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Seien Sie smart. Der Aufstieg vernetzter Geräte.

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Seien Sie smart. Der Aufstieg vernetzter Geräte.

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Darren Choong
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Chancen und Herausforderungen für die Hersteller von smarten Geräten und warum jeder Teil ihrer vernetzten Lösungen wichtig ist.

Wenn man an smarte vernetzte Geräte denkt, vergisst man leicht das Gerät an sich.

Es dreht sich alles um das Internet, die App, die Cloud, die Plattformen, 5G, Wi-Fi 6, Deep Learning, Mesh-Netzwerke und dutzende andere Software- und Konnektivitätstechnologien, die das Internet of Things (IoT) von heute antreiben. Selbst wenn jemand sein Smartphone in der Hand hält, macht er sich wahrscheinlich nur über die Funktionalität von Apps Gedanken. Das Gerät selbst ist eine Selbstverständlichkeit.

Physische Geräte verdienen jedoch mehr Aufmerksamkeit. Vor allem, wenn man bedenkt, dass das erste mit dem Internet verbundene Gerät der Welt ein bescheidener Getränkeautomat in Pittsburgh, Pennsylvania im Jahr 1982 war. Der Automat war in der Lage, die Anzahl und die Temperatur der Dosen, die er enthielt, zu melden und war mit dem ARPANET, einem Vorläufer des heutigen Internets, verbunden. Und am Ende war es das Gerät und das, was es lieferte, was für seine Nutzer wirklich wichtig war.

Viel wichtiger: Es war das erste vernetzte Gerät von Milliarden, die nun dazukommen.

Aber vor 40 Jahren wäre allein der Gedanke an eine solche vernetzte Welt noch Science Fiction gewesen. Erst in den Jahren 2008 und 2009 überstieg die Zahl der vernetzten Geräte die der Menschen, die sie nutzten (2011 bezeichnete die Cisco Internet Business Solutions Group diese Jahre als die eigentliche Geburtsstunde des Internet of Things).

Kaum zwei Jahrzehnte später ist die IoT-Branche. mehr als 380 Milliarden US-Dollar wert. Es wird erwartet, dass der Umsatz des internationalen IoT-Marktes bis 2030 über 1 Billion US-Dollar erreichen wird. Im selben Jahr wird die Zahl der angeschlossenen Geräte auf fast 30 Milliarden geschätzt – das sind gut 4 Geräte pro Person.

Das Potenzial ist grenzenlos. Zumal sich die Branche schnell diversifiziert, wie McKinsey Digital feststellt, das neun verschiedene IoT-Bereiche definiert hat, die derzeit den größten Mehrwert schaffen:

  1. Mensch: Wearables sowie implantierbare und einnehmbare biomedizinische Sensortechnologien
  2. Home: Zuhause: Sicherheitssysteme und Kontrollgeräte
  3. Einzelhandel: Bestandsoptimierung, Self-Checkout
  4. Büroräume: Energiemanagement, verbesserte Produktivität
  5. Fabriken: Betriebseffizienz, Optimierung des Geräteeinsatzes
  6. Baustellen: Vorausschauende Wartung, Gesundheit und Sicherheit
  7. Fahrzeuge: Zustandsabhängige Wartung, Analysen vor dem Verkauf
  8. Städte: Adaptive Verkehrssteuerung, Ressourcenmanagement
  9. Außerhalb: Vernetzte Navigation, Sendungsverfolgung

Die Liste stimmt auch mit den Daten von IOT Analytics 1.600 öffentlich angekündigte IoT-Projekte in Unternehmen überein, die zeigen, dass der weltweite Anteil der Projekte in den folgenden IoT-Segmenten liegt: Smart City (23%), Connected Industrial (17%), Connected Building (12%), Connected Car (11%), Smart Energy (10%), Sonstige (8%), Connected Health (6%), Connected Supply Chain (5%), Smart Agriculture (4%) und Smart Retail (4%).

Das IoT expandiert nicht nur in neue Segmente. In verschiedenen Bereichen wird es auch immer spezialisierter. Das gilt für das industrielle IoT (im Rahmen von Industrie 4.0) und das Internet of Things im medizinischen Bereich.

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Die Megacity als Beispiel fortgeschrittener Vernetzung. Image © Pixabay

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Was liegt im Trend? Nachhaltigkeit und IoT.

