Das Internet of Things (IoT)

Am Anfang war die Coke. Bzw. die Vision, einen Automaten immer passgenau mit der benötigten Menge an brauner Brause auszustatten, ohne vor Ort nach dem Füllstand sehen zu müssen. Klingt nerdy? War es auch, damals im Jahr 1982: Student:innen der Universität Pennsylvania installierten Sensoren in einem Cola-Automaten, der über das ARPANET mit ihrem Netzwerk verbunden war. Sie informierten darüber, ob Fächer leer waren und konnten darüber hinaus anhand der Zeit seit der letzten Befüllung berechnen, ob die Getränke noch kalt genug waren. Das wissenschaftliche Experiment entflammte zwar die Vision der Konnektivität von Geräten, aber die Innovation war noch lange nicht tauglich, um in Serie zu gehen – in den frühen Neunzigern entwickelte sich das Internet noch exponentiell schneller als die Things.

Das Internet der Dinge hat zwei Hauptaufgaben: die Erhöhung der Lebensqualität – durch "Dinge", die uns zu Diensten sind und mit uns interagieren – und die Verbesserung von Prozessen, zum Beispiel in der Produktion oder dem Lieferkettenmanagement (Supply Chain Management). Hier geht es natürlich vorrangig darum, durch Automatisierung und Datenanalysen Effizienz und Produktivität zu steigern, während Kosten und Fehler weniger werden. Schauen wir uns zunächst ein paar Beispiele für die industrielle Anwendung des IoT – bzw. IIoT, nämlich Industrial Internet of Things – an, ehe wir uns vom IoT im privaten Bereich.

IIoT die gesamte Supply Chain entlang

All die Bereiche entlang der kompletten Lieferkette – vom Auftrag zur Produktion eines Artikels bis zu seinem Verkauf – werden heutzutage durch Technologie im Allgemeinen und IIoT-Anwendungen im Besonderen unterstützt. Das gilt für die Bestandsverwaltung im Lager genauso wie für die Transportlogistik oder fürs Management der Lieferantenbeziehungen: Auch im Flottenmanagement und der vorausschauenden Wartung bzw. Predictive Maintenance macht IIoT die Vorgänge einfacher und effizienter als je zuvor. Die Geräte sind meist hochwertig und robust, die Technologie dahinter aber low maintenance. In der Regel erkennen die Maschinen frühzeitig, wenn sie Wartungsbedarf haben und können diese teilweise sogar eigenständig durchführen oder in die Wege leiten.

Industrie 4.0

In der Industrie werden Sensoren und Aktoren bereits seit den Achtzigern eingesetzt und haben dort in den Neunzigern eine richtige Automatisierungswelle ausgelöst. Zu Anfang waren die Geräte allerdings noch nicht miteinander vernetzt, weshalb man nicht wirklich von IoT sprechen kann. Die erhobenen Daten beschränkten sich auf den Nutzen für das jeweilige Gerät, nicht aber für das Gesamtsystem. Heute ist das anders. In der Industrie 4.0 liefern Sensoren Unmengen an Daten, die mithilfe von Big-Data-Anwendungen verarbeitet und über cyber-physische Systeme und Aktoren gesteuert werden, die sich meist via M2M – Machine-to-machine-communication – untereinander austauschen.

Die Smart Factory besteht aus intelligent vernetzten Systemen, einem hohen Automatisierungsgrad und selbstlernenden Algorithmen. Diese Errungenschaften sorgen dafür, dass die Produktion von Gütern mit höchstmöglicher Effizienz geschieht. Sensoren erheben fortwährend Daten, etwa die der eingesetzten Maschinen oder solche, die den Produktionsprozess oder auch die Personalauslastung betreffen. Sie sind die Basis für flexible Herstellungsprozesse, die quasi in Echtzeit an Veränderungen angepasst werden können.

Logistik & Transport

Der Wunsch, Waren zu tracken und daraus entstandene IoT-Techs wie Sensoren und Aktoren spielen im Bereich der Logistik 4.0 eine tragende Rolle, und zwar über die komplette Lieferkette oder Supply Chain hinweg. Lieferkettenmanager:innen können durch intelligente Routing- und Umleitungsalgorithmen bessere Vorhersagen für befahrbare Verkerhswege treffen und Transportwagen auf den Zentimeter genau nachverfolgen. Intelligente IoT-Geräte, die mit Paketen verbunden sind, liefern über GPS- und RFID-Signale sofort bei einem Vorfall Informationen, die helfen können, agile Entscheidungen in der Lieferkette zu treffen.

