IoT Baukasten – Die 3 Bausteine jeder IoT Lösung
Fast jeder hat inzwischen ein vernetztes Gerät - doch wie funktioniert das eigentlich?
Vor 5 Jahren wussten noch 87% der Befragten nicht was IoT ist. Heute geben >60% an selbst mindestens ein „Connected Device“ oder zu Deutsch vernetztes Gerät zu besitzen oder planen eines zu kaufen. Die meisten wissen inzwischen, dass IoT unsere Welt weiter vernetzt, uns viele Vorteile bringt, neue Geschäftsmodelle ermöglicht aber auch schon den ein oder anderen Security Vorfall verursacht hat. Doch wie viele von uns wissen was technisch dahinter steckt?
Vor 5 Jahren wussten noch 87% der Befragten nicht was IoT ist. Heute geben >60% an selbst mindestens ein „Connected Device“ oder zu Deutsch vernetztes Gerät zu besitzen oder planen eines zu kaufen. Die meisten wissen inzwischen, dass IoT unsere Welt weiter vernetzt, uns viele Vorteile bringt, neue Geschäftsmodelle ermöglicht aber auch schon den ein oder anderen Security Vorfall verursacht hat. (siehe Intelligente Welt dank Internet of Things) Doch wie viele von uns wissen was technisch dahinter steckt?
Wie Benjamin Talin in seinem ersten Artikel über IoT bereits schreibt: „IoT ist eigentlich an sich relativ simpel erklärt. Es bezeichnet das Konzept, dass man offline Gegenstände wie Kaffeemaschinen, Kühlschränke, Lampen, Uhren und vieles mehr mit den Internet verbindet, um diese intelligenter zu machen.“
Doch was braucht man um diese Geräte ins Internet der Dinge (IoT) zu bringen?
In seiner einfachsten Form braucht man im IoT immer drei Bausteine:
- Ein Gerät
- Eine IoT Plattform
- Eine Applikation
Index
1. Das Gerät
Im IoT wird das Gerät auch häufig „Edge“, also im Deutschen „Rand“ genannt. Die Bezeichnung kommt aus der Telekommunikation. Hier sind Edge Geräte die Geräte, die am Netzwerkrand für das Versenden von Daten zuständig sind. Spricht man also im IoT von Edge Computing, meint man die Rechenleistung auf dem Endgerät, wie zum Beispiel einer Kaffeemaschine oder Maschine in der Produktion. Dies kann man sich vorstellen, wie einen Mini-Computer in dem Gerät. Dieser befähigt das Gerät Daten zu verarbeiten und zu versenden. Weitere Begriffe wie Edge Analytics beschreiben also die Datenverarbeitung – und Analyse auf dem Gerät selbst, also auf besagtem kleinen Computer laufen die Analytics und AI Algorithmen für die Verarbeitung der IoT Daten. So werden zum Beispiel immer mehr Daten auf den Geräten vorverarbeitet, um das Datenvolumen, das in die Cloud transferiert wird möglichst gering zu halten, da jeder Datensatz der gesendet und gespeichert wird auch entsprechende Cloud Kosten verursacht. D.h. die Kaffeemaschine würde nicht alle paar Minuten den Bohnenfüllstand oder die Brühgruppentemperatur senden, sondern beispielsweise nur dann, wenn die Bohnen leer sind oder ein Fehler mit der Temperatur gefunden wurde.
Das Gegenstück dazu bildet die Cloud bzw. die Datenverarbeitung in der Cloud (auch genannt Cloud Computing). Sowohl die IoT Plattform als auch die Applikation laufen bei den meisten modernen IoT Lösungen in der Cloud.
2. Die IoT Plattform
Die IoT Platform (oder auch IoT PaaS gennant) ist das Herzstück einer IoT Lösung. Man kann sich die Plattform als Schaltzentrale vorstellen. Hier werden Daten zentral verarbeitet und gespeichert, auf Fehler reagiert, Regeln aufgestellt sowie der Betreib überwacht.
Die Plattform hat also zumeist drei Hauptaufgaben: Daten Management, Geräte- und Nutzer-Verwaltung und Eventverarbeitung- und Verwaltung.
Daten Management: Hier werden alle IoT Daten zentral gesammelt, strukturiert, normalisiert und gespeichert. (Warum gerade die Normalisierung von IoT Daten so schwierig und wichtig ist, siehe IoT Lösungen – Ist das Magie oder wie funktioniert das?)
