CtrlX OS unterstützt nun AMD IT/OT-Konvergenz auf Chipebene: Die Allianz von AMD und Bosch Rexroth

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Dass ein Industrie-Linux neue CPUs unterstützt, rechtfertigt an sich kaum mehr als eine kurze Produktmeldung. Die aktuelle Kooperation zwischen Bosch Rexroth und AMD offenbart beim genaueren Hinsehen jedoch eine strategische Dimension, die den Markt für Industrie-PCs (IPCs) und Edge-Controller nachhaltig verändern könnte.

Der Markt für klassische Industrie-PCs und Edge-Steuerungen ist seit vielen Jahren von einer gewissen Monokultur geprägt. Wenn es um x86-Architekturen in der Automatisierungstechnik geht, führt der Weg für die meisten Systemintegratoren und OEMs historisch bedingt kaum an Intel vorbei. Die Dominanz in diesem Segment ist unumstritten. Doch Konkurrent AMD hat diese lukrative, weil stark wachsende Nische längst ins Visier genommen. Mit den Ryzen- und Epyc-Embedded-Serien hat der Halbleiterhersteller in den vergangenen Jahren Hardware-Plattformen vorgestellt, die technologisch absolut auf Augenhöhe agieren.

Aber in der Industrie zählt nicht (nur) Technologie, sondern vielmehr Vertrauen und Zuverlässigkeit. Die eigentliche Hürde beim Markteintritt in die konservative Automatisierungsbranche ist jedoch selten die reine Rechenleistung pro Watt. Es ist das Ökosystem. Maschinenbauer wechseln eine etablierte Hardware-Plattform nicht leichtfertig, wenn damit ein massiver Aufwand bei der Systemintegration, der Anpassung des Betriebssystems und der Neuerstellung von Zertifikaten einhergeht. Genau an diesem Schmerzpunkt setzt die nun vertiefte Partnerschaft zwischen AMD und Bosch Rexroth an.

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Für AMD ist die Kooperation ein wichtiger Hebel, um in der Fabrikautomatisierung weiter Fuß zu fassen. „Wir sehen in diesem Marktsegment ein enormes Wachstum“, so Amey Deosthali, Senior Director Embedded Product Marketing bei AMD. „Durch CtrlX OS erschließen wir ein deutlich breiteres Ökosystem und machen unsere gesamte Vielfalt an heterogenen Rechensystemen, von der x86-CPU bis zum adaptiven SoC, für Maschinenbauer sofort und nahtlos nutzbar.“

Die Hardware-Basis: Von x86 bis zum Adaptive SoC

Um die Tragweite der Kooperation zu verstehen, lohnt ein Blick auf das Portfolio, das AMD in diese Partnerschaft einbringt. Es beschränkt sich keineswegs auf klassische x86-CPUs oder APUs. Ein besonderer Fokus liegt auf den sogenannten Adaptive SoCs (System-on-a-Chip) – einer Technologie, die durch die Übernahme von Xilinx massiv ausgebaut wurde.

Ein Adaptive SoC ist ein hochkomplexes, heterogenes Rechensystem auf einem einzigen Silizium-Chip. Es kombiniert einen skalaren Prozessorblock (in der Regel leistungsstarke Arm-Cores wie Cortex-A72 oder A78) mit programmierbarer Logik (FPGA-Fabric). Flankiert wird dieses Gespann von dedizierten, in Hardware gegossenen Beschleunigerblöcken – etwa Image Signal Processors (ISPs) für die Bildverarbeitung, Digital Signal Processors (DSPs) oder speziellen KI-Engines.

Diese Architektur ist prädestiniert für industrielle Anwendungen. Während der Arm-Core das Betriebssystem und die Netzwerkkommunikation stemmt, liefert die FPGA-Struktur die harte Echtzeit für komplexe Aufgaben. Dass dies keine reine Theorie ist, bestätigt Praveen Tamang von Bosch Rexroth: „Wir haben Controller auf Basis des AMD Zynq UltraScale+ bereits seit 2019 im Feld, die bis zu 20 rotierende Achsen gleichzeitig in harter Echtzeit steuern.“

Der Haken an dieser geballten Hardware-Potenz war jedoch bislang ihre Zugänglichkeit. Wer die Vorzüge eines Adaptive SoCs nutzen wollte, musste in der Vergangenheit oft tief in die VHDL- oder Verilog-Programmierung für das FPGA eintauchen und die Datenströme zwischen Arm-Core, FPGA und KI-Chip manuell in Einklang bringen. Hier betritt Bosch Rexroth mit CtrlX OS die Bühne, um genau diese Barriere einzureißen.

