Aus dem Unterricht des CAS Disruptive Technologies rund um das Thema The Internet of Things “IoT” mit Ali Soy, bloggt hierzu Nuno Felisberto.

Einführung IoT:

Als Einstieg ins Thema IoT (Internet of Things) fragt Ali Soy, ob jemand weiss, was eigentlich die Defintion von IoT ist? Nach einigen Wortmeldungen präzisiert Ali Soy, dass es bei der Definition wichtig ist zu wissen, dass es vor allem darum geht, die Geräte und die daraus generierten Informationen miteinander zu verbinden. Gemäss der “International Telecommunication Union (2012) kann die Definition wie folgt umschrieben werden.

Ali Soy weist darauf hin, dass die Vernetzung heute bereits mehrere Milliarden Geräte umfasst. Die Entwicklung geht rasend voran und somit werden auch die Anforderungen entsprechend steigen. Eine Anforderung, welche heute noch ungelöst ist, ist diejenige der eindeutigen Adressen der Devices. Heute können so beispielsweise Drohnen den Luftraum stören, da diese einfach nicht identifiziert werden. Damit ein Luftverkehrsystem als Ganzes funktionieren kann, sind klare Richtlinien erforderlich.

Ali Soy fragt das Plenum, ob jemand weiss, was eigentlich mit IoT gemacht wird?? Der Ablauf kann in drei Schritte unterteilt werden.

  1. Daten werden gesammelt und hochgeladen
  2. Die Daten werden analysiert, um Ergebnisse zu erhalten (Analogien, Problemerkennung, etc…)
  3. Darauf folgend wird eine Aktion ausgelöst –> basierend auf den analysierten Daten

Geschichtlich gesehen gibt es IoT schon seit den 60/70 Jahren. Früher waren die Maschinen einfach mit einem Kabel verbunden und kommunizierten so untereinander. In der heutigen Zeit werden vor allem wireless Daten übertragen und es können viel die grösseren Datenmengen ausgetauscht werden. Folgende Abbildung zeit die Entwicklung von der Kommunikation Maschine zu Maschine bis hin zu IoT:

Anwendungen & Wachstumsbereiche von IoT:

Es gibt eine Vielzahl von Gebieten, in welchen IoT Anwendungen generiert und somit Wachstum erfährt. Generell passiert dies fast überall, doch es ist dennoch erstaunlich, dass in der Industrie IoT einen schweren Stand hat und nicht wirklich vorwärts getrieben wird aktuell. Dennoch erwähnt Ali Soy die wichtigsten Wachstumsbereiche für IoT wie folgt:

  • Gebäuden
  • Energie
  • Consumer & Home
  • Gesundheitswesen & Life Science
  • Industrie
  • Transport
  • Retail
  • Sicherheit / öffentliche Sicherheit
  • IT & Netzwerk

Die Abbildung von Machina Research (2015) veranschaulicht die Entwicklung der erwähnten Wachstumsbereiche auf einer Zeitskala von 2014 – 2024. Hierbei ist ersichtlich, dass vor allem im Living & Workingbereich in den nächsten Jahren das Wachstum von IoT forciert wird.

Ali Soy erläutert der Crowd von DTC 17-2, dass es verschiedene Verbindungstypen für IoT Anwendungen gibt. Wobei die Wahl der Technik immer in Abhängigkeit steht, was und vor allem wie viel Daten (Bandbreite) für die Kommunikation benötigt werden. Aus seiner Zeit bei der Swisscom sagt Ali Soy aus, dass dort vielfach mit Low_Power Produkten / Lösungen gearbeitet wurde. Eine weitere Komponente, welcher grosse Bedeutung zukommt ist das Thema der Sensorik. Bevor eine Lösung ausgearbeitet werden kann, ist es essentiell, dass geklärt wird, mit was für einer Sensorik die Daten erhoben werden können. Auch hier sagt Ali Soy, ist es wichtig abzuklären, ob eine Energiequelle für den Betrieb der Sensorik vor Ort installiert ist oder ob mit einer batteriegespiesenen Lösung gearbeitet werden kann. Smart Products sind heute intelligente Devices, welche häufig über eine E-Simkarte die Kommunikation bewerkstelligen. Folgende Abbildung stellt die Vielfalt der Sensoren-Technik dar:

Generell kann man alles mit passenden Sensoren überwachen. Im Zuge der Verkleinerung von Sensoren konzentriert sich die Industrie heute darauf, diese mit neuster Technik im mini/nano Bereich zu entwickeln (Beispiel Medikamentenabgabegerät im menschlichen Körper). Ali Soy veranschaulicht anhand einer Schuheinlegesohle, dass ein Sensor in die Sohle verbaut wurde und hiermit beispielsweise demente Patienten überwacht werden können. Durch die generierten Daten kann man die Patienten jederzeit lokalisieren und hat zudem festgestellt, dass demente Patienten de facto nie die Schuhe vergessen.

IoT Plattform:

Heute spriessen IoT Plattformen wie Pilze aus dem Boden. Der Konsument muss daher darauf achten, dass seine Bedürfnisse abgedeckt werden. Er wählt dann die für ihn passende IoT Plattform aus mit er zusammenarbeiten möchte. Ali Soy führt aus, dass für den Betrieb einer IoT Plattform einige Skills und Competencies notwendig sind. Gemäss der Abbildung von Swisscom müssen folgende Skills vorhanden sein, um eine IoT Plattform betreiben zu können.

