In diesen sechs Bereichen wird das Internet der Dinge (IoT) Realität!

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Meine Heizung ist online. Da sie mit dem Internet verbunden ist, kann ich mit meinem Smartphone oder meinem Laptop ganz einfach auf sie zugreifen. Warum sollte ich das tun?

Es gibt eine ganze Reihe von sinnvollen Anwendungen, die sich aus dem Umstand ergeben, dass alltägliche Gegenstände wie eine Heizung ein Teil des sogenannten Internet der Dinge werden. Wie das folgende Video zeigt, kann ich auch über mein Smartphone darüber informiert werden, dass die Asche ausgeleert werden muss:

Quelle: Youtube https://youtu.be/JumEcIcQssw

Die Dinge zu vernetzen bedeutet also, sie mit Sensoren und internetfähigen Chipsätzen auszustatten. Die Sensoren ermöglichen es den Dingen, Informationen von sich selbst oder von ihrer Umwelt zu erhalten. In Form von Daten können die Dinge diese Informationen wiederum an die Nutzer, also uns Menschen, weitergeben. Es lassen sich aber auch Dinge mit anderen Dingen verbinden. Für eine Heizung ist es durchaus interessant zu wissen, wie hoch die Luftfeuchtigkeit in dem Raum ist, der geheizt werden soll, oder ob ein Fenster offen steht. Eine Heizung weiss so, wie hoch die „gefühlte Temperatur“ ist oder ob gerade „zum Fenster hinaus“ geheizt wird. Ein Thermostat und mit Sensoren ausgestattete Fenster können heute diese Informationen liefern und die Heizung kann sich gegebenenfalls entsprechend selbst abschalten. Je mehr Sensoren in einem Haus installiert sind, desto genauer kann der Nutzer seine Heizung – oder die Heizung sich selbst – steuern.

Welche „Dinge“ vernetzt das Internet der Dinge und zu welchem Zweck?

Meiner Ansicht nach ist der Begriff „Internet der Dinge“ nicht ganz korrekt. Denn es handelt sich nicht um ein Internet, über das alle Dinge miteinander vernetzt werden können. Vielmehr ist die Idee, die hinter dem Internet der Dinge steht, dass es eine Vielzahl von Netzwerken geben wird. Es handelt sich also nicht um ein zentrales, intelligentes Netzwerk, sondern um viele dezentrale, intelligente Netzwerke. Diese intelligenten Netzwerke können potenziell unendlich viele Gegenstände zusammenschliessen. In einem Haus können Heizung, Fenster, Türen, Fussböden, Wände, Lichtschalter und Lampen, Lautsprecher, Fernsehgeräte, Gegensprechanlage, Überwachungskameras, Bett, Wecker, Kaffeemaschine, Kühlschrank, Wasserleitungen, Smartphone u.s.w. zusammen das Ökosystem Smart Home bilden.

Durch die Vernetzung von Solaranlage, Heizung und Smartphone erhalte ich eine jederzeit aktuelle Datengrundlage, die sich direkt auf mein Verhalten auswirken kann. Früher gab es einmal im Jahr eine Stromrechnung. War sie zu hoch, war man vielleicht einen Monat lang etwas sparsamer und hatte die Stromrechnung bereits wieder vergessen. Das Internet der Dinge versetzt uns in eine Situation, in der ich in Echtzeit beobachten kann, wie viel Strom ich gerade verbrauche und wie viel ich erzeuge. So lässt sich auf eine einfache Art und Weise die Wirksamkeit von Einsparungsmassnahmen direkt überprüfen – ein Vorgang, der ansonsten sehr kompliziert ist.

Warum das Internet der Dinge „smart“ ist

Vernetzte Dinge sind ein Stück weit intelligenter als Gegenstände, die nicht mit dem Internet der Dinge verbunden sind. Viele der vernetzten Gegenstände der ersten Generation bekamen darum den Zusatz „Smart“: Ein Smartphone ist ein vernetztes Telefon, ein Smart Home ist ein vernetztes Haus, eine SmartWatch eine vernetzte Uhr und so weiter. Das Smarte an den Dingen kommt meiner Einschätzung nach aus einer doppelten Vernetzung: Zum einen sind die Dinge untereinander vernetzt. Für uns als Nutzer bedeutet das, dass wir viele neue Informationen erhalten und bestimmte Vorgänge automatisiert werden. Zum anderen können die Dinge auch mit dem Hersteller oder mit anderen Dienstleistern verbunden sein. Aus dieser zweiten Vernetzung ergeben sich weitere, smarte Anwendungsbereiche. Eine vernetzte Heizung würde nicht nur wissen, ob sie kaputt ist oder wann sie wieder gewartet werden muss – sie könnte diese Informationen direkt an den Hersteller oder die beauftragte Wartungsfirma übermitteln.

