Internet der Dinge und Dienste – Industrie 4.0

Internet der Dinge
Internet der Dinge (Quelle: Tim Reckmann / pixelio.de)

Das Internet hat sich in den letzten Jahren zu einem weltumspannenden Informations-, Kommunikations-, Unterhaltungs- und Wirtschaftsmedium entwickelt. Es ist allgegenwärtig. Am PC oder Mac, am Smartphone oder am Tablet. Dieses Internet stellt die Verbindung zwischen Menschen, die darüber kommunizieren und Informationen austauschen.

Zahlreiche Entwicklungen in der Elektronik, Funk- und Netzwerktechnologie ermöglichen es nun auch physische Objekte mittels integrierter sensorischer Bausteine mit anderen Objekten in Verbindung zu treten, zu kommunizieren und auch Informationen auszutauschen. Hierbei spricht man vom Internet der Dinge und Dienste, welches ein wesentlicher Bestandteil der Industrie 4.0 ist.

Durch die Globalisierung und wirtschaftliche Entwicklung steht die Industrie vor vielen Herausforderungen:

  • Zunehmende Individualisierung
  • immer höhere Flexibilität
  • größere Variantenvielfalt
  • abnehmende Losgrößen
  • zunehmende On-Demand-Produktion

Deutschland als Hochlohnstandort besitzt, vor allem durch seine Marktstellung mit eingebetteten Systemen, ein enorm hohes Potenzial, sich den Herausforderungen zu stellen.

Wir befinden uns in einer evolutioniären Entwicklung

Kevin Ashton, ein Mitgründer und vormaliger Geschäftsführer des Auto-ID Centers des Massachussetts Institute of Technology (MIT), hat 1999 den Begriff Internet of Things (IoT) das erste mal beschrieben. Er hatte die Vision eines informationstechnisch vernetzten Systems autonom interagierender Gegenstände und Prozesse. Diese sollen sich zunehmend selbst organisieren und letztendlich zu einer Verschmelzung physischer Dinge mit der digitalen Welt des Internets führen.

Genau das beschreibt das Internet der Dinge – eine Verknüpfung physischer Objekte mit einer virtuellen Repräsentation in einer Internet-ähnlichen Struktur.

Die Arbeit wird in ihrer Tätigkeit immer komplexer. Kevin Ashton meinte in seinem Vortrag, dass Computer die reale Welt begreifen sollten, ohne vom Menschen bedient zu werden. So würden uns viele Verluste und Kosten erspart bleiben. Denn menschliche Kapazitäten seien begrenzt. Wir könnten nur begrenzte Zeit arbeiten und täten dies zu ungenau.

Intelligenz in Maschinen, Bauteilen, Werkstücken oder Werkzeugen soll den Menschen bei seinen komplexen Tätigkeiten unmerklich unterstützen. Die Grundlage hierfür bildet die Radiofrequenzidentifikation (RFID). Eingebettete RFID Systeme (embedded systems) können Gegenstände mit elektronischen Identitäten, Datenspeichern, Rechenkapazität oder auch Möglichkeiten der Umgebungswahrnehmung versehen.

Beim Internet der Dinge sind Objekte mit einer Umgebungsintelligenz (künstliche Intelligenz – KI) ausgestattet. Diese ermöglicht ihnen, Zustände in der Umgebung über Sensoren wahrzunehmen und gleichzeitig ein (teil-)autonomes Handeln mittels aktorischer Komponenten (z.B. Pneumatikzylinder, Ventil, Schaltrellais). Somit wird der Mensch durch das intelligente System (Mensch-Maschine-Schnittstelle – MMS) unterstützt und entlastet.

Entscheidend ist das Zusammenspiel zwischen verschiedenen Technologiebereichen wie Elektronik, RFID, Sensorik und Aktorik, Energieversorgung, Datenübertragung, Datensicherheit, usw. Bisher getrennt betrachtete Forschungsbereiche, wie die Nano-, Bio- und Informationstechnologie sowie die Kognitionswissenschaft überschneiden sich zunehmend. Ein schönes Beispiel sind Video- und Computerspiele. Hier besteht mittlerweile eine interdisziplinäre Kombination aller oben genannten Bereichen (z.B. die Xbox One).

