößte der Welt ist. Der ZVEI beklagt, dass die Rolle der Eingebetteten Systeme als Innovationstreiber in Deutschland bislang zu wenig wahrgenommen wird. Dabei nehme der Wertanteil von elektrischen und elektronischen Komponenten im Automobil stark zu. Er lag im Jahr 2007 bei etwa 25 Prozent in einem Personenfahrzeug und werde bis 2015 auf etwa 35 Prozent wachsen. Nicht nur in dieser, sondern in allen Branchen wächst der Anteil von Embedded Systems an den Gesamtproduktentwicklungskosten. In vielen Industriezweigen liegt der Anteil der Eingebetteten Systeme an den Gesamtkosten für Forschung und Entwicklung bei 10 bis 20 Prozent, Tendenz steigend. "Der Weltmarkt für Eingebettete Systeme beträgt etwa 160 Milliarden Euro. Das durchschnittliche jährliche Wachstum beträgt neun Prozent", schreibt der BITKOM in der oben genannten Studie.

Hoher Bedarf an Fachkräften

Wo Wachstum ist, herrscht auch ein großer Bedarf an Mitarbeitern – an Angestellten ebenso wie an selbstständigen Experten. In Deutschland hätten in den Anwenderunternehmen der Embedded-Technologien, beispielsweise in der Automobil- oder der Maschinenbau-Industrie, derzeit ca. 250.000 Arbeitnehmer unmittelbar mit Eingebetteten Systemen zu tun, so der BITKOM. Weiter heißt es: "Die rasante Entwicklung und das stabile Wachstum dieses Wirtschaftszweiges hinterlassen deutliche Spuren auf dem Arbeitsmarkt; vor allem der hohe Bedarf an Ingenieuren in dieser Branche ist deutlich sichtbar." Gesucht werden Spezialisten, die Know-how und Erfahrungen aus der Informatik, der Elektrotechnik und der Systemtechnik mitbringen, zum Beispiel Elektrotechniker oder technische Informatiker.

Dieser Fachkräftemangel fördert eine Tatsache, die den Embedded-Markt in Deutschland zunehmend bedroht: Eingebettete Systeme für den preisbewussten Unterhaltungs- und Verbraucherbereich in Deutschland werden vorwiegend aus den USA und aus Fernost zugekauft. Langfristig könnte so ein (Groß-)Teil der Produktion in Billiglohnländer abwandern.

Freie Embedded-Spezialisten, die aktuell verfügbar sind, fordern im Durchschnitt einen Stundensatz von 64 Euro. Die verfügbaren Selbstständigen sind diejenigen, die aktuell auf Projektsuche sind. Es ist davon auszugehen, dass gerade diese Freelancer ihr Profil auf dem neuesten Stand halten und ihre Stundensatzforderung den jetzigen Marktgegebenheiten angepasst haben. Alle bei GULP eingetragenen Embedded-Freiberufler, das heißt, auch die, die derzeit nicht auf Projektakquise sind, verlangen ein durchschnittliches Honorar von 65 Euro. Die Honorarforderungen der Embedded-Spezialisten scheinen demnach leicht zu sinken.

Standard: 55 bis 65 Euro pro Stunde

So oder so – die freien Embedded-Spezialisten liegen mit ihren Stundensatzforderungen leicht unter dem Durchschnitt aller bei GULP eingetragenen IT-Selbstständigen, die laut GULP Stundensatz-Auswertung aktuell 70 Euro verlangen. Deutlich in der Grafik: Im hochpreisigen Segment über 100 Euro sind fast gar keine Embedded-Experten zu finden (1,2 Prozent). Im Gegensatz dazu fordern 8,3 Prozent aller IT-Freiberufler Honorare jenseits der 100 Euro. Wenn man erfahrene Recruiter fragt, in welchem Stundensatzbereich sich Embedded-Spezialisten bewegen, ist die Antwort in der Regel: zwischen 55 und 65 Euro.

Sie haben höhere oder niedrigere Stundensätze erzielt? Haben Sie andere Erfahrungen mit den Stundensätzen im analysierten Bereich gemacht? Tragen Sie die Daten Ihres aktuellen oder letzten Projekts in die Liste "Stundensätze in der Praxis " ein und sehen Sie, welche Stundensätze letztendlich im Portmonee der Freiberufler landen.