Die Abstraktionsschicht: CtrlX OS als Middleware

Das auf Linux basierende Betriebssystem fungiert als Abstraktionsschicht über dieser komplexen Hardware. Die grundlegende Philosophie von CtrlX OS ist im Kern nicht neu, Soft-SPSen existieren seit Jahrzehnten. Sie wird hier aber mit großer Konsequenz als offenes Ökosystem umgesetzt.

Der Ansatz trennt die Software vollständig von der proprietären Hardware. „In unserer Architektur ist eine SPS im Grunde nur noch eine App, die jede beliebige Hardware in die benötigte Steuerung verwandelt“, erklärt Praveen Tamang, Global Head of Automation Software bei der Bosch Rexroth AG. Der Anwender entscheidet flexibel, ob er die Hardware durch den Download der entsprechenden Applikationen in eine klassische SPS, ein IoT-Gateway, eine Edge-Firewall oder einen Knotenpunkt für Machine Learning verwandelt. „Der Hauptmehrwert für den Maschinenbauer liegt darin, sich nicht länger mit undifferenzierenden Basisaufgaben aufhalten zu müssen, sondern sich voll auf die eigene Kernkompetenz konzentrieren zu können“, so Tamang weiter.

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Technologisch baut dieser Ansatz auf Ubuntu Core auf. Dadurch können Entwickler Apps streng containerisieren: Jede Anwendung läuft isoliert in ihrer eigenen Sandbox. Das sichert das System ab und erleichtert es, Updates einzuspielen. Wie rücken IT und OT auf dem Chip nun zusammen? Das Herzstück bildet der zentrale Echtzeit-Daten-Layer, der als rasanter In-Memory-Datenbus fungiert. Hier fließen alle Informationen der Feldgeräte, der FPGA-Fabric und der CPU-Kerne zusammen. Eine Echtzeit-SPS-App legt dort etwa ihre Maschinen-Zustandsdaten zyklisch ab. Gleichzeitig greift eine KI-App aus dem Partner-Ökosystem asynchron auf exakt denselben Datensatz zu, etwa um eine Maschine vorausschauend zu warten. Niemand muss dafür noch aufwendig Schnittstellen programmieren.

Dieses offene Konzept lockte mittlerweile über 110 Partner an, die eigene Lösungen im CtrlX-Store anbieten, von Node-Red über HMI-Software wie Helio bis zu KI-Modellen. Bosch Rexroth agiert dabei als Provider eines „Managed OS“, lizenziert die Software an Dritte und pflegt die Basis-Architektur. Über Software Development Kits (SDKs) für alle gängigen Programmiersprachen klinken Anwender zudem eigene Applikationen nahtlos in den Daten-Layer ein.

Der eigentliche Neuigkeitswert: "Ready to deploy"

Dass CtrlX OS grundsätzlich auf x86-Prozessoren läuft, egal ob AMD oder Intel, ist nichts Neues. Sehr wohl aber die unsichtbare, monatelange Integrationsarbeit unter der Haube. Die entscheidende Vokabel lautet hierbei: „Ready to deploy“.

Bosch Rexroth und AMD belassen es nicht bei einem reinen Portieren des Betriebssystems. Die Ingenieursteams haben die Hard- und Softwareebenen so tief integriert, dass Systemintegratoren ein vollständig vorbereitetes Image erhalten. Die Komplexität der Systemintegration wurde gewissermaßen vorab beim Hersteller erledigt. Das zeigt sich an zwei konkreten, für die Industrie hochrelevanten Beispielen: KI-Inferenz und Cybersecurity.

