von Giovanna Franken

Was ist „IoT“?

IoT ist die Abkürzung für „Internet of Things“, übersetzt „das Internet der Dinge“. Es verbindet Gegenstände mit der virtuellen Welt, indem Daten aus intelligenten Geräten digital mit dem Internet vernetzt werden. Modernste Technologien erfassen Informationen aus der Umwelt und geben diese an die Geräte weiter, in deren Innenleben sie stecken. So erfasst ein Sensor die Außentemperatur und kommuniziert mit der Heizung, sodass diese automatisch warm wird.

Funktionsweise

IoTs vereinen Komponenten wie Microkontroller, Aktoren und Sensoren, die elektrische Impulse messen und übersetzen sie für Geräte, Datenbanken und sogenannten Gateways. Gateways sind wiederum die Verbindungsstücke zwischen mehreren Netzwerken. Über kabellose Schnittstellen sind IoT-Systeme verbunden, wodurch sie Daten austauschen oder Befehle annehmen können.

Welche Anwendungsbereiche gibt es für IoT-Geräte?

Ganz viele praktische Beispiele finden sich bereits in unserem Alltag wieder. Am bekanntesten sind wohl Saugroboter, Kaffeemaschinen, die noch vor dem Aufstehen den ersten Putsch vorbereiten und auch Smartphones. Doch alles begann mit einem einfachen Toaster im Jahr 1990, der als erstes IoT-Gerät gilt. Er stammt aus den USA, während das World Wide Web noch in den Kinderschuhen steckte. Software- und Netzwerkexperte John Romkey und der australische Computerwissenschaftler Simon Hackett verbanden einen Toaster mit dem Internet und konnten ihn, während sie in einer Konferenz steckten, online ein- und ausschalten.

Doch schon zuvor gab es Vorläufer von IoT-Geräten, die Ihren Zustand über das sich noch entwickelnde Internet mitteilen konnten.

Die Vorteile von IoTs liegen auf der Hand. Sie sind vielseitig einsetzbar und bedeuten eine Zeit- sowie Kostenersparnis. Intelligente Geräte machen unseren eigenen Alltag komfortabler und erweitern oder vereinfachen Produktionsprozesse. Sie machen unseren Straßenverkehr sicherer oder organisieren den Verkehrsfluss in Großstädten. Doch wie sehen die Anwendungsbereiche konkret aus?

Industrie 4.0

Manche sagen, dass durch IIoT, also dem „industriellen Internet der Dinge“, eine vierte Ära der Industrie einbricht. Nach der Erfindung der Dampfmaschine, der elektrischen Energie und als drittes der Computisierung der Industrie bringt die Vernetzung der Geräte die Branche auf ein völlig anderes Level. Automatisierung ist hier wieder einmal das Stichwort, denn miteinander kommunizierende Geräte können selbstständig die nächsten Fertigungsschritte injizieren. Doch nicht nur den Workflow optimieren IoTs. Sie machen Arbeitsplätze auch sicherer, weil sie den maschinellen Wartungszustand erkennen oder die Produktion bei einer Fehlererkennung stoppen können, bevor ein Unfall geschehen kann. Dinge, die ein Mensch in dieser Schnelligkeit nicht leisten kann.

Bereiche in der Industrie, in denen IoTs eingesetzt werden:

• Intelligente Fertigung
• Vernetzte Wirtschaftsgüter und vorbeugende und vorausschauende Wartung
• Intelligente Stromnetze
• Intelligente Städte
• Vernetzte Logistik
• Intelligente digitale Supply Chains

Vernetzung für mehr Nachhaltigkeit

Mehr Geräte gleich höherer Energieverbrauch? Nicht ganz!

Die Studie „Ressourceneffizienz durch Industrie 4.0“ von VDI zeigt, dass die Wechselwirkung zwischen Digitalisierung und Ressourceneffizienz eine positive Bilanz hat. Besonders die Elektro- und Kunststoffbranche sowie der Maschinenbau kann durch den Einsatz von Technologien Ressourceneinsparungen von bis zu 25 Prozent (diese Zahl entstand durch Aussagen der befragten Unternehmen). Dabei spielen nicht allein effizientere Produktionsprozesse eine Rolle, denn Technologien, die z. B. durch 5G unterstützt werden, können nach Bedarf gesteuert werden. Sie arbeiten also nur, wenn sie den Befehl dafür erhalten. M2M, also Maschine-zu-Maschine-Kommunikation als IoT-Lösung für mehr Nachhaltigkeit.