Von der Energieoptimierung bis hin zur Umweltüberwachung können IoT-Geräte ein nützliches Tool sein, um den Klimawandel einzudämmen und an der Spitze dessen zu stehen, was die Europäische Kommission als Industry 5.0 betitelt.

Sensoren können eingesetzt werden, um den Wasserverbrauch zu überwachen, die Luftverschmutzung zu kontrollieren und sogar zur Abfallvermeidung beizutragen (z.B. können sensorgesteuerte Mülltonnen den Behörden mitteilen, wenn sie fast voll sind, so dass Lastwagen effizienter eingesetzt werden können).

Für Gerätehersteller ergeben sich daraus eine Vielzahl von Möglichkeiten, und in den kommenden Jahren wird es kaum ein Land, eine Branche oder eine Person geben, die nicht von dieser Konnektivität profitieren wird. Das liegt daran, dass sich Hardware-Technologien ständig weiterentwickeln. Der Emerging IoT Technology Report 2022 von IOT-Analytics hat zum Beispiel die folgenden Hardware-Technologien ermittelt, die Sie im Auge behalten sollten:

Kurz vor der Marktreife stehen Tiny Machine Learning, Edge Data Centers, Chiplets, Micro Data Centers, AR-Technologie und Sensoren mit Cloud-Anbindung. Technologien, die in den kommenden Jahren vielversprechend sein werden, sind kabel- und batterielose Sensoren, ML-optimierte Gateways, neurosynaptische Chips und Quantenbasierter Zufallsgenerator. Anschließend geht es um Technologien, die wir in Zukunft häufiger sehen werden. Dazu gehören Quantencomputer und biologisch abbaubare Sensoren.

Letztendlich sind die einzigen Grenzen für Hersteller die ihrer Vorstellungskraft.

Doch trotz aller Möglichkeiten gibt es viele Herausforderungen bei der erfolgreichen Entwicklung eines vernetzten Geräts, das oft verschiedene Menschen in unterschiedlichen Umgebungen ansprechen muss.

Sind Sie der Herausforderung gewachsen?

Auf organisatorischer Ebene hat ein Bericht von Beecham Research vier wesentliche Herausforderungen festgestellt, die zum Scheitern eines IoT-Projekts führen können. Nicht durchdachte Geschäftsziele, organisatorische Probleme im Unternehmen, nicht vorhersehbare technologische Probleme und Probleme mit Kunden/Lieferanten.

Daraus wird deutlich, dass Sie sich klare Ziele setzen, Ihr gesamtes Unternehmen einbeziehen, sich über die Technologien informieren müssen, die Sie einsetzen wollen/können, und bei Bedarf um Hilfe bitten sollten.

Wenn Sie jedoch weiter zum eigentlichen IoT-Gerät vordringen, werden die Dinge sehr viel komplexer. In jeder Phase der Entwicklung kann ein einziger Fehler das gesamte Projekt zum Scheitern bringen.

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Image © Pixabay

Schauen wir nun auf fünf Herausforderungen bei der Entwicklung smarter, vernetzter Geräte an.

Wo das Gerät funktioniert

Drinnen. Draußen. Im Auto unterwegs. Auf dem Körper getragen. Frostiges Wetter. Heißes Klima. Nass. Trocken. Der Standort eines Geräts ist in mehrfacher Hinsicht von Bedeutung. Kälte kann sich negativ auf den Akku Ihres Geräts auswirken. Wenn es zu heiß ist, kann sich Ihr Gerät überhitzen. Starker Regen kann die Übertragungen behindern. Das Gerät muss möglicherweise an einem Ort installiert werden, der anfällig für Diebstahl ist. Der Internetzugang kann in den einzelnen Regionen sehr unterschiedlich sein (und auch die Qualität).

Die Probleme mit einem Gerät können so vielfältig wie die Umgebung sein, in der es eingesetzt wird – und einige Umgebungen sind sicherlich anspruchsvoller. In einer Fabrikhalle wird es rauer zugehen als in einem Krankenhaus. Ein gründlicher Test Ihres Geräts in verschiedenen Umgebungen und Nutzungsszenarien ist unerlässlich, um seine Benutzerfreundlichkeit und Funktionalität zu gewährleisten.