Vorgehen (CANVAS) bei IoT Vorhaben:

Gemäss den Erläuterungen von Ali Soy ist es wichtig, dass im Vorfeld einige Hausaufgaben gemacht werden bevor der Einstieg mittels IoT CANVAS gestartet werden kann. So muss sichergestellt sein, dass inhouse die IoT Opportunitäten geklärt, die Technik verstanden und ein richtiger Businesscase vorhanden sind. Erst wenn dies inhouse geklärt ist, kann mit einem IoT Vorhaben (gemäss CANVAS Schritten) gestartet werden.  Der IoT CANVAS beinhaltet einen technischen Teil und einen Teil, wo die eigentliche Umsetzung (Bau der Lösung) sichergestellt wird. Hierzu hat John von Saders den IoT CANVAS bildlich dargestellt. Zunächst werden die mit dem roten Pfeil markierten Schritte durchlaufen und in einer zweiten Phase die mit dem grün ausgeschilderten Schritte realisiert.

Schritt für Schritt zum erfolgreichen IoT CANVAS Ablauf:

Technische Schritte

  1. Job to be Done –> Was ist das Ziel / Warum soll dies entwickelt werden?
  2. Function –> Wie soll das Vorhaben funktionieren / Was für Grundfunktionen werden benötigt?
  3. User Interface –> Wie sieht die Interaktion aus / Wie wird mit dem System interagriert (Audio – Video)?
  4. Sensors/Actuators –> Mit welchen Sensoren soll gemessen werden / Stormquellen / Steuerungen notwendig ?
  5. Input / Output (I/O) –> Welche Information kommen von wo und gehen wohin (Absender — Empfänger)?
  6. Processing –> Was benötigen wir fürs Endgerät (Arduino, Raspi, Photon, etc…)?
  7. Code –> Was für einen Code benötigen wir / Wer schreibt den Code (inkl. Sprache)?
  8. Networking –> Kommunikation Endgerät und Netz / Internet / Braucht es eine Antenne?
  9. Storage –> Wo braucht es Speicherplatz (Endgerät, Sensor, Server)?
  10. Power –> Brauchen wir Akkus/ Wer benötigt Strom/ Wo und welche Quellen sind vorhaden?

Umsetzungsschritte (doing)

  1. Form –> Wie sieht die Beschreibung der IoT Umgebung aus / Wie soll das “Tierchen” aussehen?
  2. Use Patterns –> Ist Menusteuerung vorgesehen / Haptisch adaptiert / Selbstsprechend/ Knöpfe/ Feedback?
  3. Enviroment –> Müssen Standards eingehalten werden/ IPS/ Belüftung/ Störungsfelder?
  4. Shape & Size –> Welche grösse hat unser System / Device / Sensor/ Projekt an sich?
  5. Components –> Welche Komponenten benötigen wir/ Kaufen – selber bauen/ Zeitfaktor Komponenten?
  6. Materials –> Welche Qualität, Festigkeit, Abrieb & Stärke benötigen wir/ Welche Materialen?
  7. Fabrication –> Wie sehen die Prozess aus/ Wo wird es produziert/ Nachvollziehbarkeit/ 3 D Druck?
  8. Assembly –> Wer stellt die Komponenten zusammen / Halb oder Fertigprodukt/ Demontage?
  9. Testing –> Was und wie wird gestet/ Ergebnisse/ Automatisierung/ Walktrough/ Agil?

Businessmodell mit IoT –> Was genau nun?

Ali Soy führt anhand des Beispiels Stromer+ Velos das Businessmodell mit IoT vor. Er erläutert, dass es verschiedene Ausprägungen gibt um das Businessmodell auszugestalten. Vielfach werden die IoT Businessmodelle eingesetzt um Effektivitäts-/ oder Effizienzsteigerungen zu erlangen. Ali Soy sagt aus, dass der Business-Case von Stromer+ dies sehr genau anhand der folgenden Beispiele veranschaulicht.

Ausprägungen Businessmodell Stromer+

Die Velos werden mit dem Device gekoppelt und so gegenseitig in Kommunikation treten. Der Business-Case kann so aufgebaut werden, dass man den Kunden entscheiden lässt, wie viel er eigentlich an Konnektivität möchte.

  • Freenium: Grundfunktionen stehen gratis zur Verfügung. Zusatzfunktionen können als Premiumpaket dazugekauft werden
  • Add-on: Sonderaustattung gibt’s gegen einen Aufpreis
  • Lock-in Funktion: Kaputte Veloteile lassen sich nur durch herstellereigene Ersatzkomponenten austauschen
  • Object self Service: Das Velo merkt selbständig das etwas fehlt / nicht in Ordnung ist und bestellt Ersatz selbständig
  • Remote Usage an Monitoring: Bezahlen gemäss Verbrauch (Kilometer x Ansatz = Preis)
  • Product as Point of sales: Aufmerksam machen, dass der Nutzer ortsgebunden ein Produkt angepriesen erhält
  • Data as Service: Erfassung der Daten des Nutzers mit der Absicht diese Weiterzuverkaufen / verwenden

Zitat zum Ende des Bloggs IoT:

Wie die reichste Bibliothek, wenn ungeordnet, nicht so viel Nutzen schafft, wie eine kleine, aber wohlgeordnete, ebenso ist die grösste Menge von Kenntnissen, wenn nicht eigenes Denken sie verarbeitet hat, weniger Wert als eine geringere, die vielfältig durchdacht wurde. (Arthur Schopenhauer 1788 – 1860, deutscher Philosoph)