Genauso nützlich ist IoT zur Unterstützung der Bestandsverwaltung im Lager: Das System weiß genau, welche Waren sich in der Halle befinden, aber auch wie viel Platz dort noch für neue Artikel ist. Es kann minutiös sagen, was wann nachbestellt werden muss – eine echte Revolution im Bereich der Just-in-time-Produktion und -Lieferung. Roboterarme, selbstfahrende Gabelstapler und andere Geräte – viele mit Sensoren und weiteren IoT-Techs ausgestattet – besorgen bedarfsgerecht genau die Artikel aus der Halle, die das System als bestellt meldet, auch aus 10 Metern Höhe, in no time und ohne dass ein Mensch verletzt werden kann.

Landwirtschaft

Aus der Landwirtschaft 4.0 der Jetztzeit ist IIoT auch kaum mehr wegzudenken und verschafft den Höfen, die die Techs nutzen, enorme Wettbewerbsvorteile. Moderne Landwirtschaftsbetriebe betreiben Smart & Precision Farming: Sie setzen IoT, KI und Roboter ein, beispielsweise um Felder bedarfsgerecht zu bestellen und abzuernten – mit dem selbstfahrenden, durch Satellitendaten gesteuerten Pflug.

Mithilfe von Drohnen erstellen Landwirt:innen Luftaufnahmen der Felder. Anhand derer teilen sie das Land in kleine, einzeln betrachtete Quadrate auf, von denen Bodenproben genommen werden, die exakt aussagen, welche Nährstoffe das jeweilige Stückchen Land für eine gute Ernte braucht. Auch die Menge der Pestizide kann genau festgelegt werden. Insofern trägt Präzisionsfarming dazu bei, dass Böden, Grundwasser und Luft mit keinem Spritzer Pflanzengift mehr als nötig belastet werden. Für die Gesundheit und Versorgung der Tiere, die durch die Landwirtschaft genutzt werden, stellt IIot ebenfalls auf vielfältige Weise eine Verbesserung dar.

Energiewirtschaft

In der Energiebranche könnte Smart Metering die erhoffte Wende bringen: Intelligente Stromzähler, die in Echtzeit den exakten Verbrauch darstellen und steuern, führen zu einer nachhaltigen Erzeugung und Verteilung von Elektrizität oder Wasser. Dabei spielt das IoT eine zentrale Rolle. Zum Beispiel bei den Stromkabeln, die unter der Erde verlegt sind. Früher gingen die oft kaputt, vor allem bei Überhitzung. Indem Energiebetreibende die Kabeltemperatur mithilfe von intelligenten Sensoren messen und diese Info in Echtzeit erhalten, können sie frühzeitig gegensteuern und die Lebensdauer der Kabel durch eine Ad-hoc-Umleitung der Energiemenge maßgeblich erhöhen. Die in einem Kraftwerk erhobenen Daten sind zu vielerlei Verbesserungen nützlich, etwa um Lastflüsse gleichmäßiger zu verteilen und Verbraucher:innen immer mit exakt der Strommenge auszustatten, die benötigt wird – das freut auch den Geldbeutel.

Auch wir Menschen profitieren in vielen Bereichen direkt und indirekt von intelligenten Dingen. Dabei wird es für Skeptiker:innen immer schwieriger, der Technologie gänzlich zu entkommen. Denn sie spielt für viele Städte eine zunehmend wichtige Rolle, etwa um Echtzeit-Infos über den Verkehr oder die Schadstoffbelastung in der Luft zu bekommen, den öffentlichen Nahverkehr und die Abfallentsorgung zu steuern oder schon in der Planungsphase Gebäude zu entwickeln, die eine positive Energiebilanz aufweisen. Was Du in Deinen eigenen vier Wänden an Techs zulässt, bestimmst Du natürlich selbst. Zur Auswahl hast Du inzwischen eine ganze Menge an intelligenten Dingen, die Dir nützen können!