Denken Sie an smarte Kleidung. Die Levi’s Trucker Jacket mit Jacquard von Google platziert das Jacquard-Gerät im Ärmel der Jacke. Das ermöglicht dem Träger mit einer Vielzahl von Gesten mit seinem Smartphone zu interagieren (Anrufe anzeigen, Musiklautstärke ändern usw.). Das Gerät muss in der Lage sein, sich unter verschiedenen Bedingungen zu verbinden und zu funktionieren, ständig bewegt zu werden, sich nahtlos mit Ihrem Gerät zu verbinden und dennoch empfindlich genug zu sein, um die Gesten durch das Material der Jacke zu spüren. Schauen Sie sich dann den Neviano-Badeanzug an, der mit einem UV-Sensor ausgestattet ist, der den Träger bei hohen UV-Werten warnt, damit er mehr Sonnenschutz auftragen oder sich in den Schatten legen kann. Der smarte Sensor, der wie ein modisches Medaillon aussieht, hält Hitze, (möglicherweise) Sand und Wasser stand.

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Was liegt im Trend? 5G ist angesagt.

In den nächsten Jahren wird sich 5G schnell von einer reinen Verbrauchertechnologie zu einer Technologie entwickeln, die IoT-Geräte durch Verbesserung ihrer Konnektivität, Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit unterstützt.

Ganz gleich, ob Ihr Gerät in einer Fabrikhalle eingesetzt wird, Arbeitern bei der Automatisierung von Aufgaben hilft oder an Ihr eigenes privates 5G-Mobilfunknetz angeschlossen ist – wie es Nokia in Wolfsburg getan hat – die reine Rechenleistung und die Datenübertragungsgeschwindigkeiten von 5G werden dazu führen, dass IoT-Innovationen schnell auf den Markt kommen.

Sicherheit und Datenschutz

Datensicherheit ist ein wichtiges Anliegen für Nutzer von smarten Geräten, unabhängig davon, ob es sich um Konsumenten oder Unternehmen handelt. Jedoch bedeutet die vielschichtige Komplexität der Sicherheit eines Geräts, dass alle potenziellen Angriffswege bewertet und rigoros getestet werden müssen. Das umfasst die Hardware, Software, Kommunikation, Plattformen und Cloud-Sicherheit des Geräts.

Dazu gehört auch, wie gut sich das Gerät in bestimmte Datenplattformen integrieren lässt, ob die Zugriffskontrollen korrekt sind, ob jeder Angriffspfad (jede Verbindung) gründlich überprüft wird und ob das Gerät für physische Angriffe offen ist (was entweder eine Beschädigung des Systems und/oder den Zugriff auf Daten bedeuten kann).

Außerdem muss sichergestellt werden, dass die Schwachstellen jeder Anwendung gefunden werden und dass sie nicht für DDoS-Angriffe anfällig ist. Werden regelmäßig Updates durchgeführt? Ist Ihr Passwort stark genug? Ist es obligatorisch, ein Passwort einzurichten? Ist es einfach und offensichtlich, wie ein Nutzer es ändern kann?

Hier macht das Testen von IoT-Geräten in der realen Welt den entscheidenden Unterschied aus. Wenn Sie ein Gerät in die Hände von tatsächlichen Nutzern geben, können Sie tiefe und unvoreingenommene Einblicke in Sicherheitsprobleme gewinnen, die sich intern nur schwer reproduzieren lassen.

Einen interessanten Einblick in die Möglichkeiten eines koordinierten Angriffs auf mehrere vernetzte Geräte bietet diese aktuelle Studie der Princeton University, die sich mit der Möglichkeit befasst, dass Hacker viel mehr tun können als nur die Temperatur in Ihrem Haus zu ändern. Indem sie die Kontrolle über Hunderte oder Tausende von vernetzten Geräten mit hohem Stromverbrauch erlangen, könnten Cyber-Kriminelle möglicherweise einen koordinierten Angriff starten (den sie als Manipulation der Nachfrage über das IoT bezeichnen), um das Stromnetz lahmzulegen.

Auch wenn die Wahrscheinlichkeit, dass dies jemals geschieht, geschweige denn gelingt, gering ist, so zeigt es doch die neuen Schwachstellen auf, die solche vernetzten Geräte (mit oft wenig oder gar keinem Sicherheitsschutz) schaffen.

