Executive Circle. Smart World. Embedded Systems, das Internet der Dinge und die Big-Data-Story

Transkript

1 Executive Circle Smart World Embedded Systems, das Internet der Dinge und die Big-Data-Story

2 Schöne, neue, kluge Welt? Herausforderungen und Chancen des vernetzten Lebens Prof. Dr. Jakob Rehof Fraunhofer Institut für Software- und Systemtechnik (ISST)

3 Dreiklang: Embedded, Internet der Dinge, Big Data Eine sehr richtige, deutsche Ausprägung Produktion Logistik High-tech Engineering und überall ist Software 3

4 Worum geht es? Gegenseitige Beschleunigung im Dreiklang Embedded geht in Richtung CPS (Cyber-Physikalische Systeme) CPS = Dinge + Embedded + Vernetzung + Intelligenz Internet der Dinge ist im Prinzip grenzlose Vernetzung von Dingen o Einbindung des Körpers in das Netz (u.a. Sensorik, Aktorik) o Damit globale, übergreifende Integrationsplattform für CPS Big Data bei Datenverarbeitung gab es schon, aber neu sind: o Neue Datenquellen durch u.a. Vernetzung (z.b. online Media, Sensorik) o Neue Geschäftsmodelle (z.b. Cloud und SaaS) o Neue Technologie (z.b. Machine Learning, Data Mining) 4

5 Was kann das bedeuten? Das intelligente Kühlschrank weiß, was Sie jetzt kaufen müssen Der intelligente Ofen holt das Rezept aus dem Netz und kocht Der intelligente Rasenmäher mäht den Rasen selbst Das haben wir schon! Die Heizungsanlage wird gehackt ( der Herzschrittmacher?) Dronen überwachen Anlagen, um Graffiti zu verhindern (oder um?) Der 3-D Drucker druckt eine Waffe aus dem Netz Das haben wir eigentlich auch schon! Selbstorganisierende Softwaresysteme, emergente Systeme? Selbstorganisierende Roboter und Nanobots? Integration der Dinge im Menschen? AI? The Singularity (2045, Kurzweil)? 5

6 Fraunhofer Gesellschaft Flächendeckende Lösungen Fraunhofer-Verbünde Fraunhofer-Allianzen Märkte von Übermorgen 6

7 Fraunhofer-Umgebung Ruhr Logistik Softwaretechnik - Mikroelektronik Itzehoe Lübeck Rostock Logistik Softwaretechnik Bremerhaven Hamburg Oldenburg Bremen Hannover Potsdam Berlin Teltow Braunschweig Magdeburg Cottbus Oberhausen Paderborn Halle Dortmund Schkopau Leipzig Duisburg Kassel Leuna Schmallenberg Dresden St. Augustin Erfurt Jena Aachen Freiberg Euskirchen Gießen Chemnitz Wachtberg Ilmenau Mikroelektronik Darmstadt Würzburg Bayreuth Erlangen Bronnbach St. Ingbert Kaiserslautern Fürth Nürnberg Saarbrücken Karlsruhe Pfinztal Ettlingen Stuttgart Straubing Freising Freiburg Augsburg Garching München Oberpfaffenhofen Kandern Prien Efringen- Holzkirchen Kirchen 7

8 Big Data Trend oder Hype? 8

9 Auch andere haben den Zusammenhang entdeckt Es gibt Wettbewerb Looking to Industry for the Next Digital Disruption William Ruh, a vice president at General Electric, and Sharoda Paul, an expert in social computing. NY Times, November 23, 2012 Ms. Paul is one of more than 250 engineers recruited in the last year and a half to G.E. s new software center here, in the East Bay of San Francisco. The company plans to increase that work force of computer scientists and software developers to 400, and to invest $1 billion in the center by The buildup is part of G.E s big bet on what it calls the industrial Internet bringing digital intelligence to the physical world of industry as never before. 9

10 Eine vierte industrielle Revolution? Industrie 4.0 (BMBF) 18.Cen. 19.Cen. 20.Cen. 21.Cen. Mechanisierung Elektrifizierung Arbeitsteilung Automation Cyber Physical Systems Das Maß der Dezentralisierung & Selbstorganisation wächst mit der Komplexität der Systeme! 1. Einführung mechanischer Produktionsanlagen 1712 Erfindung der Dampfmaschine 1784 Erfindung mechanischer Webstuhl (E. Cartwright) 2. Arbeitsteilige Massenproduktion und Elektrizität 1840 Telegraphie und ab ca Telefonie 1920er Taylorismus 3. Automatisierung von Produktionsprozessen 1971 erster Mikrocomputer (Altair 8800) 1975 Microsoft, 1976 Apple I 4. Cyber Physical Systems & Internet der Dinge Das Internet der Dinge, Dienste & Daten wird zur prägenden Infrastruktur für die nächste industrielle Revolution. [H.Kagermann]* *Henning Kagermann Zukunftskongress Logistik, Dortmund

