Qualifikationsentwicklungen durch das Internet der Dinge

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1 Qualifikationen erkennen Berufe gestalten Herausgegeben von Hans-Jörg Bullinger Qualifikationsentwicklungen durch das Internet der Dinge Trends in Logistik, Industrie und Smart House Lothar Abicht, Georg Spöttl (Hg.)

2 Qualifikationen erkennen Berufe gestalten Herausgegeben von Hans-Jörg Bullinger Qualifikationsentwicklungen durch das Internet der Dinge Trends in Logistik, Industrie und Smart House Lothar Abicht, Georg Spöttl (Hg.)

3 Im FreQueNz-Netzwerk sind die Aktivitäten der Initiative zur Früherkennung von Qualifikationserfordernissen des Bundesministeriums für Bildung und Forschung verknüpft. Das Ziel der Initiative besteht darin, neue oder veränderte Qualifikationsanforderungen möglichst früh zu ermitteln, um Verantwortlichen in Berufsbildungspolitik und Berufsbildungspraxis eine Basis für zukunftsorientierte Entscheidungen an die Hand zu geben. Die Buchreihe Qualifikationen erkennen Berufe gestalten und die Projekte im Rahmen der Initiative Früherkennung von Qualifikationserfordernissen werden vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. W. Bertelsmann Verlag GmbH & Co. KG Bielefeld 2012 Gesamtherstellung: W. Bertelsmann Verlag, Bielefeld wbv.de Coverlayout: lok. design division, Bielefeld Bestell Nr.: ISBN: (Print) ISBN: (E-Book) Printed in Germany Das Werk einschließlich seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlags unzulässig und strafbar. Insbesondere darf kein Teil dieses Werkes ohne vorherige schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form (unter Verwendung elektronischer Systeme oder als Ausdruck, Fotokopie oder unter Nutzung eines anderen Vervielfältigungsverfahrens) über den persönlichen Gebrauch hinaus verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden. Für alle in diesem Werk verwendeten Warennamen sowie Firmen- und Markenbezeichnungen können Schutzrechte bestehen, auch wenn diese nicht als solche gekennzeichnet sind. Deren Verwendung in diesem Werk berechtigt nicht zu der Annahme, dass diese frei verfügbar seien. Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar.

4 Eine vom Hersteller ihres Garagentoröffners geht ein. Sie hatte die Bedienungsanleitung verloren und nach Hilfe gefragt. Die Firma hat ihr eine neue Bedienungsanleitung und etwas Unerwartetes gesendet eine Möglichkeit, die alte Anleitung zu finden. Der Nachricht entsprechend kann sie einen Code in den Toröffner eingeben, und die verlorene Anleitung wird sich finden. In der Garage folgt sie einem Signalton bis dorthin, wo die ölbefleckte Anleitung hinter ein paar Kisten gefallen war. Und tatsächlich ist da das vom Hersteller am Umschlag angebrachte winzige Etikett [ ] 1 Mark Weiser, 1991 Vorwort Das obige Zitat stammt aus dem 1991 in der Zeitschrift Scientific American erschienenen Artikel The Computer for the 21st Century. Darin formulierte Mark Weiser die bisher erstaunlich treffenden Zukunftsvorstellungen seiner Forschungsgruppe am Xerox Palo Alto Research Center (PARC) hinsichtlich des Ubiquitous Computing : der Allgegenwart von Informationstechnologien durch drahtlose Vernetzung von Computern, Sensoren und anderen Objekten, wie etwa mit Infor - mations- und Kommunikationshardware ausgestatteten Bedienungsanleitungen. Von den mit dem Ubiquitous Computing verwandten Konzepten, wie beispielsweise Ambient Intelligence, wird unter anderem in Deutschland das Internet der Dinge als besonders zukunftsträchtiges Technologiefeld eingeschätzt. Es zielt auf die Verbreitung von selbstständig kommunikationsfähigen Infrastrukturen durch drahtlose Vernetzung von Objekten (Dingen), mobilen Geräten und bestehenden Netzwerken, wie dem Internet. 1 Weiser, Mark: The Computer for the 21st Century. In: Scientific American (September 1991), S. 102 (eigene Über - setzung) Vorwort 3

