IoT: klassisch und gleichzeitig ganz anders

Wenn wir bei der Realität bleiben, ist das Internet der Dinge (IoT) für EBV Elektronik nichts Neues. EBV beschäftigt sich seit vielen Jahren mit Themen, die derzeit spezifisch für das IoT sind oder direkt damit in Verbindung gebracht werden, die jedoch nicht als IoT klassifiziert wurden, bevor der Begriff geprägt wurde. Der Begriff Internet der Dinge umfasst die Disziplinen Sensorik, Datenaufbereitung und -verarbeitung, Datenerzeugung bzw. -ausgabe, Aktorik, Konnektivität und Sicherheit. EBV seinerseits ist in all diesen Bereichen seit mehr als einem Jahrzehnt kontinuierlich tätig. Die eng damit verknüpften Begriffe IoT und „Industrie 4.0“ sind heute weithin anerkannt und Ausgangspunkt für tiefergehende Diskussionen.

Eine der größten Stärken von EBV ist es seit vielen Jahren, diese Bereiche miteinander zu kombinieren und daraus neue Potenziale für seine Kunden zu erschließen. Dies spiegelt sich seit einigen Jahren in den Segmenten wider, denen sich EBV verschrieben hat: Einerseits die klassischen Marktsegmente, zu denen einerseits Automotive, Konsumgüter, Gesundheitswesen, Sicherheit und Erneuerbare Energien gehören , und andererseits die Segmente Identifikation, FPGA (Akronym in Englisch für Field Programmable Gate Array), LightSpeed ​​​​und Verbindung per RF und Wireless.

Zwei Beispiele aus dem Marktsegment Healthcare verdeutlichen das Ausmaß des Technologieeinsatzes.

Ein Diabetes-Management-System besteht im Wesentlichen aus einem Blutzuckermessgerät, einer Smartphone-App und einer Patientendatenbank in der Cloud. Tagsüber werden Blutzuckermesswerte aufgezeichnet und per Bluetooth Low Energy (BLE) an das Smartphone übertragen. Mit der dazugehörigen Anwendung kann der Patient weitere Aspekte, wie beispielsweise die Nahrungsaufnahme, dokumentieren. Durch die Anwendung erhalten sie auch Ratschläge und Empfehlungen zur richtigen Ernährung und Flüssigkeitsaufnahme. Daten aus der App werden gesammelt und verschlüsselt an eine Patientendatenbank übertragen. Professionelles medizinisches Personal kann dann auf diese Daten zugreifen und dem Patienten die entsprechenden Ratschläge geben, mit Benachrichtigungen wie der zu verabreichenden Insulindosis. Dieses System kann auch durch eine automatische oder halbautomatische Insulinpumpe ergänzt werden, die am Körper des Patienten befestigt wird.

Ein weiteres Beispiel für den Bereich Personal Health & Fitness (Gesundheit und körperliche Verfassung) ist der Activity Sensor oder Activity Monitor. Heute ist es in verschiedenen Ausführungen im Handel erhältlich, vom einfachen Schrittzähler bis hin zur komplexen Sportuhr, die die Sauerstoffsättigung des Blutes und die Herzfrequenz des Nutzers misst. Unterschiede in Eigenschaften und Genauigkeit können festgestellt werden. Die meisten Geräte haben eines gemeinsam: eine BLE-Verbindung zu einem Smartphone, einer dazugehörigen App oder einer Schnittstelle zu beliebten Fitness- und Lauf-Apps. Daten werden typischerweise unverschlüsselt vom Smartphone an die Cloud gesendet. Diese Daten können von Freunden durch eine private Berechtigung eingesehen werden. Bei diesen Anwendungen wird im Gegensatz zur medizinischen Anwendung der Datensicherheit keine große Bedeutung beigemessen, da es die Entscheidung der Benutzer ist, ihre Daten öffentlich zu teilen oder nicht.

Der Industriebereich ist auch kompatibel mit Anwendungen wie M2M und Industrie 4.0. Ein wichtiger Bereich ist die Motorsteuerungsprogrammierung über NFC-Kommunikation. Solche Anwendungen finden sich im Bereich Industrie 4.0, wo Bildschirme und Tastaturen durch Tablets ersetzt werden.

Interessant ist auch die Vernetzung von elektrischen Energiespeichern und die Neuprogrammierung von Geschäftsmodellen von Energieversorgern.

So ermöglicht beispielsweise eines dieser kommerziellen Modelle das Aufladen von Energiespeichern aus verschiedenen erneuerbaren Energiequellen (Sonne, Wind, Biomasse, Wasserkraft...) mehrmals täglich (bis zu dreimal) und den Zugriff auf die Energie zu den Stoßzeiten eines jeden Tages.