11 Softwaretechnik und die physikalische Welt Virtualisierung am Beispiel der Logistik Ausgehend von einem hohen Abstraktionsgrad bzw. einer globalen Betrachtung zunehmende Konkretisierung von oben nach unten ; ein Gesamtproblem wird in Teilprobleme aufgeteilt, diese evtl. in weitere Teilprobleme etc. Modularisierung Zunächst werden abgegrenzte, detaillierte Teilprobleme gelöst, mit deren Hilfe dann größere, darüber liegende Probleme etc. Die einzelnen Teillösungen werden von unten nach oben zusammengesetzt, bis das Gesamtproblem gelöst ist. Dezentralisierung 11

12 Einige zahlen die auch die Logistik bewegen E-Commerce Umsatz (Mrd. ) Gesamtumsatz vs. Online-Umsatz(Mrd. ) Nutzung von Social Media (Fortune Top 100 [%]) 12

13 Internet der Dinge und Dienste Beispiel LogisticsMall: Softwaretechnik und Logistik Eine Shopping-Mall für IT-Dienste 13

14 Beispiel: Supply Chain Management + ecommerce Verbraucher Zulieferer Produkthersteller Distributor Lager Spediteur ERP ERP SCM ERP Shop WMS TMS WMS TMS WMS TMS

15 Beispiel: Prozess- und IT-Integration für den Spediteur ERP SCM WMS TMS Spediteur

16 Internet der Dinge und Cloud Hypothese: Ohne Cloud keine 4. industrielle Revolution RECHENZENTRUM BOCHOLT VERTEILZENTRUM DUISBURG Die Komplexität und Rigidität des klassischen Supply Chain Management steht der Notwendigkeit zur Flexibilisierung diametral entgegen. Es wird ein Wandel vom Prozess zum Service erfolgen. Das klassische Supply Chain Management wandelt sich zu einer serviceorientierten «Logistics on Demand» Der Wandel vom Prozess zum Service folgt damit dem Paradigma der dezentralen Entscheidung. Das klassische Prozessmanagement wird in die Logistics Cloud migrieren. Logistik erbringt in Zukunft «hybride» Dienstleistung. Sie verbindet Transport, Planung, Organisation, Steuerung mit IT- und Wissensmanagement. Aus Prozessen werden Logistics & IT Services (LIS) Bilder und Betreiber: WM Group Die Logistics Mall ist ein assoziiertes Projekt des EffizienzClusters LogistikRuhr, gefördert durch:

17 Das Internet der Dinge CPS inbin - der Behälterschwarm Internet der Dinge, Embedded und Cloud Energy storage Each μw is saved. Self-discharge < 2% p.a. 7,000 telegrams without recharging Self supporter 400Lux of an energy-saving bulp are enough to supply The inbin knows where it is Infrared tracking systems provides for clear position. (inverted light barrier - Patent pending) Graphic display High-resolution communication 2D barcodes, text, graphics Keyboard water resistant maintenance-free Folie 17 Safe as a bank separated 256 Bit crypto core asymmetric encryption Fraunhofer IML The inbin is communicative 433 MHz, 868 MHz, 2,4 GHz spontaneous networking ipv6, 6LoWPAN The inbin thinks 32 Bit μprocessor up 256K RAM inbin ist ein assoziiertes Projekt des EffizienzClusters LogistikRuhr

18 E-Healtcare und Hospital Engineering business drivers Enhanced division of labor/ concentration Process optimization in HS self-responsible (Out)Sourcing patients Wellness Prevention personalized Medicine mixed care conzepts networking Pharma / Medicine Technology enablers Networked Infrastructures Record systems (EFA, EPA, EPFA) Portals / Apps Integration Medical technology Telemedicine Social Media Health Provider Health Cloud Sensors / AAL Big Data Analysis fields of activity infrastructures electronic case records platform for telemedical services processes Hosp. Eng. Ambient Assisted Living

19 Informationslogistik Beispiele E-Health und Hospital Engineering Patient routing from the emergency car Mobile operation theatre Traceability Process optimization Patientensicherheit Documentation

20 Wird alles gut? Hauptfragen 20

21 Nutzung (Steuerung, Embedded) Das technologische Potenzial ist enorm Mit heutiger Technologie ist viel mehr möglich, als was wir tun Software-Plattformen: o o o Vernetzung braucht Interoperabilität und Integration Big Data braucht Datenintegration Anwendungsinnovation braucht Softwareproduktionstechnik Entstehung (Big Data, Sensorik) Drei Dimensionen der Informationslogistik 21

22 Danke für die Aufmerksamkeit! 22

23 Executive Circle Smart World Embedded Systems, das Internet der Dinge und die Big-Data-Story