Basis für IoT-Anwendungen

Die »Installation« des IoT

22. August 2022, 6:00 Uhr | Von Muhammad Shafique
Entwickler von Embedded-IoT-Geräten müssen die Herausforderungen der Implementierung meistern. Die IoT-Geräte so zu entwickeln, dass sie auch langfristig für Weiterentwicklungen eignen
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Entwickler von Embedded-IoT-Geräten müssen die aktuellen Trends im Auge haben und die Herausforderungen der Implementierung meistern. Es gilt, IoT-Geräte so zu entwickeln, dass sie die Erwartungen an die Markteinführung erfüllen und sich die Geräte auch langfristig für Weiterentwicklungen eignen.

Die Einführung des Internets der Dinge (IoT) schreitet in einzelnen Branchensegmenten in schnellem Tempo voran. Das IoT entwickelt sich zu einem Schlüsselfaktor, um sich von Mitbewerbern zu differenzieren und um ansonsten eigenständigen Geräten einen Mehrwert zu verleihen.

Folgende Entwicklungen tragen maßgeblich zur Einführung des IoT bei:

  • Die allgegenwärtige Präsenz von Smartphones mit Applikationen, die jeden Aspekt unseres Lebens abdecken, führt zu einer vergleichbaren Erwartung an andere vernetzte Geräte. So werden beispielsweise traditionelle eigenständige Geräte wie Thermostate oder Kompressoren zunehmend als vernetzte Geräte mit einer digitalen Benutzerführung entwickelt.
  • Die Internetverbindung ermöglicht es Geräteherstellern, IoT-Geräte auch nach dem Verkauf und dem Einbau vor Ort zu verwalten. Gerätehersteller können Firmware-Updates über die Internetverbindung bereitstellen, um die Sicherheit der Geräte zu gewährleisten. Sie können aber auch anbieten, die Geräte aus der Ferne zu warten.
  • Da die Rechen- und Speicherressourcen auf IoT-fähigen Geräten wachsen, werden diese immer besser in der Lage sein, mit zunehmender Intelligenz und Autonomie lokal in Echtzeit zu reagieren. Diese Intelligenz beruht in der Regel auf Datenanalysen und maschinellem Lernen in der Cloud, die dann kontinuierlich in die lokale Intelligenz des IoT-Geräts einfließt.
  • IoT-Funktionen ermöglichen es Geräteherstellern, zusätzliche Mehrwertdienste rund um ihre Geräte anzubieten. Dies kann auch zu einer Transformation des Geschäfts führen, bei der sich der Gerätehersteller auf den Verkauf des Ergebnisses anstelle des Geräts konzentriert, z. B. den Verkauf von komprimiertem Gas als Dienstleistung statt des Verkaufs von Kompressoren.

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IoT-Akzeptanzkurve

Die anfängliche Ausrichtung bei der Einführung des IoT kann von Unternehmen zu Unternehmen unterschiedlich sein. Mit zunehmendem Wissen und steigender Erfahrung mit dem IoT werden aber neue Anwendungsfälle identifiziert und implementiert. Letztlich kann die Einführung des IoT als ein Weg verstanden werden, bei dem sich kleine erste Schritte mit der Zeit vervielfachen und schließlich zu einer geschäftlichen Transformation führen.

Typische Schritte bei der Einführung des IoT in einem Unternehmen sind zunächst der einfache Machbarkeitsnachweis, gefolgt von einem an den Benutzer gerichteten Erfahrungsangebot für vernetzte Geräte, z. B. das ferngesteuerte Ein- und Ausschalten oder das Sammeln, Visualisieren und Analysieren von Telemetriedaten.