Geräte- und Nutzer-Verwaltung: Alle Geräte und Nutzer der Applikationen werden hierüber verwaltet, Bsp. Kann über die Plattform sichergestellt werden das alle Geräte die neuste Software Version haben und die Nutzer benachrichtigt werden, sollte dies nicht der Fall sein (ähnlich einer Smartphone oder Windows Update Benachrichtigungen) oder es kann festgestellt werden sollte eines der Geräte Probleme haben und z.B. keine Daten mehr senden.
Eventverarbeitung- und Verwaltung: Um IoT Lösungen zu managen müssen auch Events und Alarme definiert und verwaltet werden. Bsp. Fehlermeldungen von den Geräten können verwaltet und gespeichert werden, es kann darauf ggf. automatisiert reagiert werden oder es kann der Grenzwert verändert werden, so dass eine Fehlermeldung erst ausgelöst wird sollte ein Fehler länger als 1, 2 oder 5 Minuten andauern. In fortgeschrittenen Anwendungen kann dies auch über KI gelöst werden, die intelligent Grenzwerte und Fehlermeldungen setzt und verwaltet. Heute sind noch die meisten Applikationen nur zum Teil automatisiert und benötigen einen Menschen zur Endkontrolle und Umsetzung.
3. Die Applikation
Die Applikation ist der Teil der IoT Lösung, die der Endanwender zu sehen bekommt. Dies kann beispielsweise wie Florian Kunze beschreibt eine mobile Service Techniker Applikation sein, die auf Basis der Gerätedaten bereits weiß was an einem Gerät defekt ist und dem Service Techniker schon am Morgen sagt, welche Ersatzteile und Werkzeug er einpacken soll oder kann im einfachsten Falle eine Webseite sein die dem Nutzer Zustandsdaten des Geräts oder einer Maschine anzeigt wie bsp. Temperatur, Druck und Drehzahl.
Die Komplexität und Verwendung von IoT Applikationen variieren stark je nach Anwendungsfeld und Reifegrad der Industrie, weist aber immer folgende Bestandteile auf:
Benutzeroberfläche (User Interface): Hiermit ist die Umgebung (Bsp. Mobile App), in der Informationen zur Verfügung gestellt werden, gemeint. Beispielweise gehören die Entwicklung des Menüs oder der Anmeldungsseite/-funktion zur User Interface (UI) Entwicklung dazu.
Datenverarbeitung/Analytics: Nachdem die Daten in der Plattform strukturiert und normalisiert wurden, können darauf Analysen gefahren werden. Bsp. Möchte der Service Techniker wissen ob er bereits alle nötigen Werkzeuge und Ersatzteile im Wagen hat. Die Applikation würde also die Bestandsdaten im Wagen mit den benötigten Teilen abgleichen und Rückmeldung darüber geben, ob alles vorhanden ist. (Wie Bestandsdaten, bsp. die Inventardaten der Servicewagen, in die IoT Lösung eingebunden werden, siehe Schritt 4: Integrieren)
Datenvisualisierung: Die Darstellung von errechneten Daten fällt in die Datenvisualisierung und würde bsp. Graphen, Tabellen oder auch Nutzerbenachrichtigungen über Veränderungen beinhalten. In dem Fall unserer Maschine bei der wir Temperatur, Druck und Drehzahl gemessen haben wäre dies die Erstellung der entsprechenden Graphen um die Daten im User Interface auszugeben. Die Applikation würde hier also zum Beispiel den Temperaturverlauf über Zeit darstellen und der Nutzer könnte zur Fehleranalyse bestimmte Zeitfenster auswählen und vergleichen.
Und damit kennen Sie nun die Grundlagen einer jeden IoT Lösung!
Sie wissen nun was ein IoT oder Edge Gerät ist, was Edge Analytics bedeutet und wie man diese Geräte und ihre Daten über eine IoT Plattform verwaltet. Kennen die Wichtigkeit einer IoT Plattform als Schaltzentrale für den globale Betrieb, um Nutzer und Geräte in Echtzeit zu kontrollieren und wissen, dass eine Applikation IoT Daten nutzbar machen kann und uns vernetzte Lösungen so signifikante Kostenreduktion (bsp. Reduktion der Servicekosten) aber auch zusätzliche Umsätze ermöglicht.
Mehr dazu wie man aus den 3 Bausteine eine IoT Lösung baut und welche Schritte nötig sind um IoT Geräte zu (1) verbinden, ihre Daten zu (2) verwalten und entsprechend zu (3) verarbeiten hier.
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