Mehr als die Summe seiner Teile
Ein gutes IoT-Gerät ist intelligent, vernetzt und mehr als die Summe seiner Teile. Erfahren Sie hier, wie die Eckpfeiler einer IoT-Strategie erfolgreich in Einklang gebracht werden können.
Mehr als die Summe seiner Teile
Ein gutes IoT-Gerät ist intelligent, vernetzt und mehr als die Summe seiner Teile. Erfahren Sie hier, wie die Eckpfeiler einer IoT-Strategie erfolgreich in Einklang gebracht werden können.
Wer liebt Gadgets nicht? Ich würde mich nicht als ein Early Adopter sehen, dennoch erfreue ich mich immer wieder an neuen interessanten Geräten in meiner Sammlung. Wer jetzt denkt, dass die Pandemie Innovationen stoppt, der liegt falsch! Ein Blick auf die Übersicht der neuen Produkte und Technologien, die auf der CES 2022 im Januar dieses Jahres vorgestellt wurden1, hat eine klare Weiterentwicklung der Hersteller gezeigt.
Vorwort
Von vollständig vernetzten autonomen Autos, Laptops mit faltbaren OLED-Displays2, VR, fortgeschrittene Smartwatches, vernetzten Staubsaugern, intelligenten Thermometern, intelligenten Türen und vernetzten Spielekonsolen für den Außenbereich3, und die Liste geht noch weiter! Selbst intelligente Vogelfutterhäuser sind bereits auf dem Markt und in Entwicklung!4
Dabei wurden noch nicht einmal alle industriellen Innovationen erwähnt. Aber eines ist deutlich zu erkennen. Vernetzte Geräte sind derzeit überall und nicht mehr wegzudenken. Vor nicht allzu langer Zeit galten sie noch als Zukunftstechnologien, heute sind sie Mainstream. Wir sind nicht mehr weit davon entfernt, dass 4D-Druck, Quantencomputer, Nanotechnologie und sogar “Smart Dust”5 alltäglich werden. Vernetzte IoT-Geräte bringen jedoch viele Herausforderungen und Bedenken mit sich. Vor allem in Bezug auf Sicherheit und Zuverlässigkeit.
Eine rasante Entwicklung bedeutet nicht, dass sie bald überall für Sie und mich auf dem Markt verfügbar sind. Diese Industrie kann sich hier vor allem keine Fehler leisten. Wenn ein neuer Smart Ring falsche oder unvollständige Daten über einen Patienten an einen Gesundheitsdienstleister sendet, kann das zu Problemen führen. Noch schlimmer, was ist, wenn diese Daten gestohlen werden?
MoreWerden vielleicht bald Roboter für das Ausliefern von Pizzen6 zuständig sein? Stellen Sie sich vor, was da alles schief gehen kann. Eine kalte Pizza tut doch jedem im Herzen weh. Scherz beiseite, denken Sie einmal an die regulatorischen und rechtlichen Probleme7. Die Notwendigkeit, Tests in zufälligen Umgebungen durchzuführen – insbesondere für menschliche Interaktionen – und potenziell Millionen von Szenarien durchzuspielen, um sicherzustellen, dass die Sicherheitsanforderungen erfüllt werden können.
In den kommenden Jahren wird sich die Nachfrage nach vernetzten Geräten in allen Branchen zweifellos verzehnfachen. Ihre Einsatzmöglichkeiten und ihr Potenzial sind nur durch unsere Vorstellungskraft begrenzt. Die Entwicklung von vernetzten Geräten muss mit Vorsicht genossen und mit Kopf angegangen werden. Geht ein Prozess schief, kann es alle treffen. Dieser Schaden kann größer sein als ein unzufriedener Kunde oder ein unfertiges Gerät. Wie Microsoft in seiner Veröffentlichung “The seven properties of highly secured devices”8 feststellt:
“Selbst das alltäglichste Gerät kann im Alltag gefährlich werden, wenn es über das Internet kompromittiert wird: Ein Spielzeug kann spionieren oder täuschen, ein Gerät kann sich selbst zerstören oder einen Denial-of-Service-Angriff starten, ein Gerät kann verletzen oder zerstören. Angesichts der hohen Risiken für Leib und Leben, den Ruf und das Eigentum reichen eine einzige Verteidigungslinie und zweitbeste Lösungen nicht aus.”
Weniger“Also, nun gehen wir die Dinge richtig an!”
Georg Hansbauer, CEO & Co-Gründer, Testbirds
Einführung
In den 14 Jahren seit der Erschaffung des IoT (Internet of Things)9 kommen wir dem Tag der kompletten Vernetzung immer näher. Das ist auch nicht übertrieben.
Die IoT-Branche ist heute über 380 Milliarden US-Dollar wert10 und der Umsatz des internationalen IoT-Marktes wird bis 2024 voraussichtlich über 1 Billion US-Dollar erreichen. Bis 2030 wird die Zahl der vernetzten Geräte auf fast 30 Milliarden11 geschätzt – das sind gut vier Geräte pro Person.
Eine solche universelle und demokratisierte Vernetzung wird die Industrie revolutionieren und die Arbeitsweise und das Leben der Menschen tiefgreifend verändern. Hierbei besteht auch die Möglichkeit, Umweltfaktoren zu beeinflussen und dementsprechend etwas für die Umwelt zu tun. Hersteller erschaffen schnellere Markteinführungen und optimierte Kundenerfahrungen – der Schlüssel zum Erfolg. Die digitale Revolution ist mittlerweile überall und nicht mehr wegzudenken.