IoTs auf vier Rädern

Ein weiterer Anwendungsbereich liegt in unserem Straßenverkehr. Schwarmintelligenz ist nur ein Stichwort, dass Sie sicher schon kennen. Sich vernetzende Autos, die kommunizieren und sich über das aktuelle Verkehrsaufkommen austauschen. Das ist aber erst der Anfang. „Over the air updates“ („OTA“) betrifft die Software Ihres PKW, die eine selbstständige Wartung veranlasst und Sie dadurch seltener in die Werkstatt müssen.

Durch IoT-Komponenten in Ihrem Auto gestaltet sich die Teilnahme am Straßenverkehr komfortabler, besonders mit im Winter schon vorgewärmter Sitzheizung, aber vor allem auch weniger gefährlich. Mit Steuereinheiten und Halbleitern ausgestattet, darunter etwa Radarsensoren, messen Autos Geschwindigkeit und Entfernung, um festzustellen, wie nah sich ein anderes Objekt oder eine Person befindet. Zudem wird auch Ihr Fahrverhalten aufgenommen und ausgewertet und Sie bekommen einen Pausenhinweis, wenn Sie den Anschein von Müdigkeit wecken. Seit 2018 hat sich in Neuwagen zudem der automatisierte Notruf etabliert.

Saugroboter und Smartcity – IoTs der Zukunft

Unter dem Begriff Smartcity stecken große Visionen, die aber fern ab von Spinnereien sind. Laut dem Bundesministerium für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung in Städten werden in den nächsten Jahren bis 2050 ca. 80 % der Menschheit in großen Städten leben. Energie, Mobilität, Stadtplanung, Verwaltung und Kommunikation sind Bereiche, in denen IoTs eingesetzt werden. Hier existieren bereits Ideen und Konzepte:

• Ampeln schalten den benötigten Fahrstreifen auf Grün, sobald sich ein Feuerwehrauto oder ein Bus nähert.
• Straßenlampen schalten sich je nach Bedarf ein oder aus und könnten mit Hilfe integrierter Kameras für mehr Sicherheit sorgen.
• Digitale Systeme steuern die Infrastruktur des öffentlichen Nahverkehrs, aber auch von Wasser-, Abwasser- und Recycling-Systemen.
• Dienstleistungen der Verwaltung können BürgerInnen online erledigen, um Zeit und Papier zu sparen.
• Strom-, Gas- und Wasserzähler kommunizieren mit einer Zentralsteuerung und schalten die Versorgung im Haus

Herausforderungen

Schon seit dem Jahr 2008 sind mehr Geräte mit dem Internet verbunden, als Menschen auf der Erde leben. Nicht bloß Smartphones und Computer, nein alle möglichen Gegenstände, die Daten ins Internet hochladen und Befehle auf gleichem Wege erhalten. Im Hintergrund werden die sensiblen Daten bei der Übertragung durch Sicherheitslösungen geschützt und gesichert. Genau darin besteht eine Aufgabe der digitalen Branche, denn sowohl die Sicherheit der riesengroßen Datenmengen (Datensicherheit) als auch unserer Privatdaten (Datenschutz).

Eine weitere Herausforderung liegt in der (Weiter-) Entwicklung der Anwendungen, denn bisher sind Sensoren, Plattformen oder Betriebssysteme geräte- und plattformgebunden. Standard und maßgeschneiderte IoT-Lösungen zu entwickeln, gehört zur Zukunft für Programmierer und Hersteller.

Beispiele für Bereiche maßgeschneiderter IoT-Lösungen für die Industrie:

• Sensoren, die eine Vielzahl an Informationen aus der Umgebung erfassen und in digitale Daten umgewandelt werden.
• Compute, wodurch Daten von Mikrocontrollern verarbeitet und auf Basis der Auswertung Steuersignale erzeugt werden.
• Actuate, wobei Steuersignale von Aktoren erkannt und in Aktionen umgewandelt werden
• Komponenten, die für die Konnektivität von IoT-Geräten untereinander und mit Cloud-Systemen sorgen
• Komponenten, die für die Sicherheit sorgen und sensible Daten vor unerwünschten Zugriffen schützen.

Unser Fazit

IoTs und ihre Systeme sind nicht nur hoch interessant, sondern sehr effizient und bringen uns enorme Vorteile für unsere Umwelt und eigene Sicherheit. Der Bereich steckt voller Entwicklungspotenzial aber auch Herausforderungen, um Daten zu sichern und schützen. In der Entwicklung für Sensoren, Aktoren sowie Software, die standardbasiert und gerätespezifisch funktioniert ist noch sehr viel Luft nach oben, auf die wir uns gerne stürzen.

Wussten Sie eigentlich schon, dass auch wir uns stark mit IoTs auseinandersetzen? Statten Sie doch gerne unserer Künstlichen Intelligenz ezy. einen Besuch ab.

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