Bis zum Internet der Dinge ist es ein weiter Weg

Auf der "embedded world" 2014 in Nürnberg präsentierten mehr als 800 Aussteller ihr Portfolio. Das absolute Schwerpunktthema war "Internet of Things" (IoT). Noch wurde aber mehr darüber geredet, als es tatsächliche Anwendungsbeispiele zu sehen gab. [...]

Das Internet der Dinge hat viele Gesichter: Google und Mercedes präsentieren selbstfahrende Autos, Amazon träumt von Paketzustellung per Drohne und immer mehr Eigenheimbesitzer setzen auf intelligente Haustechnik. Von der Klimatisierung über die Beleuchtung bis hin zu Schließ- und Sicherheitsanlagen lassen sich Gebäude schon heute jederzeit in Echtzeit ortsunabhängig überwachen und steuern. Basis solcher Innovationen sind einerseits Embedded Systems (ES) und andererseits deren Vernetzung via Internet. Allerdings gehen mit der Vernetzung der Geräte auch neue Risiken einher. Die Sicherheit von ES beschäftigt die Branche daher noch intensiver als bislang, insbesondere in der Software-Entwicklung, sagt Philipp Schalla, Senior Consultant bei Pierre Audoin Consultants: „Natürlich ist Security hier kein neues Thema, aber immer durchgängiger von Bedeutung. Ein Ansatz besteht in mehr Security im Coding durch weniger Komplexität und sichere Architekturen.“ Bezogen auf die Softwareentwicklung für ES sieht Schalla weitere bestimmende Trends in Deployment & Maintenance als integriertem Bestandteil des Softwareentwicklungsprozesses, Virtualisierung im Testing-Prozess, Rapid Prototyping und eine stärkere Nutzung von Technologie „as a service“.

GROSSE POTENZIALE
Die Bedeutung des IoT für die Entwicklung von Embedded Systems beschreibt Schalla so: „Das Internet der Dinge treibt verschiedenste Anwendungsbereiche von Embedded Systems voran. In Österreich werden das sicherlich das Thema Industrie 4.0 und in Deutschland zusätzlich die Automobilindustrie sein.“ Schalla verweist in diesem Zusammenhang auf Car-2-X-Kommunikation und die Optimierung von Steuergeräten im Auto. Tatsächlich gehörten digitale Cockpits und andere Steuerungsinstrumente für Autos zu den häufigsten Exponaten der diesjährigen embedded world in Nürnberg. Daneben sieht Schalla intelligente Infra­strukturen, Ressourceneffizienz und Medizintechnik als weitere wichtige zukünftige Anwendungsfelder von Embedded Systems.

Wer sich abseits der Themeninseln und Foren über die embedded world bewegte, sah jedoch vor allem viel Bekanntes und Bewährtes mit Detailverbesserungen. Damit die neuen Trends den europäischen Anbietern und Anwendern auch in der Breite zugutekommen, sind nach Ansicht von Schalla vor allem zwei Aufgaben zu bewältigen: „Erstens muss Europa hinsichtlich Standards, Zulassungen, Zertifizierungen schneller werden. Ansonsten besteht die Gefahr, dass der Markt von außereuropäischen Unternehmen belegt wird. Und zweitens müssen die Firmen untereinander offener werden.“ Beispiel Industrie 4.0: Ein wesentlicher Bestandteil sei die horizontale Integration von Fertigungsprozessen über Unternehmensgrenzen hinweg. Dies erfordere eine Offenheit zwischen Geschäftspartnern, die mitunter Geschäftsgeheimnisse und -modelle beeinflussen wird. Hier müsse Vertrauen geschaffen werden. „Denn ohne diese Offenheit und die entsprechende Zusammenarbeit lassen sich die Potentiale dieser Technologien nicht nutzen“, so Schalla.
 
NOTWENDIGE TRANSFORMATION
Um eine Basis für diese Offenheit und Zusammenarbeit in der Fertigungs­industrie zu schaffen, haben in Deutschland die Verbände der Maschinen- und Anlagenbauer (VDMA), der Elektro- und Elektronikindustrie (ZVEI) und der Informations- und Telekommunikationstechnologie (BITKOM) die Plattform Industrie 4.0 gegründet. Wolfgang Dorst, Bereichsleiter Industrie 4.0 beim Bitkom: „Auf dem Weg zur Industrie 4.0 werden sich auch die eingebetteten Systeme transformieren: von hoch spezialisierten, isoliert betriebenen Produkten hin zu funktional erweiterten und vernetzten Cyber Physical Systems (CPS).“ Die Kernelemente sollen gleich bleiben: Hardware, Software und Tools für die Entwicklung. „Aber sie werden sich verändern. Die Software gewinnt an Bedeutung. Die Systeme bekommen mehr Rechenleistung und Speicher. Und vor allem werden sie stärker vernetzt sein – über das Internet-Protokoll“, so Dost.

