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Was ist M2M / IoT?

M2M (Machine to machine) oder IoT (Internet of Things) steht für den automatisierten Daten- bzw. Informationsaustausch zwischen Geräten wie Maschinen, Automaten, Fahrzeugen oder anderen Gerätschaften sowohl im industriellen wie auch im privaten Umfeld. Diese kommunizieren untereinander oder mit einer zentralen Stelle (Datenbank) zunehmend unter Nutzung des Internets und den verschiedenen Zugangsnetzen wie dem Mobilfunknetz. Eine verbreitete Anwendung ist die Fernüberwachung, -steuerung, -kontrolle und -wartung von Maschinen, Anlagen und Systemen, die traditionell als Telemetrie bezeichnet wird. Die M2M-Technologie verknüpft dabei Informations- und Kommunikationstechniken.

M2M / IoT-Lösungen rationalisieren in fast jedem Wirtschaftszweig Arbeitsabläufe und führen zu Produktivitätssteigerungen. Als Beispiel kann man die Automaten-Wirtschaft nehmen. Dabei melden sich zum Beispiel Verkaufsautomaten selbständig bei einem zentralen Rechner, wenn sie neu bestückt werden müssen. Regelfahrten des Automatenbetreibers können so vermieden werden. Darüber hinaus kommt es zur Vermeidung von Ausfallzeiten. Ein weiteres Beispiel ist die Automobilindustrie. Hier werden die verbrauchten Teile über ein e-Kanban-System an den Lieferanten gemeldet. Dieser erkennt somit die benötigten Teile und Mengen. Die damit verbundenen Rationalisierungen der Geschäftsprozesse und die daraus folgenden Kosteneinsparungen bergen für die Industrie – und auch für die Gesellschaft – ein großes Marktpotenzial.

Anwendungsgebiete M2M / IoT

  • Transportwesen
  • Flottenmanagement
  • Gebäudetechnik
  • Versorgungsunternehmen
  • Verkaufsautomaten
  • Sicherheitstechnik/Alarmsysteme/Überwachung
  • Gesundheitswesen/Medizintechnik
  • Produktion/Automation
  • u. v. m.

Grundkonzept einer M2M / IoT-Anwendung

M2M / IoT-Systeme werden in erster Linie durch drei Grundkomponenten charakterisiert:

  1. Datenendpunkt (Data End Point = DEP) – z. B. ein zu überwachender Verkaufsautomat
  2. Kommunikationsnetze:
    • Mobilfunk, z. B. GSM, SMS, GPRS, EDGE, UMTS, HSPA, HSDPA, LTE
    • Kabelgebunden, z. B. Festnetz, ISDN, DSL, Ethernet (LAN)
    • Sonstige kabellose Systeme, z. B. Bluetooth, RFID (aktiv/passiv) ZigBee, Satellitenfunk, Datenfunk oder WirelessHart, LORA
  3. Datenintegrationspunkt (Data Integration Point = DIP), z. B. ein Server, der die Füllstände aller Verkaufsautomaten überwacht

Bei dem Datensammelendpunkt (DSEP) handelt es sich um ein kompaktes Mikrorechner-gesteuertes System (Datacollector) – einen Sender, der mit einem Endgerät verknüpft ist. Innerhalb eines geschlossenen Netzwerkes kann es zahlreiche Datensammelendpunkte und die zugehörigen Endgeräte bzw. Maschinen geben. Mit Hilfe der DSEP tauschen die Maschinen über ein Kommunikationsnetzwerk Daten mit dem Datenintegrationspunkt (DIP) – dem Empfänger – aus, der mit einer zentralen Stelle (Datenbank) verbunden ist.

In einem komplexen Verbund kann es mehrere DIPs geben. Diese bedienen und empfangen Daten von dem ihnen jeweils zugewiesenen DSEP. Somit kann eine pyramidenförmige Topologie auf mehreren Ebenen in einer M2M-Applikation entstehen. Dabei fließen die Informationen nicht ausschließlich in Richtung der Zentrale. So ist auch die Kommunikation zwischen den einzelnen DSEPs möglich.