Heute haben nicht nur die Verbraucher die Qual der Wahl, sondern mit dem Übergang zur vierten industriellen Revolution (oder Industrie 4.0) auch jede Branche. Die Verschmelzung neuester Technologien wie Sensoren, Vernetzung, Streaming, cyber-physische Systeme (CPS)12, Cybersicherheit, Machineto-Machine-Kommunikation, künstliche Intelligenz und Datenanalyse führt zu immer größerer Effizienz und ermöglicht es Unternehmen, aussagekräftige Erkenntnisse über ihr gesamtes Geschäft zu gewinnen.
MoreOb zu Hause, in Schulen, in der Lebensmittelproduktion, in Fabriken, Krankenhäusern, bei Automobilherstellern oder in anderen Bereichen – vernetzte Geräte werden nicht nur für Einzelpersonen und Unternehmen, sondern auch für die Gesellschaft einen Mehrwert schaffen.
Das passiert nicht einfach so. Ist keinesfalls leicht. Es gibt viele Plattformen zur Auswahl und zum Lernen. Neue Technologien sind zu berücksichtigen. Branchenspezifische Herausforderungen sind zu bewältigen. Strategien sind zu bewerten. Vorschriften müssen eingehalten werden. Physisches und digitales Design müssen optimiert werden. Sicherheitsprobleme müssen entschärft werden. Und – was vielleicht am wichtigsten ist – die Kunden müssen zufrieden gestellt werden.
Mit diesen Informationen im Hinterkopf, wollen wir sehen, was neu ist, welche Auswirkungen für die Branche entstehen, wo sie ihr wahres Potenzial zeigen und welche verschiedenen Bereiche bei der Zusammenstellung aller Teile eines vernetzten Geräts zu berücksichtigen sind.
Weniger„Nur 20% der Verbraucher kennen den Begriff Internet of Things, aber fast 70% besitzen ein IoT-Gerät“
Die Verknüpfung der Eckpfeiler
Nach der Definition von Oracle14 „beschreibt das Internet of Things (IoT) das Netzwerk von physischen Objekten – „Things“–, die mit Sensoren, Software und anderen Technologien ausgestattet sind, um Daten mit anderen Geräten und Systemen über das Internet zu verbinden und auszutauschen.“ Bei diesen „Things“ kann es sich um Sensoren, Sicherheitsvorrichtungen, Wearables, Tablets, Industriemaschinen und vieles mehr handeln. Wenn es online oder mit anderen Geräten interagieren kann, wird es von einem „dummen“ Gerät zu einem „intelligenten“ Gerät.
Und es gibt Milliarden davon auf der ganzen Welt.
oT-Geräte werden zwar oft mit dem privaten Gebrauch in Verbindung gebracht, aber sie werden in vielen Branchen eingesetzt und erfreuen sich immer größerer Beliebtheit, da ihre Vorteile deutlich werden. Sie ermöglichen eine einfache Automatisierung und Kontrolle. Sie optimieren die Effizienz und Produktivität (und halten die Kosten niedrig). Sie verbessern die Überwachung und die Datenerfassung in Echtzeit. Sie verbessern sogar die Lebensqualität.
Schauen wir uns an, wie sie in einigen Branchen eingesetzt werden.
Landwirtschaft
Die traditionellen landwirtschaftlichen Methoden werden durch den Einsatz von IoT-Geräten drastisch verbessert. Mit Hilfe von Sensoren lassen sich Viehbestände bequem überwachen, Wasserstände messen und sogar Wettermuster überprüfen15. Darüber hinaus helfen die von IoT-Geräten gesammelten Daten den Landwirten dabei, die Pflanzenpflege zu optimieren und zu entscheiden, wann der ideale Zeitpunkt zum Pflanzen und Ernten ist16.
IoT-Geräte werden bei der Bekämpfung von Nachhaltigkeitsproblemen, Lebensmittelstress und klimabedingten Veränderungen der landwirtschaftlichen Nutzflächen von entscheidender Bedeutung sein.
Einzelhandel
Bei IoT-Geräten im Einzelhandel geht es um zwei grundlegende Dinge: die Optimierung der Lieferkette und das Kundenerlebnis. RFID- und GPS-Technologien verfolgen den Warenbestand, während IoT-basierte sogenannte Beacons im Geschäft17 die Kunden verfolgen und personalisierte Push-Benachrichtigungen bereitstellen, je nachdem, wohin der Kunde schaut. Diese Echtzeitdaten werden dann genutzt, um die Effizienz zu steigern und sofortige Unterstützung, Empfehlungen und Angebote bereitzustellen.
T-Geräte werden ein starkes Instrument für traditionelle Einzelhändler sein, um mit ihren Online zu konkurrieren.
Gesundheitswesen
s Internet of Things kann im Bereich des Gesundheitswesens die Produktivität der Mitarbeiter verbessern, Geräte überwachen (und selbst reparieren) und die Pflege von Patienten unterstützen, egal ob sie zu Hause oder in einer Gesundheitseinrichtung sind. IoT-Geräte können aus der Ferne eine Reihe von Gesundheitsproblemen wie Bluthochdruck überwachen, feststellen, ob sie ihre Medikamente einnehmen, und sogar zur Überwachung chronischer Krankheiten eingesetzt werden18. Die gesammelten Daten können dann für eine verbesserte und kontinuierlichere Versorgung, Kostensenkung und die Effizienzsteigerung sorgen.