Typische Schritte bei der IoT-Einführung – vom Machbarkeitsnachweis bis hin zu neuen Geschäftsmodellen
Bild 1. Typische Schritte bei der IoT-Einführung – vom Machbarkeitsnachweis bis hin zu neuen Geschäftsmodellen.
© Siemens

Anschließend können Funktionen zur Fernverwaltung und -wartung des Geräts hinzugefügt werden. Wenn aus den gesammelten Daten weitere Erkenntnisse gewonnen werden, kann der Gerätehersteller zusätzliche Mehrwertdienste anbieten, darunter Energiemanagement, vorausschauende Wartung usw. Schließlich können die Gerätehersteller neue Geschäftsmodelle rund um ihre Geräte einführen, bei denen sie sich auf den Verkauf von Ergebnissen konzentrieren, anstatt Geräte zu verkaufen.

Eine wichtige Erkenntnis in diesem Zusammenhang ist, dass sich dieser Weg im Laufe der Zeit weiterentwickelt und auf den anfänglichen Fähigkeiten aufbaut. Die Gesamtkomplexität der IoT-Implementierung steigt mit dem zunehmenden Wert und Funktionsumfang (Bild 1).

Herausforderungen bei der IoT-Einführung

Der IoT-Stack mit fünf Schichten
Bild 2. Der IoT-Stack mit fünf Schichten.
© Siemens

Laut Definition besteht eine IoT-Implementierung aus mehreren interagierenden Bereichen. Dabei handelt es sich um »Dinge«, in der Regel um eingebettete Geräte mit unterschiedlichen Fähigkeiten. Sie verbinden sich mit dem »Internet«, das aus Datenerfassungs- und -verarbeitungsfunktionen (IoT-Plattform) besteht, und bieten zusätzlich eine Benutzeroberfläche für Endanwender, entweder in Form von Web-Applikationen oder Smartphone-/Tablet-Apps (Bild 2).

Aus diesem Schichtenmodell ergeben sich einige zentrale Herausforderungen für die IoT-Implementierung, unter anderem:

  • Sicherheit: Eine zentrale Herausforderung besteht darin, die Sicherheit jeder Schicht während des gesamten Lebenszyklus der IoT-Implementierung zu gewährleisten. Alle interagierenden Bereiche stellen unterschiedliche Anforderungen an die Sicherheit. So benötigen die eingebetteten Geräte beispielsweise Firmware-Updates zum Schließen von Sicherheitslücken, die erst nach der Auslieferung und Inbetriebnahme bekannt geworden sind. Die IoT-Plattform und die Anwendungen benötigen außerdem Paketaktualisierungen und laufende Zugriffskontrollen auf verschiedenen Ebenen. Cyberangriffe, die zu Betriebsunterbrechungen führen und kritische Infrastrukturen stören, gehören zu den fünf größten globalen Risiken [1].
  • Mit technischen Entwicklungen Schritt halten: Auf jeder Implementierungsebene herrscht zumeist reger Betrieb, da regelmäßig neue Techniken eingeführt werden und vorhandene Komponenten veralten. IoT-fähige Geräte sollen über einen langen Zeitraum an ihrem Einsatzort betrieben werden. Deshalb ist es wichtig, Funktions- und technische Updates für jede Schicht bereitzustellen, um nicht an Relevanz zu verlieren.
  • Compliance: Gesetzliche Vorschriften auf Regierungs-, Branchen- oder Unternehmensebene entwickeln sich stetig weiter und erfordern eine Optimierung oder Anpassung der IoT-Implementierungen.
  • Kostenmanagement: Eine weitere Herausforderung für Gerätehersteller besteht darin, die Kosten für die IoT-Implementierung unter Kontrolle zu halten. Die Kosten können im Laufe der Zeit erheblich steigen, da die Integration verschiedene Schichten umfasst, die über einen längeren Zeitraum betrieben werden.
  • Skalierbarkeit: IoT-Implementierungen müssen skalierbar sein, sowohl horizontal, wenn zunehmend mehr Geräte vernetzt werden, als auch vertikal, da bei fortschreitender IoT-Akzeptanz mehr Dienste und Systeme integriert werden müssen.

  1. Die »Installation« des IoT
  2. IoT-Implementierungsansatz

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