Das Smart Meter Gateway und der Smart Meter selbst sind in diesem Fall zwingend erforderlich.

Ein solches Modell eignet sich in Deutschland besonders für Besitzer von Solaranlagen, die ihre Netzeinspeisevergütungszeit beendet haben, da sie mit diesem Modell eine schnellere Amortisation ihrer Investitionen in Energiespeicher erzielen. In Deutschland gibt es derzeit 60 Anlagen in Privathaushalten, deren Netzbezugszeitraum im Jahr 000 ausläuft.

Da diese Anlagen noch gut funktionieren und zu Wartungskosten (ca. 0,02 EUR) Strom erzeugen, ist es vorteilhaft, einen Speicher zu installieren.

Seit Jahrzehnten ist die Machine-to-Machine-Kommunikation (M2M, Machine to Machine) ein wichtiges Feld für EBV. Das Internet mit seiner Infrastruktur und der zunehmenden Verbreitung von Produkten wie Computern, Tablets, Smartphones und neuen Halbleiterprodukten hat jedoch nicht nur den Markt revolutioniert, sondern auch neue Lösungsansätze in zunächst wenig relevanten Bereichen ermöglicht.

Ein gutes Beispiel dafür, wie EBV Elektronik interdisziplinäres Denken mit vernetzten Lösungen bewältigt, ist das Wissenschaftsmagazin „The Quintessence“, in dem EBV seit 2007 über neue Anwendungsmöglichkeiten dieser Technologien für spezielle Problemstellungen berichtet. Die Beiträge des Unternehmens in „The Quintessence“ nehmen immer den weiteren Blickwinkel ein, um Inspirationen für neue Produkte zu generieren, verschiedene Artikelkategorien miteinander zu verknüpfen und über interdisziplinäres Arbeiten zu sprechen. Die jüngsten Ausgaben befassten sich beispielsweise mit Sensorik, Internet der Dinge, Cybersicherheit, Cloud-Technologie und Industrie 4.0, während die nächste Ausgabe intelligenten Systemen gewidmet ist.

Da EBV bereits in Bereichen tätig war, die heute als „Internet of Things“ oder „Industrie 4.0“ bekannt sind, sehen mehr als 120 EBV Field Application Engineers (FAEs) und andere Spezialisten diese Begriffe eher als Schlagworte oder Slogans, die oft überbetont werden in der Presse für die Öffentlichkeit. Wichtiger ist es, Entwicklern und Managern die Bedeutung von IoT im eigenen beruflichen (und auch privaten) Umfeld bewusst zu machen, damit sie ihre Wachstumspotenziale bestmöglich ausschöpfen können.

EBV stellt sich daher eine grundlegende Frage: Wie können wir unseren Kunden helfen, eine Lösung zu entwickeln, die intelligent ist, eine Datenverbindung zur Außenwelt hat und eine sichere Kommunikation ermöglicht? Einfach gesagt: Es geht darum, überall smart, sicher und vernetzt zu sein.

IoT-Lösungen für traditionelle EBV-Kunden

EBV Elektronik hat mit seiner Marktmatrix-Technologie bereits einen optimalen Ansatz, um zu ermitteln, welche Technologie einen Mehrwert für die jeweilige Anwendung bringen kann, um ein wettbewerbsfähiges Produkt zu erzielen.

Mit dem IoT ändern sich aber auch die Herausforderungen für EBV-Kunden, wenn beispielsweise ein bestehendes Stand-Alone-Gerät mit dem Internet oder einer Cloud-Lösung verbunden werden soll. Auch diese Verbindung stellt neue Anforderungen. Beispielsweise kann ein Funkmodul in Kombination mit der entsprechenden Softwarelösung die gewünschte Konnektivität erreichen, während eine geeignete Sicherheitslösung die entsprechende Datensicherheit für Authentifizierung und Datenaustausch bieten kann.

Die Kunden von EBV kennen ihre Kernprodukte in- und auswendig (in der Regel handelt es sich um eigenständige Geräte), und die Kunden sind oft weltweit führend oder stille Champions in ihrer Branche. In Sachen Technologie und Sicherheit sind diese Unternehmen jedoch vielfach bisher kaum oder gar nicht involviert, so dass sie in vielen Beispielen nicht über genügend geeignete interne Ressourcen verfügen, um die Herausforderungen des IoT zu bewältigen. Hier kommt EBV Elektronik ins Spiel, da es zu seinen Stärken gehört, diese Kunden mit den richtigen Ressourcen und Kenntnissen zu unterstützen, um ihr neues Produkt so schnell wie möglich auf den Markt zu bringen. Gleichzeitig geht EBV explizit auf Sicherheitsrisiken ein, die bei der Datenübertragung entstehen, denn mit den richtigen Halbleiterkomponenten und Software lässt sich am Ende des Tages immer eine Ad-hoc-Sicherheitslösung finden.