Je nachdem wie weitreichend ein Gegenstand vernetzt ist, erhöht sich sein Handlungsspielraum und der Informationsgehalt. Eine vernetzte Wärmepumpe könnte zum Beispiel auch mit der Information versorgt werden, ob ihr Strom gerade aus erneuerbaren Energien stammt. So ist für mich die Vernetzung der Dinge gewinnbringend, da ich mit Solarzellen auf dem Dach eigenen Strom produziere. Dank der Vernetzung und der Statistiken, weiss ich genau, zu welchen Zeiten wir Strom verbrauchen und wie viel. Gleichzeitig sehe ich, zu welchen Zeiten ich Energie erzeuge und in welcher Menge:

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Die technologischen Hauptvoraussetzungen für das Internet der Dinge

Es gibt mehrere Voraussetzungen, die dafür verantwortlich sind, dass das Internet der Dinge Realität und zum Erfolg wird. Zunächst ist dies die allgemeine Tendenz zur Miniaturisierung. In jedem Smartphone stecken heute Prozessoren, die in der Frühphase der Computergeschichte einen ganzen Raum einnahmen. Dabei übersteigt ihre Leistungsfähigkeit diejenige der früheren Generationen um ein Vielfaches. Dank der Miniaturisierung bei gleichzeitiger Steigerung der Leistungsfähigkeit ist dies sicherlich der Motor des Internets der Dinge.

Eine weitere Basis für das Internet der Dinge sind miniaturisierte Funkchips. Diese neue Technologie nennt sich RFID (engl. Radio-Frequency IDentification für: „Identifizierung durch elektromagnetische Wellen). RFID-Chips sind keine vollständigen Computer, sondern lediglich sehr flache Funketiketten, die auf Gegenständen angebracht werden können, und dazugehörige Leseeinheiten. RFID-Chips können auf allen denkbaren Dingen angebracht werden, sie funktionieren zum Teil ohne eigene Stromversorgung und enthalten nur eine begrenzte Anzahl von Informationen. Gerade ausreichend aber, um eine enorme Bandbreite von Anwendungen zu ermöglichen: In der Logistik werden Pakete und Päckchen damit gekennzeichnet und identifiziert.

RFID-Chips sind heute schon weit verbreitet – andere Sensoren sind auf dem Vormarsch

In der Tierzucht wird jedes einzelne Tier mit einem RFID-Chip markiert. Er enthält Informationen zur Herkunft des Tieres, seiner Ernährung und seinem Schlachtort. Der Handel nutzt die Chips, um Waren zu identifizieren und beispielsweise vor Diebstahl zu schützen. Bibliotheken nutzen die RFID-Technologie wiederum, um ihren Bestand zu verwalten und den Nutzern zu ermöglichen, Medien selbst am Terminal auszuleihen. Am grössten ist die Auswirkung der Vernetzung der Dinge auf die Unternehmen beziehungsweise die gesamte Industrie. Die Digitalisierung 4.0 ermöglicht es beispielsweise in der Produktion alle beteiligten Teile und ihren jeweiligen Bearbeitungsstand im Blick zu behalten. Dadurch entsteht eine grössere Planungssicherheit, ein exakter Einblick in alle Prozesse und eine verbesserte Abstimmung zwischen Zulieferern und Herstellern.

Ganz ähnlich, allerdings etwas aufwändiger, funktionieren sogenannte „Beacons“ oder „iBeacons“. Dabei handelt es sich ebenfalls um kleine (Bluetooth-)Funksender, die es ermöglichen, Positionen im Raum zu bestimmen. Diese Technologie hilft dabei, alle möglichen Gegenstände zu orten und durch den Raum zu navigieren. Sobald ein Gerät mit einem Empfänger für das Funksignal in die Nähe eines Funksenders, also eines Beacons, kommt, empfängt es dessen Signal und eventuell damit verknüpfte Informationen. So könnte ein Kunde in einem Baumarkt, der mit Beacons ausgestattet ist, sein Smartphone nutzen, um sich geradewegs zu dem Regal mit dem von ihm gesuchten Schrauben leiten zu lassen.