Smart Living in allen Lebenslagen

Dank stetig übermittelter Sensordaten geht Dein Auto so gut wie nie in die Knie, dafür manövriert es Dich immer auf dem günstigsten Weg durch den Berufsverkehr und schützt Dich mittels Car2Car-Kommunikation vor Unfällen. Zuhause genügt der Chip an Deinem Schlüsselbund, um mit den Wagen in die Tiefgarage zu gelangen und von dort aus mit dem smarten Fahrstuhl direkt auf Deine Etage zu gelangen. Sensoren leuchten Dir den Weg zu Deiner Wohnung, für die Du natürlich keinen Schlüssel benötigst. Drinnen empfangen Dich Alexa und Bridget.

IoT in Pflege und Gesundheitswesen

Nehmen wir zum Beispiel das Thema Selbstbestimmung im Alter. Durch IoT-Technologien können alte Menschen länger in ihrer gewohnten Wohnumgebung verbleiben und dort viel sicherer leben. Das Smartphone hilft Opa, weniger zu stürzen, mehr zu trinken und sich Dinge besser zu merken, der Assistenz-Roboter mit dem freundlichen Gesicht sorgt dafür, dass Oma ihre Tabletten nimmt und sich nicht langweilt. Bewegungssensoren am Bettrand knipsen nachts das Licht auf dem Weg zur Toilette an und warnen, wenn die Haustür offen steht oder der Herd länger angeschaltet ist. Gerade im Bereich der Gesundheit und Pflege sind Sensoren und andere IoT-Technologien supernützlich und werden dank user-centered Design von den meisten Nutzenden auch gut angenommen.

Je nach den Fähigkeiten und Bedarfen der Pflegeempfänger:innen wird ein individuelles System zu deren Unterstützung aufgebaut, bestehend aus Elementen wie fest installierten und tragbaren Alarmknöpfen, die sie im Notfall schnell und einfach betätigen können. Weiterer wichtiger Bestandteil sind Sensoren, die mit einem Kontrollsystem in Verbindung stehen und durch konstantes Monitoring auch eine Notsituation erkennen können, die sich schleichend anbahnt.

IoT im Gesundheitsbereich

Patient:innen mit chronischen Erkrankungen profitieren ebenfalls stark von Technologien wie der konstanten Messung und Übermittlung ihrer Gesundheitsdaten an die Ärztin. So weiß diese zum Beispiel, ob die Zuckerwerte des Patienten im grünen Bereich sind oder ob seine Medikamente ausgehen, auch wenn er meilenweit entfernt ist. Viele chronisch Kranke können den Weg zur Praxis nur schwerlich auf sich nehmen und erfahren durch die Vernetzung eine zeitsparende Entlastung, die ihre Lebensqualität erhöht. Und nicht überall auf der Welt besteht eine Infrastruktur wie bei uns. In vielen Teilen der Welt leben Menschen kilometerweit vom nächsten Krankenhaus entfernt. Auch hier haben Technologien wie Wearables, die permanent Daten über Schlafmuster, Herzfrequenz, Temperatur usw. sammeln, unschätzbaren Wert. Als Teile der Remote Healthcare liefern und übertragen sie von weit weg Auskunft über den Gesundheitszustand von Patient:innen und geben den Ärzt:innen die Chance, rechtzeitig zu handeln.

In der lebensrettenden Notversorgung hilft das IoT bei der direkten Erfassung aller relevanten Patient:innendaten und übermittelt diese direkt an das Krankenhaus, während die verletzte Person noch auf dem Weg dorthin ist. In den OP-Sälen sind vernetzte Roboter am Werk, die mit Künstlicher Intelligenz betrieben werden und ständig Sensordaten im System verarbeiten. Neben der höheren Präzision, die so ein Robodoc erreichen kann, können durch die Messung gesundheitlicher Details chirurgische Komplikationen frühzeitig erkannt und abgewendet werden.

Und auch in der Verwaltungsabteilung eines Krankenhauses leistet die Technologie zahlreiche Dienste, von der Erfassung der Leistung des Personals bis hin zur Einteilung von Ressourcen zur Versorgung der Patient:innen. Nicht zuletzt muss das Krankenhaus in besonderem Maße durch IT-Security geschützt werden. Stromausfälle, Systemfehler oder Cyberangriffe können Leben gefährden. Deshalb ist es unerlässlich, dass die kritischen Systeme gut gewartet und überwacht werden. Auch hier setzen viele Krankenhäuser mittlerweile auf IoT-gestützte Lösungen.

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