“Out of the box”: KI-Treiber und Cybersecurity

Wer in der industriellen Bildverarbeitung oder bei Predictive-Maintenance-Anwendungen auf Hardware-Beschleuniger für Künstliche Intelligenz (wie NPUs oder Tensor Cores) zugreifen will, kennt das Problem: Oft scheitert die schnelle Implementierung an fehlerhaften, instabilen oder inkompatiblen Treibern auf Betriebssystemebene. Die Portierung von KI-Modellen auf die spezifische Hardware wird zum Nadelöhr im Projekt. In der nun vorgestellten Allianz sind die entsprechenden Treiber für die AMD-internen KI-Beschleuniger nativ in das CtrlX-OS-Image integriert und durch Bosch Rexroth validiert. Eine CtrlX-App kann diese Hardware-Ressourcen „off the shelf“ über standardisierte APIs ansprechen.

Noch gravierender wirken sich die Vorleistungen im Bereich der Cybersecurity aus. Sicherheitszertifizierungen sind für Komponentenhersteller ein massiver Kosten- und Zeitfaktor. Durch die enge Abstimmung der Security-Features der AMD-Chips (wie Secure Boot oder Hardware Root of Trust) mit der Architektur von CtrlX OS, ist die Kombination ab Werk nach der wichtigen Norm IEC 62443 SL2 (Security Level 2) zertifiziert.

Mittlerweile auch ein Muss: „CRA ready“. Der Cyber Resilience Act (CRA) der Europäischen Union wird Maschinenbauer und Komponentenhersteller in naher Zukunft dazu verpflichten, weitreichende Cybersecurity-Standards für Produkte mit digitalen Elementen nachzuweisen, inklusive garantiertem Patch-Management über den Lebenszyklus. Zwar sind die finalen harmonisierten Normen und Compliance-Kriterien der EU noch nicht abschließend publiziert, weshalb formal noch nicht von einer „CRA-Compliance“ gesprochen werden kann. Die Architektur des Systems ist jedoch explizit darauf ausgelegt, die absehbaren Anforderungen an Lifecycle-Management, Verschlüsselung und Zugriffsrechte strukturell zu erfüllen.

Strategisches Dilemma: Softwareplattform statt Hardwareverkauf?

Wenn Bosch Rexroth sein Betriebssystem derart konsequent von der eigenen Hardware löst und mit Giganten wie AMD zusammenarbeitet, drängt sich eine Frage auf: Gräbt der Konzern – selbst ein Schwergewicht bei Edge-Controllern und IPCs – seinem eigenen Hardware-Geschäft nicht das Wasser ab? Für Rexroth scheint dies ein einkalkulierter, ja notwendiger Schritt zu sein.

Weil Hardware-Komponenten zunehmend austauschbar werden, binden Hersteller ihre Kunden künftig über die Software-Plattform und das dazugehörige Ökosystem. Rexroth platziert sein System daher konsequent als hardwareunabhängiges „Managed OS“ am Markt und agiert ähnlich wie Google mit Android bei Smartphones. Zwar mag das Unternehmen dadurch einige klassische Hardwareverkäufe einbüßen, doch strategisch wiegt das Ziel schwerer: Wer einen De-facto-Standard in der industriellen Software-Schicht setzt, an den Chiphersteller wie AMD bereitwillig andocken, sichert sich langfristig mehr Marktanteile.

Fazit: Verlagerung der Komplexität

Die Kooperation zwischen AMD und Bosch Rexroth ist weniger eine Revolution der Automatisierungspyramide als vielmehr ein konsequenter Schritt, Entwicklungsbarrieren zu senken. AMD erhält durch das etablierte und skalierende CtrlX-Ökosystem einen gewichtigen Hebel, um seine Marktanteile im industriellen x86- und Edge-Bereich auszubauen und OEMs eine valide, fertige Alternative zur bestehenden Monokultur anzubieten.

Für den Maschinenbauer und Systemintegrator ändert sich vordergründig die Flughöhe der eigenen Entwicklungsarbeit. Weil das System grundlegende Security-Funktionen ab Werk integriert, Zertifikate direkt mitbringt und komplexe Hardware-Beschleuniger nativ anbindet, soll der initiale Entwicklungsaufwand spürbar sinken. (mc)

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