Das Internet der Dinge

Marginale Spalte

Dr. Elgar Fleisch ist Professor für Informationsmanagement an der ETH Zürich, Professor für Technologiemanagement an der Universität St. Gallen (HSG) und Direktor am dortigen Institut für Technologiemanagement.

Juli 2011

 

Das Web ist bereit für die nächste Revolution: Experten erwarten bis 2020 rund 50 Milliarden per Internet miteinander vernetzte Geräte.

 
 

Das Schlagwort vom „Internet der Dinge“ fasziniert Techniker, Forscher und Visionäre. Die auch als „Ubiquitous Computing“ bezeichnete allgegenwärtige Vernetzung von realer und virtueller Welt hat bereits viele Lebensbereiche erfasst: vom intelligenten Stromzähler, der die heimische Waschmaschine startet über die sensorgesteuerte Bewässerung von landwirtschaftlichen Flächen bis zum Condition Monitoring von Maschinen und Anlagen.

Neben vielfältigen technischen Herausforderungen stellt sich auch die Frage, wie diese dritte IT-Revolution auf Wirtschaft, Gesellschaft und Mensch wirken wird. Trends & Themen befragt dazu den Wissenschaftler Prof. Dr. Elgar Fleisch, Autor des Standardwerks „Das Internet der Dinge“.

Herr Professor Fleisch, das Internet der Dinge wird auch als die dritte IT-Revolution bezeichnet. In welchen industriellen Anwendungsbereichen ist diese Revolution bereits am weitesten fortgeschritten?

Erstens dort, wo feingranulare Informationen aus der physischen Welt, die mittels Technologien aus dem Bereich Internet der Dinge nun kostengünstig gesammelt werden können, einen betriebswirtschaftlichen Wert haben. Dazu zählen die Einsatzgebiete Produktionssteuerung (zum Beispiel in der fertigenden Industrie und in der Landwirtschaft), Condition Monitoring (von Blutkonserven bis Brücken), Behälter-und Einzelteillogistik, Fälschungssicherheit oder Eintritts-und Bezahlsysteme. Und zweitens dort, wo solche Informationen das Verhalten von Menschen zum Guten beeinflussen können, wie Energie und Trinkwasser zu sparen oder die Gesundheit zu fördern.

Wo liegen aus Ihrer Wahrnehmung noch die größten technischen Herausforderungen?

Ein wesentlicher Bestandteil des Internets der Dinge sind verschwindend kleine Computer, die Teil von jedem Alltagsgegenstand werden können. Damit werden die Alltagsgegenstände zu „smarten“ Dingen. Die Kleinstcomputer müssen in der Lage sein, möglichst ohne externe Energiezufuhr Informationen zu sammeln, auszuwerten und drahtlos zu versenden. Diese Energieautonomie von „smarten“ Dingen ist eine zentrale Herausforderung.

Eine zweite Nuss, die fast noch härter zu knacken ist, weil sie nicht mit rein technischen Maßnahmen zu bewältigen ist, sind die fehlenden Kommunikationsstandards der „letzten Meile“, also jene Millimeter oder Meter zwischen „smarten“ Dingen und einem Knotenpunkt des klassischen Internets, der über einen Stromanschluss und das bewährte TCP/IP-Protokoll verfügt. Ein Weltstandard für diese letzte Meile scheint ähnlich unmöglich zu sein wie eine Weltsprache Esperanto.

Das Internet der Dinge bringt vielfältige und tiefgreifende Veränderungen mit sich. Wie können sich Wirtschaft und Gesellschaft auf den anstehenden Wandel vorbereiten und die Akzeptanz-Chancen erhöhen?

Das Internet der Dinge findet in meiner Wahrnehmung mehr als Evolution denn als Revolution Einzug in unsere Wirtschaft und Gesellschaft. Es sind also keine radikalen Änderungen innerhalb kürzester Zeit zu erwarten. Aus der Vergangenheit lernen wir, dass wir zwar die Technologien des kommenden Jahrzehnts erstaunlich treffsicher prognostizieren können, deren Anwendungen aber kaum. Eine neue Technologie frühzeitig als Allheilmittel zu „hypen“ oder als Werkzeug des Teufels schwarzzumalen, hat daher noch keiner Volkswirtschaft genutzt.

Und wir wissen, dass jede Technologie, vom Brotmesser bis zur Wasserkraft, zwei Seiten hat und dass der Mensch neue Technologien dann akzeptiert, wenn er den wahrgenommenen Nutzen höher einstuft als das wahrgenommene Risiko. Daher empfiehlt es sich, neue Technologien ergebnisoffen, mutig und verantwortungsbewusst Schritt für Schritt zu ergründen, um sie dann, so möglich, zum Nutzen der Gesellschaft zu gestalten und einzusetzen.

Beispiel: Remote Condition Monitoring

Eine Anwendung für das „Internet der Dinge“ ist das Remote Condition Monitoring der Rexroth CNC-Steuerung IndraMotion MTX zur frühzeitigen Schadens-und Verschleißerkennung bei Werkzeugmaschinen. Kritische Maschinenereignisse oder unzulässige Lastzustände werden automatisch erkannt. Gleichzeitig kann durch die stetige Überwachung die Laufzeit von Komponenten voll ausgenutzt werden. Ungeplante Stillstandszeiten werden vermieden, die Maschinenverfügbarkeit steigt.

Die Basis für einen kostengünstigen Zugang der maschinenseitigen „Dinge“ zum Internet ist der standardmäßig vorhandene PC. Weitere Bausteine sind Datenerfassungs-und Steuerungseinrichtungen wie Motion Controller und Steuerungen, zum Beispiel CNC und SPS, sowie intelligente Feldbusgeräte, etwa das Antriebssystem IndraDrive. Diese smarten Dinge können neben ihren Daten, wie Betriebsart oder Fehlerzustand, auch die Daten ihrer benachbarten „nicht smarten Dinge“ erfassen (etwa eines Kilometerzählers für einen Kugelgewindetrieb) und über den PC für die Weitergabe an das Internet bereitstellen.

Die dafür erforderlichen Kommunikationsstandards sind in der Automatisierungstechnik weitgehend vorhanden, zumindest was die kabelbasierte Übertragungstechnik anbelangt. Für Echtzeitanwendungen sind hier SERCOS und PROFINET zu nennen und im „weicheren“ Echtzeitbereich die standardisierten Web-Services OPC beziehungsweise OPC UA.

Weitere Bausteine für den zukünftigen Ausbau des „Internets der Dinge“ sind die Nutzung der vorhandenen IT-Infrastruktur für zusätzliche Monitoring-Funktionen, mobile Anwendungen für Tablet-PCs und Smartphones oder die Vernetzung von Komponenten, wie zum Beispiel eines Hydraulikzylinders mit integriertem Sensor, der seine Daten per Funk an eine Auswerteeinheit sendet. Dafür sind jedoch noch einige Herausforderungen zu meistern, insbesondere bei den Kommunikationsstandards sowie der Energieautonomie.