Vorschriften

Diese Sicherheitsbedenken führen zu einer verstärkten Regulierung von vernetzten Geräten. Im Jahr 2018 berichtete Gartner dass „20 Prozent der Unternehmen in den letzten drei Jahren mindestens einen IoT-basierten Angriff beobachtet haben“, was ihrer Meinung nach dazu führen würde, dass die Einhaltung von Vorschriften bis 2021 zum wichtigsten Einflussfaktor für die Einführung von IoT-Sicherheit wird. Sie hatten nicht unrecht

Fragen der Cybersicherheit haben bereits zu einer Reihe von Richtlinien geführt, darunter die Foundational Cybersecurity Activities for IoT Device Manufacturers des US-amerikanischen National Institute of Standards and Technology (NIST), die „empfohlene Aktivitäten im Zusammenhang mit der Cybersicherheit beschreibt, die Hersteller in Betracht ziehen sollten, bevor ihre IoT-Geräte an Kunden verkauft werden“, und der Leitfaden des Europäischen Instituts für Telekommunikationsnormen (ETSI) zur Cybersicherheit für das IoT-Segment der Verbraucher (ETSI EN 303 645), der „hochrangige Sicherheits- und Datenschutzbestimmungen für IoT-Geräte der Verbraucher, die mit der Netzwerkinfrastruktur verbunden sind, festlegt.“

Mit dem Aufkommen neuer Standards und zunehmend auch rechtlich verbindlicher Vorschriften sowohl auf regionaler als auch auf globaler Ebene wird es immer schwieriger, komplexer und zeitaufwändiger, die Vorschriften einzuhalten. Vor allem, wenn Sie es mit unterschiedlichen Vorschriften in verschiedenen Ländern zu tun haben.

Dies erfordert nicht nur eine ständige Überwachung und Aktualisierung, um Ihre Lösung mit den sich ändernden Vorschriften in Einklang zu bringen, sondern auch laufende IoT-Softwaretests.

Konnektivität

Wenn es um die Übertragung von Daten geht, ist eine zuverlässige und schnelle Verbindung unerlässlich. Aber eine Vielzahl von Dingen kann die Leistung beeinträchtigen, sobald eine Verbindung zum Internet besteht. Proxy-Server, Firewalls, nicht kompatible Technologien, unterschiedliche Router, Gateways, Regionen ohne Breitband, fehlende Mobilfunkmasten, Anwendungen und vieles mehr können die Verbindung beeinträchtigen.

Berücksichtigen Sie auch die Art der Konnektivität, die Ihr Gerät verwendet. Bluetooth, Wi-Fi, drahtlose Mobilfunkverbindung, Satellit, Ethernet usw. Jede hat ihre Herausforderungen und Vorteile.

Was im Labor nahtlos funktioniert, kann in der realen Welt erhebliche Schwierigkeiten bereiten. Und wenn Sie Hunderte (wenn nicht Tausende) von verbundenen Geräten entwickeln, können sich die Probleme sehr schnell summieren.

Bei der Entscheidung für oder beim Testen Ihrer Konnektivität sollten Sie Folgendes beachten:

  • Signalübertragung: Es muss sichergestellt werden, dass eine zuverlässige und ununterbrochene bidirektionale Signalübertragung verwendet und überprüft wird, insbesondere im Hinblick auf die Erfassung und Weiterleitung von Daten.
  • Sicherheit: Machen Sie sich Gedanken über offene Ports und stellen Sie sicher, dass eine angemessene Verschlüsselung und Autorisierung vorhanden ist.
  • Energie: Die Art der Stromversorgung, die Ihr Gerät verwendet, kann einen großen Unterschied machen. Die Batterie bzw. der Akku sollten einen möglichst geringen Selbstentladestrom haben, eine optimale Zellenspannung aufweisen, für das Gerät geeignet sein (wiederaufladbar oder einmalig verwendbar) und, wenn wiederaufladbar, eine angemessene Anzahl von Ladezyklen aufweisen.

 

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Was liegt im Trend? Praktische Lösungen für die Gesundheitsvorsorge.

Es ist nicht verwunderlich, dass sich das Wachstum des Internet of Things während der anhaltenden Coronavirus-Pandemie schnell ausweitete. Im Jahr 2021 gaben 64 % der US-Breitbandhaushalte an, entsprechende Telemedizin- und digitale Gerätedienste zu nutzen. „Passive Lösungen zur kontinuierlichen Überwachung und neue Technologien wie künstliche Intelligenz werden für die Kommunikation zwischen Anbietern und Patienten entscheidend sein.“

Von Wearables, die eine Vielzahl von Gesundheitszuständen wie Herzrhythmusstörungen, Diabetes und Asthma überwachen, bis hin zu einem medizinischen IoT-Gerät, das sich selbst wartet, sind die Vorteile des IoT für das Gesundheitswesen immens.