5 Das Internet der Dinge ist das zweite Themenfeld der neu gestalteten Initiative zur Früherkennung von Qualifikationserfordernissen des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF), aus dem Forschungsergebnisse in der Buchreihe Qualifikationen erkennen Berufe gestalten veröffentlicht werden. Das Ziel der Initiative, deren Aktivitäten im FreQueNz-Netzwerk verknüpft sind, besteht darin, neue Qualifikationsanforderungen möglichst früh zu ermitteln und in den berufsbildungspolitischen Gestaltungsprozess einzubringen. Die vernetzte Bedienungsanleitung weist unter anderem auf ein Anwendungsfeld des Internet der Dinge hin, das als Smart House bezeichnet wird. Gemeint sind Gebäude, die mit vernetzten Technologien ausgestattet sind, die einen (teil-)autonomen Gebäudebetrieb ermöglichen. Hier kann die Technik, über Komfort und Sicherheit hinaus, vor allem dem altersgerechten Wohnen und der Steigerung der Energieeffizienz dienen. Wie aus dem Beitrag über Qualifikationsprofile im Smart House hervorgeht, zeigen die Ergebnisse des zugrunde liegenden Forschungs - projektes, dass in diesem Bereich ein breiter werdender Bedarf nach bestimmten neuen Qualifikationsprofilen besteht. Zwei weitere Beiträge beinhalten ausführliche Darstellungen der Ergebnisse zweier Forschungsprojekte über Qualifikationsentwicklungen durch das Internet der Dinge in den Anwendungsfeldern Logistik und industrielle Produktion. Wie auch im einführenden Beitrag dieses Bandes hervorgehoben wird, wird die Technik in Systemen wie dem Internet der Dinge zum Mitentscheider. Dieser Sachverhalt verändert das Verhältnis zwischen Mensch und Technik grundlegend und hat unter anderem starke Auswirkungen auf Qualifikationsentwicklungen. Gerade anhand der Felder Logistik und industrielle Produktion lässt sich allerdings erläutern, dass die betreffenden Qualifikationsentwicklungen stark davon abhängen, ob die Gestaltung der Schnittstelle zwischen Mensch und Technik einer Automatisierungs - strategie oder einem Weg folgt, bei dem die Technik als Unterstützungsinstrument dient. Mit dem Weg, bei dem die Technik zur Unterstützung genutzt wird, lassen sich die Qualifikationspotenziale auch der Mitarbeiter unterhalb der oberen Qualifikationsebene besser erschließen, und es kann eine höhere betriebliche Flexibilität erreicht werden. So zeigt sich auch im Zusammenhang mit dem Internet der Dinge, dass Qualifikationsentwicklungen nicht nur gestaltbar, sondern gestaltungsbedürftig sind. Hans-Jörg Bullinger 4 Vorwort

6 Inhalt Bernd Dworschak/Helmut Zaiser/Leif Brand/Lars Windelband Qualifikationsentwicklungen durch das Internet der Dinge und dessen Umsetzung in der Praxis Lothar Abicht/Leif Brand/Sirkka Freigang/Henriette Freikamp/ Andreas Hoffknecht Trends und Qualifikationsprofile durch das Internet der Dinge im Bereich Smart House Lars Windelband/Claudia Fenzl/Felix Hunecker/Tamara Riehle/ Georg Spöttl/Helge Städtler/Karl Hribernik/Klaus-Dieter Thoben Qualifikationsentwicklungen durch das Internet der Dinge in der Logistik Beate Zeller/Claudia Achtenhagen/Silke Föst Qualifikationsentwicklungen durch das Internet der Dinge in der industriellen Produktion Inhalt 5