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Möglichkeiten und Vorteile des Internet der Dinge und Dienste

Ein kleiner Überblick über Anwendungsgebiete:

  • Gesundheitstelematik
    Hier ist es möglich, gesundheitsrelevante Daten zu erfassen und sie gleichzeitig an einen behandelnden Arzt weiter zu leiten. Somit ist gewährleistet, dass Patienten auch in ihrer häuslichen Umgebung überwacht werden können.
  • Haus- oder Gebäudetechnik
    Im intelligenten Haus sind Gegenstände (Kaffemaschine, Waschmaschine, Kühlschrank, Telefon, TV) und Systeme (Heizung, Beleuchtung) miteinander vernetzt. Über PC, Smartphone oder Tablet lässt sich alles steuern. Das Fenster kommuniziert mit der Heizung und sagt dieser, sie solle herunter regeln, da es offen ist. Jalousien schließen sich ab einer bestimmten Dämmerung und öffnen sich bei Sonnenaufgang. Genauso lassen sich alle Systeme auch über eine Zeitprogrammierung steuern. Ziel ist primär der Komfort für den Nutzer sowie die Energieoptimierung.
  • industrielle Produktion
    Aufgrund wirtschaftlicher Entwicklungen und, dass Prozesse zunehmend flexibel und anpassbar sein müssen, kann das Internet der Dinge die notwendige Technologie hierzu liefern, um diese Prozesse zu überwachen und ggf. zu optimieren. Durch eine Vernetzung in Verbindung mit künstlicher Intelligenz ist es möglich, dass das Werkstück der Maschine sagt, wie es bearbeitet werden möchte (Schnittdaten, Werkzeuge, Vorrichtung). Sensoren erfassen die Abnutzung der Werkzeuge und beordern rechtzeitig neue, damit es zu keinem Maschinenstillstand kommt. Bauteile in der Maschine geben vor einem Ausfall bekannt, dass sie gewartet werden sollten oder Ersatz bestellt werden muss.
  • Logistik
    In der Logistik birgt sich das größte Potenzial für das Internet der Dinge. Warenlieferungen manövrieren sich selbstständig durch die Lieferungskette zum Endverbraucher. Bei unvorhergesehenen Problemen greifen sie selbst ein und entscheiden autonom über die weitergehende Abwicklung.

Nachteile und Bedenken

Wie alles, hat auch das Internet der Dinge und Dienste seine Nachteile, die das schweizerische Zentrum für Technologiefolgenabschätzung TA-SWISS in fünf Lebensbereiche eingeteilt hat (VDI Technologiezentrum – Übersichtsstudie):

  • Datunschtzrechtliche Bedenken
  • Sicherheitsmängel
  • Unbeherrschbare Komplexität
  • Freie Meinungsäußerung
  • Grenze des geistigen Eigentums

Wie steht ihr zum Thema Internet der Dinge? Ist es eine positive Entwicklung oder sollte man demgegenüber eher sehr kritisch sein, wie es das TA-SWISS tut?

Letztendlich wird sich alles in diese Richtung bewegen. Wir befinden uns ja mittlerweile schon in der evolutionären Entwicklung. Aufgrund der neuen Technologien werden ganz neue Produkte und Dienstleistungen entstehen. Auch ein neues Maß an Flexibilität sowie der effizientere Umgang mit Ressourcen ist positiv zu vermerken. Jedoch sollte man sich auch fragen, wer in Zukunft wen steuert. Der Mensch bewegt sich immer mehr in eine virtuelle Welt.

Über Stefan Reinsprecht 148 Artikel
Hi, ich bin Stefan Reinsprecht, der Herausgeber von Netzkonstrukteur. Als Maschinenbauingenieur mit jahrelanger Erfahrung in der Konstruktion und Entwicklung interessiere ich mich sehr für technische Dinge. Hier erfährst Du Neuigkeiten, aber auch Grundlagen. Viel Spaß beim Lesen. Du findest mich auf Google+, Twitter oder Xing.

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