Die gesamte Datenübertragung kann dabei etwa über ein Mobilfunknetz erfolgen. Beispielsweise sendet eine Anlage eine Fehlermeldung direkt an eine ausgewählte Gruppe von Ingenieuren mittels SMS.

Komponenten einer M2M / IoT-Lösung

M2M-Lösungen bestehen grundsätzlich aus mehreren voneinander abhängigen Komponenten, die Kommunikation zwischen Maschinen ermöglichen. Dazu gehören vor allem:

  • Hardwarekomponenten, z. B. Modems, RFID Reader, Sensoren, Switches, Industrie-PCs, Server,  u. v. m.
  • Mobilfunk- und Festnetzdienstleistungen
  • Systemintegrations- und Beratungsdienstleistungen
  • Applikationen, z. B. Serverapplikationen, „Point to Point“-Applikationen.

Erfolgsfaktoren von M2M / IoT-Lösungen

Eine enge Zusammenarbeit zwischen Lösungspartner, Netzbetreiber und Kunden ist der Schlüssel zu einer erfolgreichen Planung und Umsetzung von M2M-Lösungen. Zudem ist der Erfolg einer M2M-Lösung auch von folgenden Faktoren abhängig:

  • Mehrwert (Kosten-Nutzenanalyse → Business Case)
  • Gesellschaftsfähigkeit (Akzeptanz → Datenschutz)
  • Adäquate Hardware (billige Hardware kann unter Umständen höhere Kosten erzeugen als teurere Hardware → Total Cost of Ownership und Return of Invest)
  • Adäquate Kommunikation
  • Netze (heute verstärkt Mobilfunknetze → GPRS, EDGE, UMTS, HSPA)
  • Tarife (insbesondere Mobilfunktarife)
  • Protokolle (die Zukunft ist IP → weites Einsatzspektrum und Investitionssicherheit)
  • Vollständige Integration in bestehende Arbeitsabläufe (Automatisierung → Nutzen).

 

Das IoT (Internet of Things/Internet der Dinge)

 

Der Begriff Internet der Dinge (englisch: Internet of Things, Kurzform: IoT) beschreibt, dass der PC zunehmend als Gerät verschwindet und durch „intelligente Gegenstände“ ersetzt wird. Statt – wie derzeit – selbst Gegenstand der menschlichen Aufmerksamkeit zu sein, soll das „Internet der Dinge“ den Menschen bei seinen Tätigkeiten unmerklich unterstützen. Die immer kleineren, eingebetteten Mikroprozessoren sollen Menschen unterstützen, ohne abzulenken oder überhaupt aufzufallen. So werden z. B. miniaturisierte Computer, sogenannte Wearables, mit unterschiedlichen Sensoren direkt in Kleidungsstücke, Armbanduhren, Smartphones, Tablet PC o. ä. eingearbeitet.

Das Internet der Dinge bezeichnet die Verknüpfung eindeutig identifizierbarer, physischer Objekte (things) mit einer virtuellen Repräsentation in einer Internet-ähnlichen Struktur. Es besteht nicht mehr nur aus menschlichen Teilnehmern, sondern auch aus Dingen.

Die automatische Identifikation mittels RFID wird oft als Grundlage für das Internet der Dinge angesehen. Allerdings kann eine eindeutige Identifikation von Objekten auch mittels Strichcode oder 2D Code erfolgen. Wobei heutzutage RFID eine immer bedeutendere Rolle spielt, vor allem durch die Einmaligkeit der einzelnen Transpondernummern. Somit kann man eine Identifikation auf ein Einzelteil durchführen. Bauteile wie Sensoren und Aktoren erweitern die Funktionalität um die Erfassung von Zuständen bzw. die Ausführung von Aktionen.