Die Vernetzung mit anderen Bauteilen und Steuerungssystemen für geräteübergreifende Abläufe ist das wichtigste Charakteristikum der neuen CPS. Denn sie ermöglicht Innovation in den Abläufen und Geschäftsmodellen. Dorst schildert das so: „Die einfachste Form ist das Abfragen von Zuständen, um darauf basierend Prozesse anstoßen und steuern zu können – beispielsweise, wenn es um die Wartung von Maschinen und Anlagen geht. Hier können Firmen dann etwa die vorausschauende Bestandsführung im Ersatzteillager optimieren, indem sie Maschinendaten zum Verschleiß permanent automatisiert erfassen, in den betriebswirtschaftlichen Anwendungen des Unternehmens auswerten und zur Steuerung der Abläufe verwenden.“

STANDARDISIERUNG
Neben dieser technologischen Weiterentwicklung von ES zu Cyber Physical Systems sieht Dorst vor allem einen wichtigen Markttrend, der die Zukunft von eingebetteten Systemen bestimmt: „Heute ist die ES-Landschaft sehr fragmentiert. Wenn Sie über die embedded world gehen, sehen Sie unterschiedliche Steuerungssysteme für einzelne Abläufe.“ In jedem Bereich existiere eine kaum überschaubare Vielfalt an unterschiedlichen Steuerungen, die teilweise sehr aufwendig in kleinen Serien produziert würden. „Um eine bessere Skalierbarkeit und Wirtschaftlichkeit zu erreichen, werden Firmen künftig ihre Lösungen stärker standardisieren, um so einen größeren Markt abzudecken. Wer mit eingebetteten Systemen dauerhaft Erfolg haben will, muss sich deshalb jetzt mit Standardisierung und Vernetzung befassen“, erklärt Dorst.

VIELE ANSÄTZE, KAUM LÖSUNGEN
Allerdings herrscht in Österreich und im gesamten DACH-Raum keineswegs Klarheit über die Zusammenhänge von Embedded Systems, Internet of Things, M2M und Industrie 4.0. So war von vielen, insbesondere kleineren Ausstellern in Nürnberg zu hören, dass sie zwar die Potentiale dieser Trends durchaus sehen und nutzen wollen, im täglichen Geschäft jedoch stärker mit individuellen Kundenwünschen als mit Standardisierung und Vernetzung beschäftigt sind. Gleichwohl waren die Auswirkungen der genannten Trends  durchaus spürbar. Als Beispiel ist etwa die zunehmende Verbreitung von 32-Bit-Systemen bei Microcontrollern (MCU) anzuführen, die etwa der Hersteller ARM derzeit deutlich vorantreibt. Aber auch Infineon präsentierte sich auf der embedded world mit 32-Bit MCUs für die Industrie. Softwareseitig weisen nach Heinhaus’ Einschätzung vor allem Linux-, Windows-CE- und sogar Android-basierende Systeme den Weg in Richtung Indus­trie 4.0. Wer diese Standards nutzt, kann damit rechnen, seine Lösungen schneller und kostengünstiger zu realisieren als mit den bislang eingesetzten Spezialsprachen.

WER SCHLIESST DIE LÜCKE?
Carlo Velten, Senior Analyst und Managing Director von Crisp Research, sieht eine große Lücke zwischen der Vision vom Internet der Dinge, wie sie etwa Cisco oder Salesforce.com zeichnen, und dem klassischen Embedded-Geschäft der Hersteller, die sich auf der embedded world präsentieren. „Was die meisten ES-Anbieter nicht gelernt haben, ist, standardisierte Produkte zu entwickeln und zu vertreiben, die eine breite Abnehmerschaft in großen Stückzahlen finden. Das gilt nicht nur für die etablierten Zulieferer von Automobilindustrie, Rüstungsbetrieben und Medizintechnik.“ Auch in den Bereichen Haus­elektronik, Intelligente Küchengeräte, Fitness und Überwachung, Healthcare und anderen würden jetzt wieder viele verschiedene spezialisierte Lösungen gebaut. „Was fehlt, sind einheitliche Kommunika­tionsstandards für all diese Geräte. Und schließlich ist da noch das Problem, dass viele der zukünftig zu vernetzenden Dinge typischerweise keine eigene Stromversorgung besitzen“, so Velten. Die Plattformanbieter wie Cisco, Salesforce, Oracle, SAP und andere haben zwar das große Ganze im Blick, stehen bei der Realisierung einer einheitlichen Infrastruktur für so unterschiedliche Endgeräte wie Hygrometer und Paketdrohnen allerdings noch ganz am Anfang. Velten ist sich sicher: „Die Realisierung wird noch Jahre brauchen. Aber wer in diesem Rennen die Nase vorn hat, der wird das große Geschäft machen, denn richtig verdient wird in fünf bis acht Jahren vor allem von den Unternehmen, die es schaffen, die vielen Daten im Internet of Things zu verwalten, zu speichern, auszuwerten und damit die Prozesse der Unternehmen zu unterstützen.“

Vorreiter aus Asien und USA Eine Vorreiterrolle auf dem Weg ins Internet der Dinge sieht Velten zum Beispiel bei der AllSeen Alliance, in der sich unter anderem Haier, LG, Panasonic, Qualcomm, Sharp, Cisco, D-Link, und HTC engagieren und die mit der Linux Foundation zusammenarbeitet. Anders als bei der Plattform Industrie 4.0 in Deutschland gebe es hier bereits eine konkrete technische Plattform auf Basis des AllJoyn-Projekts von Qualcomm, die unterschiedlichen Geräten die Kommunikation via WiFi oder andere Netze ermöglicht. Der Ansatz nutzt Linux-Technologie und ist für die plattformunabhängige Nutzung konzipiert. Als weiteren vielversprechenden Ansatz nennt Velten die Technologie des amerikanischen Anbieters WigWag für die automatisierte Steuerung verschiedener intelligenter Geräte im Haus über Regeln, die der Benutzer per Smartphone, Tablet oder PC im Internet ohne Programmierung definieren kann. Anbieter, die ihre Geräte durch die Anbindung an das Internet für solche Szenarien vorbereiten, werden den klassischen ES mittelfristig den Rang ablaufen, prognostiziert Velten.