Der Markt für das IoT im Gesundheitswesen wurde im Jahr 2020 auf 46,44 Milliarden US-Dollar geschätzt und wird bis 2026 voraussichtlich 89,6 Milliarden US-Dollar erreichen19. IoT-Geräte verändern die Art und Weise, wie medizinische Fachkräfte an die Gesundheitsversorgung herangehen, rapide.
Herstellung
Wenn Produktionslinien effizient und sicher sein sowie Verschwendung minimieren müssen, können IoT-Geräte in Echtzeit Messdaten über das Geschehen im Front-End sammeln, Anlagen und die Nutzung von Geräten verwalten und eine vorausschauende Wartung anbieten20. Sensoren können schädliche Emissionen und die Produktqualität überprüfen und bei der Prozessautomatisierung helfen.
IoT-Geräte in der Fertigung sind ein großes Geschäft, vor allem wenn es um den industriellen Einsatz geht.
Industrial IoT ist ein Enabler von Industrie 4.021 (bei dem es um die Digitalisierung der Fertigung geht) und bezeichnet den Einsatz von IoT-Geräten in Branchen wie Fertigung, Transport und Energie22: „Industrial IoT ist ein Ökosystem von Geräten, Sensoren, Anwendungen und zugehöriger Netzwerkausrüstung, die zusammenarbeiten, um Daten aus dem industriellen Betrieb zu sammeln, zu überwachen und zu analysieren.“
Testbirds Einblick
Jede Branche hat ihre eigenen Herausforderungen, Bedürfnisse, Kulturen, Betriebsumgebungen und technischen Anforderungen. Für Geräteentwickler stellt dies eine große Herausforderung dar, wenn es darum geht, ihre Geräte in jeder Branche gründlich zu testen. Selbst wenn ein Gerät für den Einsatz in einer bestimmten Branche konzipiert ist, ist jedes Unternehmen anders. Das gilt auch für die Erwartungen. Dies kann noch komplizierter werden, wenn das Unternehmen in mehreren Ländern tätig ist.
Crowdtesting ist eine ideale Möglichkeit, diese Herausforderungen zu bewältigen. Durch die Auswahl von Testern, die in jeder Branche und in jedem Land der Welt arbeiten, ist es möglich, spezifische Anforderungen mit einem extrem hohen Detailgrad zu erfüllen.
Zu berücksichtigende Testlösungen:
Diese Daten können dann laut Cisco aggregiert und analysiert werden, um den Betrieb besser zu kontrollieren und zu steuern:
- Verbesserung der Arbeitssicherheit
- Erhöhung der Produktionsbetriebszeit durch vorausschauende Wartung der Maschinen
- Aufrechterhaltung der Produktqualität
- Unterstützung bei der Einhaltung von Vorschriften
- Verbesserung der betrieblichen Effizienz
- Beschleunigung der Reaktionszeiten durch Erfassung und
- Verarbeitung von Betriebsdaten in Echtzeit
Für Entwickler von IoT-Geräten ist das Geschäftspotenzial immens. Alle sind auf der Suche nach Geräten, die ihre traditionellen Abläufe (und ihr Leben) zum Besseren verändern können.
Die Herausforderung wird jedoch darin bestehen, die neuesten Technologien, die dem IoT zugrunde liegen, vollständig zu verstehen und auf dem neuesten Stand zu bleiben.
Die Neuen auf der Blockchain
Die unaufhaltsame Ausbreitung von IoT-Geräten und intelligenten Diensten in Privathaushalten und in der Industrie führt dazu, dass die Menge der gesammelten, gesendeten, verarbeiteten, analysierten und wieder gesendeten Daten immer mehr Rechenleistung, Bandbreite, Akkulaufzeit und Speicherplatz beansprucht. Zum Glück gibt es eine Reihe von Technologien, die hier Abhilfe schaffen können.
Die Verknüpfung von Sicherheit und Vertrauen
Die Definition von IBM23 lautet: „Blockchain ist ein gemeinsames, unveränderlicher Ledger, der die Aufzeichnung von Transaktionen und die Verfolgung von Vermögenswerten in einem Geschäftsnetzwerk erleichtert. Ein Vermögenswert kann materiell (ein Haus, ein Auto, Bargeld, Land) oder immateriell (geistiges Eigentum, Patente, Urheberrechte, Markenzeichen) sein. Praktisch alles, was einen Wert hat, kann in einem Blockchain-Netzwerk verfolgt und gehandelt werden, was das Risiko verringert und die Kosten für alle Beteiligten senkt.“
Für Daten, die von IoT-Geräten gesendet werden, bietet dies ein Höchstmaß an Sicherheit, da die gespeicherten Informationen nicht verändert werden können und in einem dezentralen Peer-to-Peer-Netzwerk gespeichert sind. In Echtzeit.
Alle Daten werden dann innerhalb eines eindeutigen „Blocks“ (der letztlich zu einer Kette von Blöcken wird) durch kryptografische Prinzipien gesichert. Solche Blockchain-Netze können Tausende von Servern oder angeschlossenen Computern umfassen, wodurch die Gefahr eines katastrophalen Ausfalls oder einer Sicherheitsverletzung von einem einzigen Punkt aus gebannt ist.
Mittel- bis langfristig wird dies die Einführung von IoT und Blockchain vorantreiben. Bei so vielen Geräten, die mit einem einzigen System verbunden sind, sind die Sicherheitslücken zu groß. Blockchain kann dieses Problem lösen.