So könnten „Smart Beacons“ den Alltag verändern und viele Situationen einfacher machen.

 

Weiche Voraussetzungen: Gemeinsame Standards und die Akzeptanz der Nutzer

Zu den zentralen Voraussetzungen gehören aber nicht nur technologische Entwicklungen. Neben der Hardware geht es vor allem darum, gemeinsame Standards zu entwickeln. Kommunikation und Kooperationen zwischen Unternehmen werden deswegen in Zukunft wichtiger. Damit die von den Dingen erfassten oder erzeugten Daten von anderen Dingen, Maschinen oder Menschen gelesen und verarbeitet werden können, sind die gemeinsamen Standards eine Grundvoraussetzung. In einem immer globaler werdenden Markt sollten möglichst internationale Normen und Standards gelten. Würde jeder Hersteller auf seinen eigenen Standard setzen, wäre es kaum möglich, alle Dinge beispielsweise in einem Haus miteinander kommunizieren zu lassen. Es würden vielmehr parallele Ding-Welten entstehen. Dieser Punkt ist nicht zu unterschätzen, denn schliesslich geht es um Milliarden von Dingen, die potenziell ein Teil des Internets der Dinge werden können  (vergleiche auch den Beitrag ….)  .

Für noch entscheidender halte ich jedoch die letzte Voraussetzung für das Internet der Dinge: die Akzeptanz der Nutzer. Keine Technologie wird sich gegen den Willen und gegen den Widerstand der Menschen durchsetzen lassen.

In diesen sechs Bereichen wird das Internet der Dinge Realität:

1.) Das vernetzte Auto und die Mobilität der Zukunft: das Internet der Dinge auf Rädern

Eines der geliebtesten Alltagsgegenstände schlechthin wird zur fahrenden Schnittstelle: das Auto. Ein vernetztes Auto (auch „Connected Car“ genannt) erhebt und sammelt Daten über sich selbst, nimmt seine Umgebung wahr und es verbindet den Fahrer mit dem Internet. Das vernetzte Auto ist die Vorstufe zum selbstfahrenden Auto. Bereits heute kann ein Auto auf der Autobahn das vor ihm fahrende Fahrzeug wahrnehmen und selbständig den Abstand zum Vordermann halten. Auch eine Parklücke erkennt ein Auto und parkt selbständig, ohne Zutun des Fahrers ein.

Dank der Beacon-Technologie werden vernetzte Autos noch viele weitere Aspekte ihrer Umgebung wahrnehmen können. Parktickets können direkt vom Auto aus bezahlt werden – umgekehrt wird in einem vernetzten Polizeiauto ein Vorgang wie das Ausstellen eines Strafzettels direkt abgeschlossen. Restaurants, die ein aktuelles Angebot über die Beacons anbieten, Hotels können die Anzahl an freien Betten und derzeitige Preise übermitteln und vieles mehr. Aber nicht nur Autos werden auf diese Weise vernetzt werden – die Vernetzung des gesamten Mobilitätssektors steht an: vernetzte LKWs, vernetzte Fahrräder und vernetzte Züge. Das Internet der Dinge auf Rädern wird zu einer vollständigen Neudefinition des privaten, wirtschaftlichen und öffentlichen Verkehrs führen.

2.) Das vernetzte Haus ermöglicht das „Smart Living“: das Internet der Dinge zu Hause

Das Smart Home, also das vernetzte Haus, ist schon in einigen Bereichen Wirklichkeit geworden. Bewegungssensoren erkennen, wenn jemand die Kellertreppe betritt und schalten automatisch das Licht im Keller an. Thermostate regeln automatisch die Raumtemperatur. Sensoren in Holzfussböden überwachen die Feuchtigkeits- und Wärmeentwicklung. Viele unserer Fernsehgeräte sind mit dem Internet verbunden – momentan sind dies aber viele kleine Inseln und noch kein in sich geschlossenes, intelligentes Netzwerk.

In einem vernetzten Smart Home wird es möglich sein, alle einzelnen Elemente intelligent miteinander zu verknüpfen. Das geschieht, indem man sogenannte „Wenn-Dann-Regeln“ festlegt. Wenn die eine Sache passiert, dann soll automatisch etwas anderes geschehen. Wenn ich nach der Arbeit nach Hause komme und die Türe aufsperre, dann fahren die Rollläden hoch und die Heizung schaltet sich an. Und wenn ich im Winter ein Fenster öffne, dann schaltet automatisch die Heizung ab. Wenn ich am Morgen aufstehe, heizt die Kaffeemaschine vor. Und so weiter. Je grösser die Anzahl dieser individuellen Regeln ist, desto komfortabler lebt es sich in einem Smart Home.