Der Weg zeigt nach oben: Der Anteil der angebotenen Projekte im Embedded-Bereich an allen über GULP angebotenen Projekten hat sich im Vergleich zum letzten Jahr mehr als verdreifacht.

Mehr Projekte, mehr Spezialisten

Nicht nur der Anteil an Projektangeboten wächst, wie die Grafik zeigt, sondern auch die Anzahl der freien Embedded-Spezialisten in der GULP Profiledatenbank: Von Sommer 2008 (1.134) bis Frühling 2010 (1.615) sind es 43 Prozent mehr geworden. Beides Zeichen dafür, dass sich "Embedded Systems" auch im IT-Projektmarkt auf einem aufsteigenden Ast befinden. Der besagte Fachkräftemangel wirkt sich aus. Demnach könnten sich möglicherweise auch die Stundensätze selbstständiger Embedded-Spezialisten in naher Zukunft nach oben anpassen.

Automotive: Hoher Bedarf

Im Vergleich zu den anderen Branchen ist der Bedarf an Embedded-Spezialisten im Automotive-Bereich mit am höchsten – auch wenn gerade dieser Bereich von der Krise getroffen wurde. Dennoch: In 28,9 Prozent der über www.gulp.de verschickten Projektanfragen werden IT-Freiberufler für das Postleitzahlgebiet D8 (München, Ingolstadt) gesucht, in dem mehrere große Automobil-Unternehmen und deren Zulieferer ansässig sind. Dementsprechend hoch ist auch der Anteil der selbstständigen Embedded-Experten dort: 30,3 von ihnen wohnen in D8.

Frankfurt (D6) ist bei den meisten anderen Qualifikationen wie Java, C++ und C# oder Core Banking Systeme ein weiteres Hauptstandbein des IT-Projektmarkts. Für den Embedded-Markt spielt der Bankenstandort erwartungsgemäß eine geringere Rolle.

Wer Embedded Software entwickeln will, muss sich zusätzlich mit dem eingebetteten Betriebssystem auskennen – falls eines zum Einsatz kommt. Meist sind das sehr spezialisierte Betriebssysteme wie QNX oder VxWorks, oft aber auch die eingebetteten Versionen von Standard-Betriebssystemen (Embedded Linux oder XP Embedded). Die Liste der möglichen "Operating Systems" ist lang.

Häufig genutzte Programmiersprachen für die Entwicklung der entsprechenden Software sind C oder C++, aber auch OSGi (Java). Auch wenn die Programmiersprachen "gewöhnlich" sind – wegen der begrenzten Ressourcen, die für Eingebettete Systeme zur Verfügung stehen (wenig Speicherplatz, begrenzte Rechnerkapazität), stellt die Softwareentwicklung in diesem Bereich eine besondere Herausforderung dar.

Embedded Systems werden immer öfter mit Hilfe modellbasierter Entwicklung (z.B. mit MATLAB/Simulink) entwickelt, vor allem in der Automotive-Industrie. Zum Testen der Software wird vermehrt die Umgebung der Anwendung, mit der das System kommuniziert, auf dem PC simuliert (Software-in-the-loop SiL oder Hardware-in-the-loop HiL).

Für die Elektronik werden in Embedded Systems in der Regel Mikrocontroller bzw. Microprozessoren eingesetzt.

Portierung von Microcontroller-Software oder die Messung von Signalen der Bus-Systeme gehören neben der reinen Software-Entwicklung ebenso zu den geforderten Skills.

Viele Anwendungsbereiche – vielfältige Anforderungen

Klarer wird die Vielfältigkeit der Anforderungen an den freien Experten, wenn man sich die Anwendungsgebiete von Embedded Systems ansieht: Die drei wichtigsten Branchen für Embedded Systems sind Maschinenbau, Fahrzeugbau und Telekommunikation.