Es wird die Gesundheitsversorgung zugänglicher machen und Fachleuten im Gesundheitswesen unschätzbare Daten liefern. In Kombination mit 5G, künstlicher Intelligenz und Big Data wird das IoT das moderne Gesundheitswesen revolutionieren.

Designspezifische Fragen und Benutzerfreundlichkeit

Im Gegensatz zu Smartphones, die jedes Jahr größer zu werden scheinen, geht der Trend bei vernetzten Geräten dahin, kleiner und leichter zu werden. Für Gerätedesigner bedeutet dies die offensichtliche Herausforderung, ein Gerät zu entwickeln, das nicht nur energieeffizient ist, Daten problemlos verwaltet und eine außergewöhnliche Leistung bietet, sondern auch stabil, immer verbunden und robust genug ist, um mit den Bedingungen in der realen Welt zurechtzukommen. Und es sieht gut aus.

Aber es gibt immer noch mehr. Ist das Design einfach zu bedienen? Fördert es die Interaktion mit dem Nutzer und bietet es ein positives Nutzererlebnis

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Einblicke von Testbirds

Apropos klein: Eine interessante Technologie, die Entwicklern hilft, solche leistungsstarken und dennoch immer kleineren Geräte herzustellen, sind. flexible Leiterplatten.

Es könnte sich lohnen, sie auszuprobieren.

Dies führt dazu, dass Ingenieure die 5 Cs berücksichtigen müssen:

  1. Connectivity – ein Gerät muss mit anderen Geräten, der Cloud usw. verbunden sein.
  2. Continuity – Es muss eine längere Akkulaufzeit haben.
  3. Compliance – es muss den Standards und gesetzlichen Anforderungen entsprechen.
  4. Coexistence – es muss harmonisch mit anderen vernetzten Geräten in immer stärker frequentierten IoT-Umgebungen zusammenarbeiten können.
  5. Cybersecurity – Daten sowie das physische Gerät müssen so weit wie möglich geschützt werden.

Aus der Perspektive des Softwaretestens wäre es jedoch auch eine kluge Idee, ein sechstes „C“ zu beachten.

Customer Experience (Kundenerfahrung).

Das Design des Geräts kann alles enthalten, um wie vorgesehen zu funktionieren. Wenn es jedoch nicht benutzbar ist oder ein negatives Erlebnis bietet, wird es einfach nicht verwendet.

„Left to your own devices“

Wie bereits erwähnt, ist jedes Teil eines smarten Geräts wichtig. Wenn ein Teil versagt, versagt das ganze Gerät. Ob es nun darum geht, dem Nutzer nicht die richtige Dokumentation zur Verfügung zu stellen oder einen Akku zu verwenden, der nicht mehr lange hält, steht fest, dass alles nahtlos zusammenarbeiten muss.

Es muss unbedingt sichergestellt werden, dass das Gerät wie vorgesehen funktioniert, dass Sicherheitslücken minimiert werden und dass es bei Bedarf problemlos aktualisiert werden kann. Und das erfordert IoT-Tests. Ein solides Produkt auf den Markt bringen zu können, dem die Menschen vertrauen, ist ein klarer Wettbewerbsvorteil.

Das bedeutet auch, dass Sie die Produkte aus dem Labor holen und die Fehleranfälligkeit des Geräts in einer Vielzahl von Betriebsumgebungen, unter verschiedenen Nutzungsszenarien und mit unterschiedlichen Nutzern genau untersuchen müssen.

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Einblicke von Testbirds

IoT-Tests in der realen Welt sind auch eine hervorragende Möglichkeit, das wahre Ergebnis einer Fehlfunktion herauszufinden, was sehr wichtig ist, da solche Ursachen heute viel schwieriger zu identifizieren sind. Was ist beispielsweise der Grund dafür, dass sich ein Tor nicht schließt, wenn Ihr Gerät jenes öffnen und schließen soll? Liegt es an Ihrem Gerät? Ist es ein elektrisches Problem mit dem Tor? Eine schwache Batterie oder Verbindung? Wird das Tor physisch durch etwas blockiert?

IoT-Tests in der realen Welt mit echten Menschen können einen echten Unterschied machen und sicherstellen, dass Ihr Gerät benutzbar, nützlich und – was am wichtigsten ist – verwendet wird.



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