Unterstützung für Einsteiger in die Elektronik

Im Prinzip verbindet das IoT unterschiedliche Märkte, die bisher im Wesentlichen als Insellösungen existierten, ähnlich wie das Internet mit Einzelrechnern vernetzt ist. Dies hat die Grenzen zwischen einigen Anwendungen und anderen verwischt und somit die drastischen Trennungen, die zwischen vielen Anwendungen bestehen, aufgeweicht. Weitere gute Beispiele sind Sportbekleidung mit Sensoren oder Möbel mit integrierten Ladeeinheiten zum drahtlosen Aufladen mobiler Geräte. Sportbekleidungs- oder Möbelhersteller sind in der Regel keine Spezialisten für Elektronik und benötigen daher die richtigen Partner, um für sie elektronische Funktionalitäten unter Berücksichtigung der Eigenschaften der entsprechenden Lösung aus allen möglichen Blickwinkeln umzusetzen. EBV bietet diesen Unternehmen die Möglichkeiten, die Technologien eröffnen, mit der Einführung geeigneter Partner, die in der Lage sind, auf die individuellen Anforderungen des jeweiligen Geschäftsfeldes oder der Lösung in geeigneter Weise einzugehen. So hat EBV Elektronik beispielsweise einem führenden Sportbekleidungshersteller geholfen, einen Herzfrequenzsensor in Oberbekleidung und Drucksensoren in Laufschuhe zu integrieren. In diesen Anwendungen wird oft eine flexible Plattform für die Halbleiterverbindung benötigt.

Auf der anderen Seite gibt es Uhrenhersteller mit sehr langer Tradition und großer Reputation im Markt, die gerade damit beginnen, eine Smartwatch zu vermarkten, um klassischen Elektronikanbietern wie Apple, Samsung etc. auszuweichen. ihnen ihre Lebensgrundlage zu entziehen und ihren Platz in diesem Marktsegment der Zukunft zu sichern. In diesen Fällen engagiert sich EBV Elektronik ähnlich wie bei der Partnersuche, indem diese Neukunden anderen Kunden vorgestellt werden, die die Erfahrung haben, ihnen bei der Implementierung der Anwendung zu helfen.

Unterstützung für Existenzgründer

Auch Start-ups haben sehr schlaue Ideen, aber oft ist die Hardware dieser Unternehmen nur ein Standardprodukt, das sie zur Umsetzung ihrer Geschäftsidee benötigen. Oft zeichnen sich diese Unternehmen vor allem durch ihren Service und ihre Software, durch die Anbindung an die Cloud oder durch die zugrunde liegende Datenverarbeitung aus. EBV Elektronik hat bereits mehreren Start-Ups geholfen, ihre Produkte zu vermarkten und teilweise sogar einen Kontakt zu einem potenziellen Geldgeber oder Investor oder zu einem geeigneten Fertigungspartner vermittelt. Auch hier kann EBV Start-ups oft wichtige logistische Unterstützung bieten, wie z. B. die Organisation von Software-Upgrades oder die Auslagerung von Plattform-, Server- oder Cloud-Diensten.

Auch in Europa bietet das IoT smarten Start-ups eine gute Gelegenheit, ihre Ideen zum Leben zu erwecken, unter anderem (aber nicht ausschließlich) in den Bereichen Accessoires, Personal Healthcare, Sensoren und Detektoren für Gesundheit und Fitness. EBV in Zentraleuropa hat ein Team von sieben Personen, die sich ausschließlich mit Start-ups befassen und im Jahr 2014 400 gute Kunden identifiziert haben.