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8 Qualifikationsentwicklungen durch das Internet der Dinge und dessen Umsetzung in der Praxis Bernd Dworschak/Helmut Zaiser/Leif Brand/Lars Windelband Im Zuge der fortschreitenden Durchdringung der unterschiedlichen Lebensbereiche durch Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) spielen seit etwa zehn bis fünfzehn Jahren ähnliche Entwicklungen und Konzepte eine zunehmende Rolle, zu denen Ubiquitous Computing, Pervasive Computing, Ambient Intelligence oder das Internet der Dinge gehören. Das prägende Konzept des Ubiquitous Computing geht auf eine Forschungsgruppe um Mark Weiser am Xerox Palo Alto Research Center (PARC) zurück und wurde zu Beginn der 1990er-Jahre als allgemein gefasstes, bisher recht zutreffendes Zukunftsbild formuliert. Es antizipiert die bisher eingetretene und weiter gehende Entwicklung der Ubiquität bzw. Allgegenwärtigkeit von Informationstechnologien und Com - puter leistung durch die drahtlose Vernetzung von Computern, Sensoren, Steuerungselementen und weiteren Objekten, einschließlich Alltagsgegenständen. Entscheidend für diese Vernetzung ist die gegebene Möglichkeit der Einbettung von Sensoren, Mikroprozessoren und weiterer, immer kleinerer Informations- und Kommunikationshardware in die Objekte. Sowohl mit eingebetteten als auch außerhalb der Objekte befindlichen Sensoren kann die Umgebung der Objekte erfasst werden. Durch die Verbindung der Sensoren mit der eingebetteten Informations- und Kommuni ka tions hardware können die Objekte ihre Umgebung wahrnehmen. Die vernetzten Systeme aus Informations- und Kommunikationshardware, Sensoren und Objekten können Informationen über die Umgebung sammeln, automatisch agieren und sich dem jeweiligen Kontext anpassen ( Kontextsensitivität ). Mit Informationsverarbeitungs- und Informa tions weitergabe - hard ware ausgestattete Systeme können wiederkehrende Aufgaben erkennen und selbstständig bestimmte Reaktionen initiieren, d. h. autonom handeln. Die skizzierten Merkmale Autonomie, Kontextsensitivität, Einbettung und Vernetzung kennzeichnen nicht nur das Ubiquitous Computing, sondern auch die Qualifikationsentwicklungen durch das Internet der Dinge und dessen Umsetzung in der Praxis 7

9 anderen zuvor genannten Konzepte Internet der Dinge, Ambient Intelligence und Pervasive Computing. Ein weiteres gemeinsames Merkmal der Konzepte ist Mobilität bzw. Beweglichkeit, z. B. in Form drahtloser, beweglicher Zugangsmedien und Endgeräte. Dieses Merkmal spielt vor allem beim Pervasive Computing eine Rolle, das auf ein an E-Commerce-Szenarien und webbasierten Geschäftsprozessen orientiertes Projekt zurückgeht, das Mitte der 1990er-Jahre von IBM durchgeführt wurde. Mobilität bzw. Beweglichkeit verlangt Energieautarkie, d. h., die vernetzten Systeme sollten möglichst unabhängig von einer stationären Energieversorgung sein. Am Übergang zum neuen Jahrtausend nahm die Information Society Technologies Group (ISTAG) der Europäischen Kommission den (hauptsächlich von ihrem Vorsitzenden Emile Aarts von Philips Research vorgeprägten) Begriff der Ambient Intelligence auf. Dieses Konzept geht hinsichtlich Nutzung und Anwendung über das Computing hinaus und zielt auf unterschiedliche gesellschaftliche Bereiche. So beinhaltet Ambient Intelligence unter anderem das Ambient Assisted Living (AAL). Darunter fällt z. B. die mit