Die Nutzer profitieren von Datensicherheit, Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit. IoT-Entwickler können ihre Geräte leicht nachverfolgen, Daten effektiv verwalten, sichern und Geld sparen, da sie keinen Dienstanbieter benötigen, und vor allem Vertrauen bei ihren Kunden aufbauen.
Arbeiten an der Edge
Eine Technologie, die zum Kernstück von IoT-Geräten werden soll, ist das Edge Computing. „Edge Computing“ ist ein verteiltes Datenverarbeitungssystem, das extrem schnell, genau und sicher ist. Traditionell sendet ein IoT-Gerät
Testbirds Einblick
Wenn jede Millisekunde zwischen einem zufriedenen oder frustrierten Kunden zählt, muss jedes Gerät extrem schnelle und zuverlässige Reaktionszeiten haben. Dies erfordert eine genaue Prüfung von Bandbreite, Lastausgleich, Stabilität, Skalierbarkeit und mehr.
Eine weitere Herausforderung besteht darin, wo sich die einzelnen Personen oder Unternehmen befinden. Jeder wird seine eigenen Probleme mit dem Internetzugang, der Geschwindigkeit und der Erreichbarkeit haben.
Mit Crowdtesting ist das kein Problem. Unabhängig davon, wo und unter welchen Bedingungen das Gerät getestet werden soll, können Tester schnell gefunden werden. Dabei kann es sich sogar um Ihre Mitarbeiter oder Kunden handeln. Jeder testet dann das Gerät unter realen Bedingungen, um detaillierte Erkenntnisse über die Leistung des Geräts zu gewinnen.
Zu berücksichtigende Testlösungen:
Daten an die Cloud (oder einen bestimmten Datenserver), wo sie analysiert werden, bevor sie an den Endbenutzer zurückgesendet werden. Dies kann zu Latenzzeiten und
Breitbandproblemen führen.
Der Edge hingegen führt diese Analyse viel näher am Entstehungsort durch, indem er Edge-Nodes verwendet24. Dies macht es sicherer als die Cloud, da die Daten nicht an einem zentralen Ort gespeichert werden, was es für Hacker einfacher macht, sie zu finden und zu kompromittieren. Der Markt für Edge Computing, der im Jahr 2020 auf 4,68 Milliarden US-Dollar geschätzt wird, soll von 2021 bis 2028 mit einer jährlichen Wachstumsrate von 38,4% wachsen25.
Wenig überraschend. Zu den vielen Vorteilen des Edge, die von Orient Software26 genannt werden, gehören:
- Geringere Wartezeit
- Geringere Netzüberlastung
- Verbesserte Sicherheit
- Verbesserte Kundenzufriedenheit
- Neue IoT-Funktionalitäten
- Erschwinglichere IoT-Software
- Verbesserte Lebensdauer der Batterie
- Verbesserte Funktionen für maschinelles Lernen und KI
- Unüberwachtes Lernen
- Geringe Latenzzeit
- Bessere Netzverwaltung
Das macht Edge zu einem starken Anwärter für den Thron.
Fehler gezielt überspielen
Wenn es um IoT und die Cloud geht, gibt es mehrere Möglichkeiten.
Public (Cloud-Dienste werden von einem Cloud-Anbieter für mehrere Kunden angeboten), Private (ein Anbieter stellt einen Cloud-Dienst nur einem Kunden zur Verfügung), Hybrid (eine Mischung aus Public, Private und/oder einem Rechenzentrum vor Ort) und Multicloud (eine Sammlung von Public Clouds, von denen Sie eine für die Speicherung und eine andere für Ihre Anwendungen nutzen können).
Alle bieten auch eine Reihe von Dienstleistungsmodellen an, darunter:
- Software-as-a-Service (SaaS), bei dem die Anwendungen auf entfernten Servern und nicht auf lokalen Geräten gehostet werden
- Platform-as-a-Service (PaaS), bei dem Entwickler für die Tools bezahlen, die sie zur Erstellung ihrer Anwendungen benötigen
- Infrastructure-as-a-Service (IaaS), bei dem nur Server und Speicher für die Erstellung von Anwendungen verwendet werden, wobei die Entwickler von IoT-Geräten ihre Anwendungen mit ihren eigenen Tools erstellen
- Function-as-a-Service (FaaS), bei dem der Dienstanbieter alles besitzt, aber den Entwicklern die Möglichkeit gibt, den Code auszuführen (gegen eine Gebühr), was ideal für Entwickler ist, die nur einen begrenzten Verarbeitungsbedarf haben.
Alle Cloud-Typen haben jedoch ihre spezifischen Vor- und Nachteile.
Öffentliche Systeme sorgen in der Regel für Probleme bei der Sicherheit und der Einhaltung von Vorschriften, und es besteht immer das Problem der Abhängigkeit vom Anbieter, dafür sind sie kostengünstig und zeitsparend. Private Lösungen sind oft teurer, bieten aber mehr Sicherheit, Skalierbarkeit und Flexibilität. Hybrid ist komplizierter, wenn es um Integration und Sicherheit geht, bietet aber mehr Flexibilität und weniger Unterbrechungen (wenn eine Cloud ausfällt). Multicloud ist in der Regel mit mehr Latenz, größerer Komplexität und größeren Schwierigkeiten beim Ausgleich von Leistung und Zuverlässigkeit verbunden. Sie bietet jedoch mehr Redundanzen und verringert die Anbieterbindung.
Unabhängig davon, welche Lösung verwendet wird, ist die Cloud für IoT äußerst wichtig. Durch die Bereitstellung von Speicherplatz und Tools zur effektiven Verwaltung großer Datenmengen bietet die Cloud eine vereinfachte, hochgradig skalierbare und kostengünstige Lösung (im Vergleich zur Entwicklung und Wartung Ihres eigenen Systems).