Halbleiter (auch) für Nischenmärkte

Manchmal gibt es für einen bestimmten Markt oder gewünschtes Design keine geeigneten Halbleiter. Einer der Gründe könnte die Tatsache sein, dass sich dieser Markt zu schnell bewegt oder ändert; es kann aber auch sein, dass klassische Halbleiterhersteller einen Markt oder ein Anwendungsfeld als unattraktiv wahrnehmen. EBV Elektronik ist in seinem Programm EBVchips in der Lage, relativ schnell eine Lösung für bisher nicht abgedeckte Anwendungen zu schaffen. Zwei der unter EBVchips entstehenden Produkte sind keine reinen Halbleiter, sondern Funkmodule, bekannt als Vesta und Maia, für spezielle Anwendungen. Vesta und Maia bieten Entwicklern eine Plattform, mit der sie relativ schnell ein softwarekonfigurierbares, internetfähiges Produkt auf den Markt bringen können. Während Vesta ein Sub-GHz-Modul für IP500-Mesh-Netzwerke ist, ist Maia ein Sub-GHz-Modul, das EBV mit M-Bus- und OMS-zertifizierten Batterien versorgt.

Sensortechnologie und geringer Stromverbrauch

Sensoren, die den Status Quo verschiedener Größen erfassen, sind ein wichtiger Bestandteil des Internets der Dinge. EBV Elektronik ist voll ausgestattet mit einem sehr breiten Spektrum an Sensoren. Eine intelligente Vorverarbeitung der Sensordaten direkt im Sensor ermöglicht eine deutliche Reduzierung der über die Funkschnittstelle übertragenen Datenmengen. Auf diese Weise wird die Auslastung des genutzten Frequenzbandes reduziert, gleichzeitig wird die zur Übertragung benötigte Leistung reduziert.

Gerade in solchen Fällen, in denen Sensordaten im Feld erfasst, eventuell vorverarbeitet und dann weiter übertragen werden müssen, ist Low-Power-Design oft ein großes Thema. Ein gutes Beispiel hierfür ist ein batteriebetriebener Temperatursensor, der seine Daten über eine Verbindung zu einem Computer übermittelt. Je geringer der Strombedarf zum Schalten ist, desto länger kann die Sensorik ohne Batterienachladung arbeiten und desto geringer sind die Wartungskosten. Vor allem Low-Power-Mikrocontroller von Atmel, Freescale, NXP und STMicroelectronics, die einen sehr stromsparenden Prozessorkern von ARM enthalten, ermöglichen jetzt überraschend lange Akkulaufzeiten.

Aktivatoren

Nach der Datenverarbeitung folgt die Triggersteuerung, daher umfasst das EBV-Programm ein breites Spektrum an Motorcontrollern zur Motorregelung und -steuerung. Auch für smarte Beleuchtung bietet EBV viele Lösungsmöglichkeiten. Intelligente Beleuchtung bedeutet intelligente Beleuchtungslösungen, einschließlich Helligkeits- und Temperatursteuerung.

Industrie 4.0

Der Begriff „Industrie 4.0“ bezeichnet einen hohen Arbeits- und Vernetzungsgrad im produzierenden Bereich. Ein relativ neuer Aspekt in diesem Bereich ist die vorbeugende Wartung: Hier erkennen Sensoren Verschleiß und warnen den Bediener rechtzeitig, bevor es zu einem Einsturz kommt, dass eine Wartung oder der Austausch von Teilen erforderlich ist.

Das Engagement von EBV Elektronik für Industrie 4.0 beschränkt sich nicht mehr nur auf die rein technologische Umsetzung, sondern erstreckt sich auch auf die Beantwortung von Fragen wie „Wie muss ich damit arbeiten? Angedeutet? Wer sind die Schauspieler? Welche Auswirkungen hat es? Daher besteht die Herausforderung für EBV darin, die Gespräche mit seinen Kunden auf ein höheres Niveau zu heben und ihnen bei der Anpassung ihrer Prozesse zu helfen, indem sie die Produktberatung um das kaufmännische Element ergänzen.

neue Anwendungen

Auch in den Bereichen Hausautomation und vernetztes Fahrzeug ergeben sich neue Möglichkeiten. In einem Haus beispielsweise könnten die meisten Lichtschalter mit Sensoren ausgestattet werden, wenn die Sensoren erkennen könnten, wo sich Personen aufhalten. Diese Sensoren bieten auch eine Wertdateneingabe für eine effiziente Heizungssteuerung. Gleichzeitig gehen die deutschen Fahrzeughersteller davon aus, dass bis 2020 mindestens jeder zweite Neuwagen ein Connected Vehicle sein wird, also Fahrzeuge mit permanenter Internetverbindung.