Informatisierung und künstlicher Intelligenz verbundene Unterstützung von Menschen in ihrem häuslichen Wohnumfeld oder in den Bereichen Gesundheit und Pflege. Im Vergleich mit Ubiquitous Compu - ting ist Ambient Intelligence ein programmatischeres Konzept, das mit der Durchdringung der Gesellschaft durch Informationstechnologie und künstliche Intelligenz hohe Erwartungen hinsichtlich positiver Wirkungen für Wirtschaft und Gesellschaft verbindet. In den Jahren 2002 bis 2006 bildete Ambient Intelligence einen Schwerpunkt in den EU-Forschungsrahmenprogrammen. Abgesehen vom Ambient Assisted Living (AAL), fand das Ambient-Intel li - gence -Konzept in Deutschland eine schwächere Aufnahme als das mit Internet der Dinge bezeichnete Konzept. Das Internet der Dinge zielt auf eine starke Verbreitung von selbstständig kommunikationsfähigen Infrastrukturen durch die drahtlose Vernetzung von Objekten (Dingen), mobilen Geräten und bestehenden (auch digitalen) Netzwerken (wie z. B. dem Internet). Im Gegensatz zum Ambient Intelligence -Konzept beschränkt es sich eher auf für den Wirtschaftsbereich relevante Anwendungen. Zusammen mit der Bio- und Nanotechnologie, den Infor - mations- und Kommunikationstechnologien im Allgemeinen sowie den Energieund Umwelttechnologien wird das Internet der Dinge diesbezüglich unter anderem in Deutschland als besonders zukunftsträchtiges Technologiefeld eingeschätzt. Die aussichtsreichsten Anwendungsperspektiven werden derzeit in den Bereichen Logistik und Handel, industrielle Produktion, Gesundheit, Smart House sowie bei der Verkehrslenkung gesehen (zu den Konzepten und Begriffen vgl. Friedewald et al. 2009, S ). 8 Bernd Dworschak/Helmut Zaiser/Leif Brand/Lars Windelband

10 Bei den nachfolgenden Beiträgen dieses Sammelbandes handelt es sich um Darstellungen der Ergebnisse von drei Studien bzw. Forschungsprojekten über gegenwärtige und künftige Qualifikationsanforderungen durch das Internet der Dinge in den Feldern Logistik, industrielle Produktion und Smart House, die von jeweils zwei Forschungsinstituten gemeinsam durchgeführt wurden. 1 Diese Projekte wurden im Rahmen der Initiative zur Früherkennung von Qualifikationserfordernissen des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert, deren Aktivitäten im FreQueNz-Netzwerk verknüpft sind. Ein zentrales Element des Netzwerks ist die Vernetzungsstelle am Fraunhofer IAO. Das Hauptziel der Initiative besteht darin, solche neuen oder veränderten Qualifikationsanforderungen an Fachkräfte auf der mittleren Qualifikationsebene möglichst früh zu ermitteln, die in den nächsten drei bis fünf Jahren in der Breite relevant werden könnten. Mit Erwerbspersonen auf der mittleren Qualifikationsebene sind in der BMBF-Früherkennung vor allem Fachkräfte mit Abschlüssen bundesweit staatlich anerkannter Ausbildungsberufe und mit Weiterbildungsabschlüssen (wie bspw. Meister oder Techniker) gemeint. Auch wenn sich wie oben sagen lässt, dass das Internet der Dinge auf die Verbreitung von selbstständig kommunikationsfähigen Infrastrukturen durch die Vernetzung von Objekten, mobilen Geräten und bestehenden Netzwerken abzielt, so gibt es dennoch keine allgemein anerkannte Definition. Im Zuge einer weiter gehenden begrifflich-konzeptionellen Erfassung des Internet der Dinge verstän - digten sich die projektdurchführenden Institute und die FreQueNz-Vernetzungsstelle auf eine Arbeitsumschreibung, die mit Vernetzung und Autonomie zwei der oben skizzierten Merkmale als