Wenn es um IoT-Geräte und die von ihnen erzeugten Daten geht, ist die Cloud derzeit eine beliebte Wahl, insbesondere für kleine und mittelständische Unternehmen.
Im Mittelpunkt stehen
Eine der wichtigsten Technologien für die Entwicklung von IoT-Geräten, ist die Plattform. Die richtige Plattform zu finden, ist eine Herausforderung, mit ausführlichen Analysen und Goal-Targeting fällt dies meist sehr leicht. Eine Möglichkeit ist die Betrachtung von IoT Technologie Stacks und deren Vergleich mit dem IoT Decision Framework.
Der gängigste Tech-Stack verfügt über fünf Ebenen:
- Gerätehardware
- Gerätesoftware
- Kommunikation
- Cloud Plattform
- Cloud Anwendungen
Auf der anderen Seite definiert das IoT Decision Framework sechs Bereiche, die bei der Entwicklung eines IoT-Geräts zu berücksichtigen sind: Nutzererlebnis, Daten, Geschäft, Technologie, Sicherheit sowie Vorschriften und Normen.
Diese werden dann anhand der fünf Ebenen bewertet. Was macht ein großartiges Nutzererlebnis aus, wenn es zum Beispiel um die Gerätehardware geht? Anschließend werden die einzelnen Entscheidungsbereiche über alle Ebenen hinweg untersucht. Sind die Daten in der Gerätesoftware leicht zu finden und zu verwenden? Was wird jede Ebene mein Unternehmen kosten bzw. wo liegt das Potenzial, Geld zu verdienen?
Sehr komplex. Vor allem, wenn Sie auf die Technologieebene des Frameworks stoßen, im Endeffekt wird das für das Endprodukt benötigt. Hier können Sie auch bestimmen, welche IoT-Plattform(en) für Sie am besten geeignet ist (sind), um die spezifischen Funktionen für Ihr Gerät zu entwickeln.
Laut Definition von Gartner27: „Eine IoT-Plattform ist eine vor Ort installierte Software-Suite oder ein Cloud-Service (IoT-Plattform als Service [PaaS]), die verschiedene Arten von Endpunkten überwacht und möglicherweise verwaltet und steuert, häufig über Anwendungen, die Geschäftseinheiten auf der Plattform bereitstellen. Die IoT-Plattform bietet in der Regel webbasierte Infrastrukturfunktionen zur Unterstützung grundlegender und fortschrittlicher IoT-Lösungen und digitaler Geschäftsabläufe (oder stellt diese bereit).“
Durch die Kombination einer Vielzahl von Tools und Funktionen helfen IoT-Plattformen dabei, Ihr Gerät mit der Software zu verbinden, die aus den gesammelten Daten handlungsrelevante Erkenntnisse gewinnt.
Sie können eigenständige Plattformen für die Hardware-Entwicklung (einschließlich Mikrocontroller/Prozessoren, Systems-on-Chip usw.), die App-Entwicklung, die Vernetzung (die für die Verbindung des Geräts mit dem Datenzentrum erforderlichen Technologien wie Bluetooth, MQTT und WiFi) und die Analyse umfassen. Sie können auch vollständige End-to-End-Plattformen nutzen, was zur Entwicklung eines IoT Geräts erforderlich ist und alle Bereiche abdeckt.
Neben der Analyse, dem Gerätemanagement, dem Vernetzungsmanagement und dem Anwendungsmanagement ist ein fünftes Schlüsselelement, das laut IDC28 in jedem
Bereich enthalten sein muss, das Dashboard und das Reporting.
Im Idealfall bieten sie auch eine angemessene Kontrolle der Datensicherheit, Skalierbarkeit, Benutzerfreundlichkeit, flexible Integration, Interoperabilität und eine Reihe von Implementierungsoptionen.
Beispiele für Plattformen sind Google Cloud IoT29, IBM Watson IoT30, Amazon AWS IoT Core31, und Microsoft Azure IoT Hub32.
Die Entdeckung der besten Technologie zum Aufbau und Betrieb eines IoT-Geräts ist von entscheidender Bedeutung. Aber auch viele andere Elemente dürfen nicht außer Acht gelassen werden. Von der allgemeinen Sicherheit (sowohl physisch als auch im Internet) über die Benutzerschnittstelle und die physischen Herausforderungen bis hin zu Ihrer allgemeinen IoT-Strategie.
Alle sind integrale Bestandteile einer vollständigen Lösung.
WenigerCustomer Journey Testing
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Mehr erfahrenDie Herausforderung annehmen
Vereinfacht ausgedrückt ist ein erfolgreiches IoT-Gerät nützlich, verwendbar und genutzt. Wenn sie nicht genutzt werden, erzeugen sie keine Daten, und das bedeutet, dass sie keinen echten, umsetzbaren Wert schaffen können. Um über die Pilotphase hinauszukommen und ein Gerät zu entwickeln, das genutzt werden soll, müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden. Für den Erfolg ist eine Verknüpfung aller Faktoren von entscheidender Bedeutung.
Testbirds Einblick
Jeder Schritt der Produktentwicklung, von Alpha, Beta (oder Minimum Viable Product und Proof-of-Concept) bis zur Pilotphase, ist eine Chance, Probleme zu beheben und das Gerät zu optimieren. Frühzeitige, konsequente und fortlaufende Tests sind zwar am besten, aber aufgrund von Zeitmangel und fehlenden Ressourcen nicht immer möglich.