Im medizinischen Bereich ermöglicht das IoT neue Wege der Patientenüberwachung. Über entsprechende Sensoren am Körper des Patienten und ein Smartphone in der Hosentasche können bestimmte Vitalparameter des täglichen Lebens kontinuierlich überwacht werden, ohne jeden Tag im Krankenhaus sein oder einen Arzt aufsuchen zu müssen. In solchen Anwendungen bietet das IoT nicht nur eine deutlich höhere Lebensqualität, sondern senkt gleichzeitig auch die Behandlungskosten, sodass die Verbesserung der Lebensqualität auch aus rein medizinischer Sicht interessant ist. Dieses Zeit-Patientenüberwachungssystem verwendet hauptsächlich BLE und Wi-Fi für die Datenübertragung.

IoT@EBV

Während EBV Elektronik seinen Kunden den notwendigen technischen Support in Bezug auf das IoT bietet, geht dieser Support auch über die rein technischen Aspekte hinaus. Das beginnt bei der Information über die Möglichkeiten des IoT, geht über Fachseminare mit konkreten Herstellern zu Anwendungen oder vertikalen Märkten und reicht bis hin zu Beratungsleistungen, die unter Umständen sogar zu einer radikalen Überarbeitung des Geschäftsmodells führen können. So hat beispielsweise ein Kunde von EBV zuvor Kompressoren entwickelt und hergestellt, verkauft nun aber Druckluft als Dienstleistung: Anstatt seinen Kunden eine Maschine zu verkaufen, versorgt er seine Kunden nun mit permanent verfügbarer Luft in definierter Qualität und Spezifikation. Durch die Nutzung der oben erwähnten vorausschauenden Wartung im Kontext des IoT und der daraus resultierenden Zuverlässigkeit durch das Angebot einer Dienstleistung kann dieser Kunde nun viel mehr Wert schaffen. Natürlich bestimmen EBV-Kunden ihre Geschäftsmodelle selbst, aber mit den richtigen Fragen können EBV-Experten interessante Diskussionen zu relevanten Punkten anregen.

Obwohl das Kerngeschäft von EBV Elektronik eindeutig die Halbleiterdistribution ist, investiert das Unternehmen seit einiger Zeit auch in Softwareunterstützung. Dies bedeutet, dass sich ein EBV-Mitarbeiter in Vollzeit der Recherche und Qualifizierung der Software potenzieller und bestehender Partner widmet, sodass EBV qualifizierte Drittanbieter engagieren kann, um die schnellstmögliche Implementierung der Kundenlösung zu ermöglichen. EBV Elektronik hat bereits rund 20 Unternehmen zertifiziert, deren Software speziell für IoT-Anwendungen angepasst ist. Das Spektrum reicht von Engineering-Dienstleistern über Softwarehäuser bis hin zu Cloud-Partnern.

Sicherheit

Datensicherheit ist ein sensibles, aber sehr wichtiges Thema. EBV sensibilisiert seine Kunden für dieses Thema mit Fragen wie „Wurden Ihre Produkte schon kopiert?“.

Bei einer Konkurrenzanalyse stellte einer unserer Kunden fest, dass ein bestimmtes Gerät trotz anderer äußerer Erscheinung eine exakte Kopie des eigenen Produkts war.

Welches Risiko besteht, dass Personen auf die Daten zugreifen, sie manipulieren oder Personal durchlaufen, das berechtigt ist, auf die Daten zuzugreifen und darauf zu reagieren?

Die Nachfrage nach Sicherheits- und Identifikationsprodukten beschleunigt sich derzeit massiv: Während EBV bis vor etwa einem Jahr nur drei bis vier Anfragen pro Jahr zu Identifikations- und Sicherheitslösungen erhielt, werden derzeit zwischen 15 und 20 Beratungen pro Monat durchgeführt.

In Sachen Identifikation und Sicherheit hat EBV alle Marktführer unter den Anwendern seiner Produktlinie, darunter die Hersteller Atmel, Infineon, NXP und ST. Je nach Anwendung kann schon eine kleine Mikrokomponente große Wirkung haben und manchmal werden auch komplette Sicherheitslösungen mit Schlüsselverwaltung etc. benötigt. Auch in diesem Bereich arbeitet EBV mit entsprechenden Partnern wie dem Fraunhofer-Institut für Angewandte und Integrierte Sicherheit (Fraunhofer AISEC) in Garching bei München zusammen.

EBV FAEs verfügen über ein spezielles Sicherheitstraining und helfen Entwicklern, potenzielle Gefahren zu erkennen und mit den entsprechenden Problemen zu arbeiten. Da nur sehr wenige mittelständische Unternehmen über die Ressourcen verfügen, eine eigene sichere Serverinfrastruktur aufzubauen, ist die Zusammenarbeit mit den richtigen Spezialisten auf diesem Gebiet unerlässlich, um den langfristigen Erfolg und das Überleben des Unternehmens zu gewährleisten.