zentral hervorhebt: Im Internet der Dinge agieren informationstechnisch vernetzte Gegenstände sowohl untereinander als auch mit Steuerungssystemen und anderen Netzwerken, was eine autonome Steuerung von Prozessen ermöglicht. Im Blick auf die weiter gehende konzeptionelle Erfassung ist wichtig, dass das Internet der Dinge (im weiteren: IdD) keine eigenständige, geschlossene Technologie darstellt. Vielmehr ist das IdD abhängig von der Entwicklung zahlreicher unterschiedlicher Technologien und deren Konvergenz, d. h. davon, inwieweit diese 1 Das Projekt zum Bereich Smart House wurde vom Institut für Strukturpolitik und Wirtschaftsförderung (isw) und von Zukünftige Technologien Consulting der VDI Technologiezentrum GmbH (ZTC), das Logistik- Projekt vom Institut Technik und Bildung (ITB) und dem Bremer Institut für Produktion und Logistik (BIBA), das Projekt zum Bereich industrielle Produktion vom Forschungsinstitut Betriebliche Bildung (f-bb) und dem Institut für Mikro- und Informationstechnik der Hahn-Schickard-Gesellschaft (HSG IMIT) durchgeführt. Die Abschlussberichte Abicht et al. (2010), Windelband et al. (2010), Zeller et al. (2010) stehen unter www. frequenz.net > Projektergebnisse oder den im Literaturverzeichnis angegebenen Direktlinks zur Verfügung. Qualifikationsentwicklungen durch das Internet der Dinge und dessen Umsetzung in der Praxis 9

11 Technologien entwicklungsbezogen zusammenwachsen, vernetzt werden und inter - agieren können, um autonomes Handeln von IdD-Systemen zu erreichen (vgl. Brand et al. 2009, S ). In den weiteren Teilen des Beitrages werden deshalb zuerst die für das IdD relevanten Technologien kurz skizziert, wobei sich während der Durchführung der Projekte die Frage als wichtig herausstellte, in welchem Grade die vorhandenen Technologien tatsächlich praktisch umgesetzt werden. Daher erfolgt anschließend eine Einschätzung des technologischen Umsetzungsgrades; zunächst für jene Unternehmen, die in den beiden Projekten zu den Anwendungsfeldern Logistik und industrielle Produktion untersucht wurden, anhand eines Instrumentes bzw. Schemas, das drei technologische Ausprägungsstufen umfasst. Im Anschluss kann erläutert werden, wie Qualifikationsentwicklungen durch das IdD von der Gestal - tung der Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine bzw. Mensch und IdD- System abhängen. Es wird hergeleitet, dass Qualifikationsentwicklungen und der Anteil der mittleren Qualifikationsebene an den Belegschaften davon abhängen, inwieweit die Gestal - tung der Mensch-Maschine-Schnittstelle eher einer Automatisierungsstrategie oder einem Szenario folgt, bei dem das technische System eher als Assistenzsystem oder Unterstützungsinstrument dient. Diese Aussage beruht auf Ergebnissen des Logistikprojektes. Es erscheint jedoch plausibel, dass die Aussage auf den Bereich der industriellen Produktion übertragen werden kann, auch wenn dies noch zu prüfen wäre. Danach erfolgt die Einschätzung des Umsetzungsgrades von IdD-Technologien und eine Zusammenfassung von Qualifikationsanforderungen im Bereich Smart House. Mit Smart House sind hier Gebäude gemeint, die mit Technologien ausgestattet sind, die einen (teil-)autonomen Gebäudebetrieb ermöglichen und bei denen verschiedene gebäudetechnische Anwendungsfelder informationstechnisch vernetzt sind. Im Schlussteil wird zusammenfassend dargestellt, dass die Umsetzung des IdD im Smart-House -Bereich wohl weiter fortgeschritten ist als in der Logistik und