In dieser Zeit wurden die Geräte noch nicht außerhalb einer Laborumgebung getestet. Dies bringt zusätzliche Herausforderungen mit sich – Unterschiede in der Umgebung, Nutzerverhalten und -präferenzen, Verbindungsprobleme und vieles mehr.
Crowdtesting ermöglicht nicht nur reale Tests unter realen Bedingungen, sondern gibt jedes Gerät auch in die Hände von Menschen, die Ihren Kunden sehr ähneln. Diese können dann testen, ob das Gerät das tut, was erwartet wird, und unvoreingenommenes Feedback zu seiner Gesamtleistung und Funktionalität geben.
Doch zunächst sollte man sich einen Überblick darüber verschaffen, was entwickelt wird und ob alle Beteiligten d‘acccord und an Bord sind. In einem kürzlich erschienenen Artikel skizzierte McKinsey drei Gewohnheiten33, die für ein erfolgreiches IoT-Projekt unerlässlich sind:
- Beginnen Sie mit dem, was Sie bereits tun, herstellen oder verkaufen (spielen Sie im Grunde Ihre Stärken aus)
- Erhöhen Sie die Lernkurve mit mehreren Anwendungsfällen (für maximale Wirkung, gehen Sie in die Vollen)
- Gelegenheiten zur Änderung von Geschäftsabläufen wahrnehmen (wenn etwas nicht funktioniert, ändern Sie es)
Wenn das alles geklärt ist, kann man dazu übergehen, die einzelnen Teile richtig aufzustellen.
Entwicklung einer datengestützten Strategie
Unabhängig vom Anwendungsfall34 für ein IoT-Gerät ist Datensammlung immer grundlegend. Eine Menge Daten, die dann analysiert, gesichert und gespeichert werden müssen. Für einige Geräte mag das noch gehen, aber was passiert bei einer Flut an Daten? Das Datenstreaming und die Datenspeicherung werden schnell beeinträchtigt.
Es ist wichtig, genau festzulegen, wofür die Daten verwendet werden sollen, wie sie zu verwalten sind und wie lange sie aufbewahrt werden sollen. Nicht alle Daten sind gleich.
Wenn das Gerät (und seine definierte Funktion) Echtzeitdaten sammeln soll, wie lange werden sie dann aufbewahrt? Sollten diese Daten in ein analytisches Data Warehouse verschoben werden, um Muster über einen längeren Zeitraum zu ermitteln? Was geschieht mit den Daten auf dem Gerät?
Solche Überlegungen können dazu beitragen, das Produktdesign zu bestimmen und herauszufinden, welche Plattformen, Edge-Lösungen und Cloud-Dienste diese Datenanforderungen am besten erfüllen können. Und um zu sehen, wie der Technologie-Stack solche Daten verwalten kann.
In einem kürzlich durchgeführten Webinar35 hat die unbelievable Machine Company (ein Unternehmen von Orange) sieben Tipps für den Aufbau einer IoT-Datenstrategie gegeben:
- Ordnen Sie Ihre Daten zu Beginn Ihrem Anwendungsfall zu
- Planen und erstellen Sie Ihre IoT-Architektur
- Übergreifendes Datenmanagement ist zentral
- Entscheiden Sie sich für die Datenspeicherung
- Datenvolumen bewerten
- Einführung einer Ende-zu-Ende-Verschlüsselung
- Erfassen Sie nur die Daten, die Sie benötigen
Der sechste Punkt ist entscheidend.
Schwerpunkt auf Sicherheit (physisch und cyber)
Im Oktober 2016 startete ein IoT-Botnetz namens Mirai einen verteilten Denial-of-Service-Angriff auf den Dienstanbieter Dyn36. Sobald ein einzelnes Gerät infiziert war, suchte es nach anderen anfälligen IoT-Geräten und infizierte sie, die dann alle „so koordiniert wurden, dass sie einen Server mit Datenverkehr bombardierten, bis dieser unter der Belastung zusammenbrach“. Das Botnet legte schließlich große Teile des Internets in den USA und Europa lahm.
Im Jahr 2017 bestätigte die US-amerikanische FDA, dass die implantierbaren Herzgeräte von St. Jude Medicals gehackt werden können37. Die Batterien könnten dann entladen werden, und es könnten falsche Schrittmacher oder Schocks verabreicht werden. Im selben Jahr wurde in Deutschland ein Kinderspielzeug (die Cayla Puppe) von der Bundesnetzagentur38 verboten, weil es als Überwachungsgerät angesehen wurde, das unbemerkt Bild und Ton aufzeichnen kann.
Eine Studie von Ordr39 aus dem Jahr 2020 mit mehr als 5 Millionen nicht verwalteten IoT- und Internet-of-Medical-Things-Geräten ergab eine „überwältigende Anzahl von Schwachstellen und Risiken“, darunter mehrere Probleme mit Shadow IoT40.
Eine Suche im Internet wird viele weitere Beispiele aufzeigen.
Ob durch schwache Passwörter, veraltete und ungepatchte Software, unsichere Schnittstellen, fehlende Sicherheitsupdates, unzureichenden Datenschutz oder sogar Hardware-Probleme – IoT-Geräte sind erstklassige Ziele für Hacker, Cyberkriminelle und andere bösartige Machenschaften.