3.)  Die vernetzte Fabrik: das Internet der Dinge am Arbeitsplatz

Die Version des vernetzten Hauses in der Industrie heisst Smart Factory. Wie in einem Smart Home können in einer Smart Factory die unterschiedlichsten Bestandteile vernetzt sein. Dadurch lässt sich ein höherer Grad an Automatisierung, Effizienz und Planungssicherheit erzielen. Die RFID-Chips auf jedem Teil liefern einen exakten Informationsstand darüber, wie viel Material in einer Fabrik ist und sogar welcher aktuelle Bearbeitungsstand jedes einzelne Bauteil erreicht hat. Die Smart Factory ist ein Teil des gesamten Komplexes, der Industrie 4.0 genannt wird. Ein weiterer Vorteil, den eine Smart Factory liefert, sind Daten. Grosse Mengen an Daten (Big Data), die durch das Internet der Dinge erzeugt werden, liefern eine neue Grundlage für Geschäftsentscheidungen.

4.) Industrie 4.0: das Internet der Dinge als Chance für die Wirtschaft

Das Zusammenspiel von Smart Factorys, einer durch das Internet der Dinge revolutionierten Mobilität, die gesteigerte Vernetzung im Bereich B2B und B2C sowie neue, datengetriebene Geschäftsmodelle machen insgesamt das aus, was Industrie 4.0 genannt wird. Das Potenzial, das dem Internet der Dinge für die Wirtschaft zugetraut wird, ist so enorm, dass in diesem Zusammenhang von der vierten industriellen Revolution gesprochen wird. Allein die Herstellung, Betrieb und Wartung der vernetzten Dinge und der dafür notwendigen Technologien stellt einen milliardenschweren Markt dar.

Glaubte man zwischenzeitlich, dass die Methoden zur Effizienzsteigerung an eine gewisse Grenze gestossen sind, beweist das Internet der Dinge das Gegenteil. Die vernetzten Dinge liefern eine vollständig neue Datenbasis und damit ein Wissen, das in vielen Bereichen wertvolle Erkenntnisse liefert. Dadurch entsteht nicht nur die Grundlage zur Steigerung von Effektivität und Planungssicherheit, sondern völlig neue Wertschöpfungsketten.  Personalplanung, Logistik, Produkte und Produktion, Vertrieb, Marketing, Entwicklung und für manche Betriebe sogar ganz entscheidend das Wetter werden zu Grössen, die miteinander in Beziehung gesetzt werden. Das Internet der Dinge vernetzt alles miteinander und gerade aus der Vernetzung über die Grenze eines einzelnen Unternehmens hinweg, besteht die grosse Chance für die Wirtschaft.

5.) Die vernetzte Stadt: das Internet der Dinge im öffentlichen Raum

Eine vernetzte Stadt, eine „Smart City“, wird meiner Überzeugung nach ein Schlüssel zur Bewältigung eines der Megatrends der Zukunft sein. Wir erleben eine Urbanisierung in einem globalem Massstab. In wenigen Jahrzehnten wird mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung in Städten leben. Allein diese Menge an Menschen zu verwalten, wird eine Leistung sein, die Städte ohne Hilfe von digitalen Technologien und intelligenter Vernetzung durch das Internet der Dinge nicht meistern werden. Viele Millionen Menschen können nicht auf dieselbe Weise in den Städten mobil sein, wie wir uns heute in ihnen fortbewegen.

Car-Sharing und selbstfahrende Autos werden die Regel werden müssen. Die Energieversorgung wird eine weitere Herausforderung sein, die nur durch die intelligente Vernetzung gelöst werden kann. Dazu wird es nötig sein, die Energieproduktion zu diversifizieren: Auf jedem Dach könnten einige Solarzellen Platz finden, ergänzt wird durch Windkraft, Erdwärme oder kleinen Kraft-Wärme-Anlagen. Damit so ein Netz aus unterschiedlichen Energiequellen funktioniert, müssen Energieproduktion und Energieverbrauch aufeinander abgestimmt werden. Vernetzung ist dabei ein Schlüsselelement – man spricht in diesem Zusammenhang von Smart Grids. Nur wenn Daten darüber verfügbar sind, wann wie viel verbraucht und wann wie viel Energie erzeugt wird, kann ein gutes Energiemanagement die Versorgung sicherstellen. Genau das vermag das Internet der Dinge für den urbanen Raum zu leisten.