industriellen Produktion. Obwohl der Entwicklung des IdD als Technologiefeld die angesprochene hohe Bedeutung zugeschrieben wird, ist jedoch festzustellen, dass die Umsetzung im Allgemeinen noch eher gering erscheint. In Bereichen wie Logistik und Produktion hängt die Qualifikationsentwicklung von der noch ziemlich offenen weiteren Entwicklung und Organisation des Einsatzes des IdD ab. Es wird deutlich, dass auch Qualifikationsentwicklungen durch das IdD nicht determiniert, 10 Bernd Dworschak/Helmut Zaiser/Leif Brand/Lars Windelband

12 sondern gestaltbar sind. Dies sollte bei der Berufsbildung und Qualifizierung be - rück sichtigt und weiter erforscht werden. Technologien des Internet der Dinge Das IdD ist keine eigenständige, geschlossene Technologie, sondern abhängig von der Entwicklung zahlreicher unterschiedlicher Technologien und deren Konvergenz, d. h. davon, inwieweit diese Technologien in ihrer Entwicklung zusammenwachsen, vernetzt werden und interagieren können, um autonomes Handeln von IdD-Systemen zu erreichen. Die technologische Grundlage des IdD bildet die Ausstattung von Gegenständen (Dingen) und Räumen mit Technologien zur Umgebungswahrnehmung, Datenspeicherung, Kommunikation und zum autonomen Handeln. Zu den für das IdD besonders relevanten Technologien gehört die Radiofrequenzidentifikation (RFID). RFID-Systeme lesen Daten berührungslos und ohne Sichtkontakt. Sie bestehen aus einem Lesegerät und Transponder bzw. Tag, d. h. einem Chip mit Antenne. Dieser ermöglicht eine eindeutige Identifikation des Gegenstandes, auf dem er angebracht ist. RFID führt so z. B. zu einer genauen Nachvollziehbarkeit des Weges einzelner (Teil-)Produkte und zu Kostensenkungen, z. B. bei der Lagerhaltung. Es ist möglich, RFID-Systeme mit Sensorik zu kombinieren, die gegebenenfalls mit Rechenkapazitäten in Produkte eingebettet sein kann. Sensordaten können über RFID-Systeme automatisch aktualisiert werden, was z. B. die laufende Kontrolle einer Kühlkette erlaubt. Zur Überwachung von Systemen oder Abläufen werden unterschiedliche Sensoren zu Sensornetzwerken zusammengefasst. Die Anforderungen bezüglich Mobilität bzw. Beweglichkeit verlangen eine drahtlose, funkbasierte Informationsübertragung. Ebenso sind Technologien für eine drahtlose Energieversorgung notwendig. Heute werden hierzu überwiegend Lithium-Ionen- Akkus verwendet, die jedoch regelmäßig aufgeladen werden müssen. Daher wird angestrebt, IdD-Komponenten energieautark zu machen, etwa mit Konzepten, bei denen Objekte Energie aus der Umgebung gewinnen. Diesbezüglich am bekanntesten sind Solarzellen. Weiterhin soll es beispielsweise durch Schwingungs- und Rotationswandler möglich sein, elektrische Energie aus der Bewegungsenergie oder durch Thermowandler aus der Umgebungswärme zu gewinnen. Für die weitere Entwicklung des IdD sind neben den genannten Technologien, die überwiegend zum Informations- und Kommunikationsbereich gehören, unter Qualifikationsentwicklungen durch das Internet der Dinge und dessen Umsetzung in der Praxis 11