Um hier Abhilfe zu schaffen, hat Microsoft die „seven properties of highly secured devices“41 entwickelt. Insbesondere müssen hochsichere Geräte Folgendes aufweisen:
- A hardware root of trust – Geräteidentität und -integrität werden durch Hardware geschützt. Physikalische Gegenmaßnahmen widerstehen Seitenkanalattacken.
- Defense in depth – Mehrere Abwehrmaßnahmen gegen Bedrohungen. Gegenmaßnahmen mildern die Folgen einer erfolgreichen Attacke auf einen einzelnen Vektor ab.
- A small trusted computing base – Private Schlüssel, die in einem hardwaregeschützten Tresorraum gespeichert werden und für Software unzugänglich sind – Aufteilung der Software in selbstschützende Schichten.
- Provide dynamic compartments – Hardware-gestützte Barrieren zwischen Softwarekomponenten verhindern, dass sich ein Bruch in einer Komponente auf andere ausbreitet.
- Use password-less authentication – Ein signiertes Token, das mit einem fälschungssicheren kryptografischen Schlüssel signiert ist, beweist die Identität und Authentizität des Geräts.
- Online error reporting – Ein Softwarefehler, z. B. ein Buffer-Overflow, der durch einen Angreifer verursacht wurde, der die Sicherheit auslotet, wird an ein Cloud-basiertes Fehleranalysesystem gemeldet.
- Renewable security – Das Update bringt das Gerät in einen sicheren Zustand und widerruft kompromittierte Assets für bekannte Schwachstellen oder Sicherheitsverletzungen.
Eine weitere wichtige Komponente ist das physische Gerät selbst. Ist es anfällig für Manipulationen?
Könnte es offen für eine Seitenkanalanalyse sein?42 Body Bias Injection?43 Temperatur-Angriffe?44
Ob es darum geht, ein Gerät physisch zu manipulieren oder eine Störung einzuführen, die den Zugang zum Gesamtsystem ermöglichen könnte, muss auch die physische Sicherheit eines Geräts berücksichtigt werden. Wenn sich ein Gerät in offenen oder öffentlichen Bereichen befindet, ist es dann mit einem manipulationssicheren Gehäuse ausgestattet?
Die Sicherheit muss in den gesamten Entwurfsprozess einbezogen werden.
Sparen Sie nicht bei UI und UX
Fokussiert man sich auf Anwendungsfälle, Technologie und Sicherheit, vergisst man schon manchmal einen der wichtigsten Aspekte. Die Benutzeroberfläche (UI). Neben dem physischen Gerät selbst ist die Benutzeroberfläche das Herzstück eines gut funktionierenden Gerätes. Ist ein Gerät nicht benutzerfreundlich, kann es vom interessierten Kunden direkt wieder in das Regal gestellt werden.
MoreSie ist auch der Ausgangspunkt für den Aufbau einer großartigen Benutzererfahrung, bei der Funktionalität, Benutzerfreundlichkeit und Zugänglichkeit ständig verbessert werden. Eine erfolgreiche Benutzeroberfläche sollte kontinuierlich überzeugen (nicht zu überladen und nicht zu viele verschiedene Stile verwenden) und es den Benutzern ermöglichen, das Gewünschte so einfach wie möglich zu erreichen. Sie sollte intuitiv, vertraut, reaktionsschnell, konsistent, klar und umfassend sein.
Das Gerät selbst mag perfekt funktionieren und das Design und die Funktionalität unübertroffen sein, aber wenn die Elemente der Benutzeroberfläche nicht optimal im Einklang sind, wird das gesamte Benutzererlebnis negativ beeinflusst.
Dies sollte unter keinen Umständen unterschätzt werden. Ein gutes, wenn nicht gar großartiges Nutzererlebnis ist für den Erfolg eines Geräts unerlässlich.
Die Lebensdauer der Batterie ist entscheidend
Eine schlechte Batterielaufzeit ist der Killer eine Gerätes und verärgert Kunden direkt. Dies wird natürlich noch komplizierter und ernster, wenn es um medizinische Geräte und Hersteller geht, die möglicherweise die Batterien in Tausenden von Geräten ersetzen müssen.
Jeder Hersteller von IoT-Geräten mit langer und zuverlässiger Betriebszeit, ist klar im Vorteil. Dies gilt unabhängig davon, ob ein Gerät an schwer zugänglichen Stellen oder am Körper getragen wird.
Das ist eine echte Herausforderung für IoT-Geräte, da sie unter verschiedenen Bedingungen arbeiten sollen, einschließlich variabler Arbeitslasten, unterschiedlicher Klimazonen, Temperaturen, wechselnder Netzwerkeffizienz und Verarbeitungsgeschwindigkeiten.
Betrachten Sie die Lebensdauer einer Batterie, d. h. die Fähigkeit der Batterie, mit einer konstanten Ladung zu arbeiten. Eine einfache Erhöhung der Temperatur kann die Lebensdauer der Batterie drastisch verringern.45
Bei der Auswahl der richtigen Batterie für ein Gerät müssen mehrere Aspekte berücksichtigt werden:
- Wie viel Strom benötigt das Gerät
- Größe, Form und Gewicht des Akkus
- Ist das Gerät für den einmaligen Gebrauch oder zum Wiederaufladen
Von diesem Punkt aus müssen Sie eine Reihe anderer Parameter46 berücksichtigen:
- Chemie der Batterie
- Ladungszyklen
- Spannung der Zelle
- Spannungsstabilität
- Entladespitzenstrom
- Selbstentladungsstrom
Ein großer Aufwand, jedoch sind die Vorteile der richtigen Batterieauswahl beträchtlich.