Der Maschinen- und Anlagenbau gehört zu den beschäftigungs- und umsatzstärksten Branchen in Deutschland. Laut einer Umfrage des Verbands Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) 2008 liegt im Maschinenbau der Anteil von IT und Automatisierungstechnik - und damit von Embedded Systems - bei 25 Prozent. "Jeder vierte Mitarbeiter in der Entwicklung und Konstruktion im Maschinenbau ist heute ein Softwareentwickler oder Automatisierungstechniker", ist in der Roadmap des ZVSI zu lesen.

In den Fahrzeugbau hielten bereits vor über 30 Jahren die ersten Eingebetteten Systeme Einzug (z.B. Tempomat). "Mittlerweile verfügen aktuelle Top-Modelle verschiedener Hersteller über durchschnittlich rund 80 verschiedene Computer", so der BITKOM in der oben genannten Studie. "Mit der Einführung von sogenannter Car-to-Car- und Car-to-Environment-Kommunikation wird der IT-Anteil und damit auch die Bedeutung von Eingebetteten Systemen im Automobil weiter stark wachsen."

Von Solarthermie bis Spielautomat

Außerdem werden Embedded Systems zum Beispiel eingesetzt in: industriellen Anwendungen (Fertigungsautomaten, Verpackungsmaschinen), Energietechnik (Steuerung von Umspannwerken, Solarthermie-Applikationen, Windfarmen, Biogasanlagen), öffentlichen Verkehrsmitteln (Inflight-Entertainment-Systeme, Steuerung führerloser U-Bahnen), im Bereich Rüstung und Verteidigung (unbemannte Aufklärungsdrohnen, Ziel- und Steuereinheiten z.B. an Bord von U-Booten), Medizintechnik (Herzschrittmacher, Dialysemaschinen) oder im Infotainment-Sektor (Audio- und Videogeräte, Spielautomaten).

In einer vom BITKOM Anfang 2010 durchgeführten Umfrage gaben 64 Prozent der befragten Anbieter-Unternehmen von Embedded Systems an, dass sie erwarten, dass ihr Umsatz 2010 im Vergleich zu 2009 steigen wird (fallen: 6 Prozent). 51 Prozent von ihnen planen für 2010 Neueinstellungen, nur 2 Prozent wollen Stellen streichen. 71 Prozent der befragten Unternehmen kündigten für 2010 eine steigende oder gleich bleibende Bereitschaft zum Outsourcing im Embedded-Sektor an.

Größeres Marktvolumen, höherer Umsatz

"Das Marktvolumen für Eingebettete Systeme in Deutschland wird 2010 voraussichtlich bei knapp 19 Milliarden Euro liegen. Der Anteil spezialisierter Anbieter beträgt dabei bis zu 4 Milliarden Euro. Weitere 15 Milliarden Euro werden von Unternehmen generiert, die eingebundene Systeme als Teil größerer Geräte herstellen", so der BITKOM in einer Pressemitteilung. Auch der VDE schreibt den Embedded Systems eine wachsende Bedeutung in der Wertschöpfungskette zu. Der jährliche Umsatz im Embedded-Sektor soll bis 2020 von etwa 17 Milliarden Euro auf etwa 42,6 Milliarden Euro zulegen.

Der durchschnittliche freie Spezialist für Embedded Software ist 45 Jahre alt und blickt auf 21 Jahre Berufserfahrung zurück. Sein Profil könnte zum Beispiel so aussehen wie das dieses IT-Freiberuflers mit dem fachlichen Schwerpunkt "Software-Entwicklung, hardwarenah, embedded, Windows, Web und Benutzeroberflächen (GUI) Programmierung". Ein selbstständiger Embedded-Spezialist kann in nahezu jeder Branche tätig sein und verlangt durchschnittlich einen Stundensatz von 64 Euro, Tendenz im Moment noch sinkend. Durch die Intensität der aktuellen Embedded-Forschung, die steigende Nachfrage, den Mangel an Fachkräften in diesem Bereich und die erhöhte Bereitschaft zum Outsourcing im Embedded-Sektor dürfen die Embedded-Spezialisten hoffen. Ihre Chancen stehen gut.

Mehr Informationen zum Thema bei GULP:

• Artikel in der GULP Knowledge Base
• Marktstudie: Embedded Systeme – für IT-Freiberufler lohnenswert? (Juni 2005)
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