13 anderem die Nanotechnologie, Optik/Photonik, Robotik sowie die Mikrosystemtechnik von Bedeutung. Anhand der Organischen Elektronik, bei der sich Elektronik und Materialwissen - schaf ten überschneiden, lässt sich beispielhaft zeigen, dass auch die Umsetzung bzw. Einführung des IdD in den Unternehmen davon abhängen kann, ob bestimmte technologische Produkte oder Verfahren einen entsprechenden Anwendungsreifegrad erreichen. Die Organische Elektronik basiert auf dem Einsatz verschiedener orga - nischer und insbesondere polymerer Materialien, die u. a. als elektrische Leiter oder Halbleiter verwendet werden. Ihr wesentlicher Vorteil besteht in der Anwendbarkeit von Standard-Druckverfahren. Sie repräsentieren die schnells te und kostengünstigste Methode zur Herstellung elektronischer Schal tungen in großer Stückzahl. Mittlerweile können in Rolle-zu-Rolle -Verfahren kilometerlange Folienstreifen mit Schaltungen für RFID-Chips gedruckt werden. Mit Bezug auf die Logistik hängt eine breitere Anwendung von IdD-Systemen von betriebswirtschaftlicher Seite stark von einer Senkung der Produktionskosten von RFID-Chips ab. Wenn beispielsweise das Rolle-zu-Rolle -Verfahren in seiner Entwicklung Marktreife für Breitenmärkte erreicht, könnte dies zu einer wesentlichen Senkung dieser Kosten führen. Zu den weiteren Wissenschafts- und Technologiedisziplinen, die für die Entwicklung des IdD besonders relevant sind, gehören Künstliche Intelligenz (KI) und Computerwissenschaften (zu den Technologien vgl. Brand 2009a; Brand et al. 2009; Windelband et al. 2010, S ). Projekte zu Logistik und industrieller Produktion: Einschätzung der Umsetzung des Internets der Dinge Während der Durchführung der drei FreQueNz-Projekte zum IdD in den Feldern Logistik, industrielle Produktion und Smart House stellte sich nicht nur in Bezug auf Qualifikationsentwicklungen die Frage als wichtig heraus, in welchem Grade die vorhandenen Technologien im jeweiligen Feld tatsächlich praktisch umgesetzt werden. Die Einschätzung dieses Umsetzungsgrades erfolgt anhand eines Instrumentes bzw. Schemas, das die beiden, hier als zentral erachteten Merkmale Vernetzung und Autonomie mit drei technologischen Ausprägungsstufen verbindet, wobei zukünftig weitere Ausprägungsstufen hinzukommen können. 2 Stichworte 2 Dieses Instrument, auf das sich die projektdurchführenden Institute und die FreQueNz-Vernetzungsstelle verständigten, beruht in seinem Kern auf dem im Logistikprojekt entwickelten Instrument (siehe den Beitrag über das Logistikprojekt von Windelband et al. in diesem Band). 12 Bernd Dworschak/Helmut Zaiser/Leif Brand/Lars Windelband

14 zur Beschreibung der drei Ausprägungsstufen in den untersuchten Feldern finden sich in den nachfolgenden Tabellen 1 3. Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, wurden im Logistikprojekt zusätzlich zu Vernetzung und Autonomie noch vier andere Merkmale berücksichtigt. IdD-Technologien lassen sich für zahlreiche Prozesse des Waren- und Bestandsmanage - ments einsetzen, in denen Güter bewegt, erfasst und lokalisiert werden müssen, und können für die Logistik erhebliche Vorteile bieten. So lassen sich Such- und Erfassungsvorgänge von Gütern und Transportbehältern verkürzen. Es werden kontinuierliche Datenabgleiche möglich, die für eine hohe Aktualität der Informa - tionen sorgen. Ausprägungs- Merkmal stufe Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Vernetzung Autonomie Informationen werden manuell ausgelesen, Kommunikation passiv Info-Aufnahme und -Speicherung (z. B. RFID) System kommuniziert bei bestimmtem Ereignis Mitteilung: Info- Weitergabe und Verarbeitung (z. B. Statusmeldung) Technologie (1) Einsatz von RFID (2) Einsatz von Sensorik Aggregationsebene Technologie auf Verpackungsebene Energieversorgung durch Induktion (z. B. bei Kontakt Tag und Lesegerät) Verortung der Intelligenz (Entscheidungskomponente) zentrale Intelligenz bzw. Entscheidungskomponente