Was ist ein Smart Grid? Die Zukunft der Stromversorgung einfach erklärt.

 

6.) Der vernetzte Mensch: das tragbare Internet der Dinge

Zu guter Letzt erleben wir bereits die erste Stufe der Vernetzung des Menschen. Viele nutzen bereits SmartWatches oder Fitnessarmbänder, sogenannte Wearables, um Daten über sich selbst zu erheben. Solche Armbänder messen Vitaldaten wie den Blutdruck oder die Anzahl der Schritte, die man täglich geht. Neben der „Selbstoptimierung“ können solche Daten dabei helfen, eine der Volkskrankheiten des 21. Jahrhunderts schlechthin besser zu verstehen und zu behandeln: Diabetes melitus. Der nächste Schritt bei dieser Entwicklung wird die Entwicklung intelligenter Kleidung sein. Diese wird zunächst neue Möglichkeiten im Sport und in der Medizin eröffnen. Überall wo richtige Bewegungsabläufe wichtig sind wie etwa beim Training oder bei der Physiotherapie liefert intelligente Kleidung mit ihren Sensoren wichtige Daten zur Optimierung beziehungsweise zur Wiederherstellung und zum Erhalt der Bewegungsfähigkeit. Das tragbare Internet der Dinge wird nicht nur das Selbstbild des Menschen verändern, sondern zur Bewältigung von Krankheiten beitragen.

 

Bei vielen Sportarten sind die Bewegungsabläufe entscheidend.
Intelligente Kleidung liefert die Datengrundlage zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit.

 

Warum Einfachheit der Schlüssel für den Erfolg des Internets der Dinge ist

Bei all diesen Entwicklungen muss betont werden, dass stets der Mensch und seine Bedürfnisse im Zentrum stehen sollten. Nur so kann die entscheidende Grundvoraussetzung zum Erfolg des Internets der Dinge erfüllt werden: die Akzeptanz durch die Nutzer. Schliesslich sind es wir Menschen, die zur zentralen Schnittstelle zwischen unseren Häusern und Wohnungen, unseren Arbeitsplätzen und unserer Stadt werden. Die neuen Technologien versprechen nicht nur einen grösseren Komfort, mehr Sicherheit und verbesserte Abläufe. Das Internet der Dinge hat das Potenzial, unser Leben vollständig zu verändern, zu verbessern und einfacher zu machen. Ich halte deswegen insbesondere die Einfachheit für das Schlüsselelement, wenn Unternehmen Produkte, Konzepte und Dienstleistungen für eine vernetzte Welt entwickeln.

Nur die Einfachheit schützt vor der Gefahr der Überforderung. Je mehr Technologie in unser Leben Einzug hält, desto grösser sind die damit verbundenen Ängste. Ebenso bringen neue Technologien ihre eigenen Gesetzmässigkeiten und Erneuerungsintervalle mit sich. Wer früher ein Haus baute, konnte sicher sein, dass es die nächsten 50 Jahre auf dem aktuellen Stand sein wird. Mit den beschleunigten Entwicklungszyklen moderner Technologie könnte ein Smart Home schon nach 5 Jahren vollständig veraltet sein. Mehr Technik bedeutet auch eine höhere Störanfälligkeit und die Notwendigkeit zur Systempflege – Einfachheit bedeutet hier, eine lange Lebensdauer, geringe Folgekosten und einfache Anwendbarkeit fest im Blick zu behalten.

Durch das Internet der Dinge wird die Menge an Daten und Wissen explosionsartig zunehmen. Gleichzeitig erhöht sich die Zahl der Schnittstellen zwischen Menschen, Maschinen, Produkten und Unternehmen. Die Zusammenhänge werden dadurch immer komplexer und die daraus resultierenden Möglichkeiten immer unüberschaubarer. Einfachheit muss nicht zuletzt deswegen zur Richtschnur in der vernetzten Welt der Zukunft werden. Ich halte darum eine Balance zwischen möglichen Funktionalitäten und sinnvoller Einfachheit für den Nutzer für den erfolgsrelevanten Faktor. Diese Balance spiegelt sich meiner Überzeugung nach in smarten Lösungskonzepten wider.

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