Jenseits von Batterien
Bei Milliarden von Geräten, die Milliarden von Batterien verbrauchen, ergeben sich eindeutige Probleme mit dem nachhaltigen IoT. Vor allem, wenn es um deren sichere Entsorgung geht. Sensoren und batteriefreie / wiederaufladbare Geräte, die Energie47 aus der Umgebung „beziehen”, könnten hierfür die Lösung sein.
Durch die Nutzung von drahtloser Kommunikation und Schaltkreisen mit extrem niedrigem Stromverbrauch können Licht quellen im Innen- und Außenbereich, Radiowellen und Bewegungen genutzt werden, um ein Gerät aufzuladen.
Was gut für die Umwelt ist, könnte schließlich auch gut für die Wirtschaft sein.
WenigerEin sicheres Gefühl: Smart-Home-Lösung ednet von Assmann im Test
Intelligente Technologie für eine nachhaltige Zukunft
Eines der größten Versprechen von vernetzten, intelligenten Geräten und der Digitalisierung insgesamt ist ihr Potenzial, effizient und vor allem gezielt nachhaltig zu einer Lösung zu führen.
Dies wurde in dem Bericht der Internationalen Energieagentur (IEA) über Digitalisierung und Energie48 ausführlich erörtert, in dem festgestellt wurde:
„In den kommenden Jahrzehnten werden digitale Technologien die Energiesysteme auf der ganzen Welt vernetzter, intelligenter, effizienter, zuverlässiger und nachhaltiger machen. Erstaunliche Fortschritte bei Daten, Analysen und Vernetzung ermöglichen eine Reihe neuer digitaler Anwendungen wie intelligente Geräte, gemeinsame Mobilität und 3D-Druck. Digitalisierte Energiesysteme könnten in Zukunft in der Lage sein Energie zur richtigen Zeit, am richtigen Ort und zu den niedrigsten Kosten zu liefern.“
Dies ist bereits bei intelligenten Gebäudesteuerungen zu beobachten, die Heizung, Beleuchtung und Klimaanlage regeln, die Luftfeuchtigkeit überwachen, die Luftqualität kontrollieren und vieles mehr. Während die meisten heute noch relativ primitiv sind (Sensoren, die registrieren, wenn sich jemand im Raum aufhält, oder manuell über eine App eingestellte Temperaturen), verfolgen einige einen intelligenteren Ansatz. Bald werden Wohnungen und Büros wahrscheinlich von KI-gesteuerten Lösungen betrieben, die Daten sammeln und analysieren, Vorlieben lernen und automatisch Entscheidungen über die besten Möglichkeiten zur Energieeinsparung treffen.
Das ist nicht weiter schlimm, denn nach Angaben der IEA entfallen „auf Gebäude fast ein Drittel des weltweiten Endenergieverbrauchs und 55% des weltweiten Strombedarfs“.
Stellen Sie sich vor, jedes Gebäude könnte seinen Energieverbrauch um die Hälfte reduzieren. Das bedeutet auch, dass von jedem Gebäude enorme Datenmengen erzeugt werden. Bedenken Sie, was diese Daten für Gebäudeplaner, Stadtplaner und Infrastrukturentwickler bedeuten könnten.
MoreMit intelligenten Ampeln, die den Verkehr in Echtzeit überwachen, und intelligenten (und autonomen) Autos und Lastwagen, die ständig kontrolliert werden, können Verkehrsfluss und Staus optimiert werden. Durch vorausschauende Wartung kann sichergestellt werden, dass Fahrzeuge von der Straße genommen werden, bevor es zu einem Unfall kommen kann. Pendelzeiten können verkürzt werden, wie Waze (eine von der Community betriebene GPS- und Navigations-App) in einem Pilotprogramm in Europa gezeigt hat, bei dem sie „die Fahrzeit durch lizenzbasierte Routenführung und die Regulierung des Verkehrsflusses und der Verkehrsführung von Autos, deren Nummernschilder mit ungeraden oder geraden Zahlen enden, um 19 Prozent reduziert haben“49.
Intelligentes Parken kann dafür sorgen, dass Autofahrer Kraftstoff sparen und Emissionen reduzieren, indem sie nicht durchschnittlich 17 Stunden pro Jahr mit der Suche nach einem Parkplatz verbringen50.
Mit Satelliten verbundene IoT-Sensoren ermöglichen eine intelligente Landwirtschaft (oder Präzisionslandwirtschaft51), was zu einer effizienteren Produktion und weniger Abfall führt.
Ob durch intelligentes Energiemanagement, intelligentes Abfallmanagement, Überwachung der Luftverschmutzung, Flottenmanagement, intelligentes Wassermanagement, Überwachung der Lieferkette und vieles mehr – IoT ist der perfekte Ort, um Nachhaltigkeit zu fördern.
WenigerJeder Schritt zählt
Da IoT-Geräte in jedem Haushalt Einzug halten und sich auf jede Branche auswirken, werden Entwickler, die jeden Aspekt der Entwicklung ihrer Geräte berücksichtigen, einen klaren Wettbewerbsvorteil haben. Jedes Gerät muss Datenschutzbedenken ausräumen, zuverlässig, sicher und kompatibel sein und ein großartiges Erlebnis bieten. Jedes Mal, wenn es benutzt wird.
Mit dem Potenzial, das Leben des Einzelnen, die Gesellschaft, die Effizienz von Unternehmen und sogar die Umwelt positiv zu beeinflussen, können IoT-Geräte nur immer stärker werden.
Jeder sollte froh sein, daran teilhaben zu können.