Technologie am Endprodukt (Objektebene) z. B. durch Akkumulator Intelligenz bzw. Entscheidungskomponente am Gegenstand System kommuniziert ständig (aktiv) Entscheidungsfähigkeit aufgrund Info-Verar - beitungsfähigkeit durch umfassende Lo gik, Sensorik und Aktorik (1) und (2) mit Re chen - kapazität eingebettet Technologie an den Einzelteilen (Komponentenebene) autark (z. B. durch Energy Harvesting ) Entscheidung durch an mehreren Gegenständen verteilte Intelligenz Tab. 1: Ausprägungsstufen des Internets der Dinge in der Logistik Die dritte Ausprägungsstufe über alle sechs Merkmale hinweg würde bedeuten, dass Logistikprozesse automatisiert und mit eigenständiger Entscheidungsfindung ablaufen. Damit kommt diese Stufe einem Bild des IdD mit einem autonomen und Qualifikationsentwicklungen durch das Internet der Dinge und dessen Umsetzung in der Praxis 13

15 selbstgesteuerten Transport sehr nahe. Ob die dritte Stufe eine Idealstufe darstellt, hängt jedoch stark von den konkreten Prozessgegebenheiten ab. Dies sei an einem industriebezogenen Beispiel illustriert: Geht es z. B. darum, dass eine Maschine ein Werkzeug erkennt und daraufhin werkzeugspezifische Einstellungen vornimmt, wäre die Implementierung einer Sensorik (Stufe 2) oder gar eines eingebetteten Systems (Stufe 3) am Werkzeug überdimensioniert. Ein einfaches Auto-ID-System, wie z. B. ein RFID-Transponder (Stufe 1), wäre ausreichend und würde keine un - nötigen Kapazitäten oder Kosten verursachen. Im Rahmen des Logistikprojektes konnte für die aktuelle Unternehmenspraxis nur eine geringere Ausprägung von IdD-Technologien, meist auf Stufe 1, festgestellt werden. Obwohl zu erkennen war, dass in den Unternehmen eine zunehmende Auseinandersetzung mit diesen Technologien stattfindet, erreicht kaum ein Unternehmen die zweite oder gar dritte Stufe. Die identifizierten Technologien (z. B. RFID) werden vorwiegend betriebsintern eingesetzt. Dabei kommunizieren die Objekte bisher nicht eigenständig miteinander und nehmen keinen direkten Einfluss auf die Warenströme. Im Anwendungsfeld der industriellen Produktion werden die IdD-Technologien bzw. die mit dem IdD verbundenen Daten in ihrer möglichen Verbindung mit digitalen Fabrikmodellen gesehen und mit diesen kombiniert. Im Gegensatz zu Konzepten voll automatisierter Fabriken aus den 1970er- und 1980er-Jahren, die sich nicht durchgesetzt haben, wird die digitale Fabrik nicht als menschenleer gedacht. Bei der digitalen Fabrik soll durch eine datentechnische Verzahnung von Produktentwicklung und Produktplanung und den Einsatz sowohl von Softwarewerkzeugen zur geometrischen Darstellung des Aufbaus aller Anlagen, Maschinen, Fördersysteme etc. als auch Simulationssystemen zur (z. T. 3D-)Abbildung des [ ] Produktionsgeschehens [ ] eine virtuelle Fabrik bzw. ein virtuelles Produktionssystem geschaffen werden. Durch Rückgriff auf diese virtuelle Realität sollen die Planer bereits in der Designphase eines Produktionssystems umfangreiche Optimierungsbemühungen anstellen und Designvarianten zuverlässig beurteilen können (Schlausch 2005, S. 24). Vor diesem Hintergrund wird nachvollziehbar, dass das IdD in der industriellen Produktion auf Transparenz und Optimierung von Produktionsprozessen sowie des Werkzeug-, Vorrichtungs- und Transportmanagements zielt. Es kann zur Kostensenkung vor allem bei den Material- und Investitionskosten beitragen (vgl. Hartmann 2009, S. 5). 14 Bernd Dworschak/Helmut Zaiser/Leif Brand/Lars Windelband