Navigation, Lokalisierung und Identifizierung Trends von GPS, GSM, RFID und Sensorik zur Schaffung neuer Wertschöpfung
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- Johannes Weiß
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1 Navigation, Lokalisierung und Identifizierung Trends von GPS, GSM, RFID und Sensorik zur Schaffung neuer Wertschöpfung W. Sinn Erfurt AZM, 27. März 2007 Workshop Identifizierungstechnologien & Sensorik- Stand und Anwendungen
2 Vom Maschinenbau- zum Informations- Zeitalter Quelle neuer Märkte beinhaltet zu 70% Information und Kommunikation Können ist der wichtigste Produktionsfaktor Information ist Produkt und Handelsware Aufbau und Nutzung Wissensarchitekturen Verlagerung der Wertschöpfung Erzeugung und Integration von Informationen Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
3 Information - unser wertvolles Gut Der wahre Wert dieser Produkte liegt in der Information, die in ihre Erfindung, Konstruktion und Herstellung gesteckt wurde. Das Rohmaterial, ein bisschen Sand, ein paar Metalle u.s.w., sind nur wenige Cent wert. Es entstehen hochwertige Produkte. Investition in Wissen und Können Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
4 Technologie- Cluster mit hoher Dynamik wachsen zusammen Mikro... Integrierte Nano... Bio... Mikro Nano Bio Systeme Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
5 Leben & Arbeiten in vernetzten Welten Verkehrsnetz Rundfunk Internet Fernsprechnetz Mobilfunk Stromnetz TV/ Kabelnetz Postnetz Vernetzung von Objekten Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
6 Mobilfunk 1992 Start mit GSM Der Benutzer hat sich mit SMS, (MMS), , mobilen Internetzugang und nichtkommerzielle Communities ein persönliches Kommunikationsnetzwerk geschaffen Mehr Handys als Einwohner Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
7 Komplexität - Drahtlose Vernetzung Eingebettete Sensorik Polymerschaltung für RFID Drahtlose Pikonetze -EU-Projekt - (Wireless Personal Area Drahtloses Meßsystem Network-WPAN) Near Field Communication (NFC) -13,565 MHz -Berührung (<20 cm), RFID-fähig* EC-Card -< 424 kbit/s (1Mbit/s) -ISO Next Generation Networks (NGN) Traffic-x Sensorsysteme -Passiv Infrarot Technologie (PIR) - Ultra-Wideband-System (UWB) -MDMA-Übertragung; short pulse Funksignal -480Mbit/s-2m; 110Mbit/s-10m -ISM-Band 2,4GHz, <Sendeleistung - Wireless Industrial Network Alliance Batterielose Funktechnik IrDA DECT Bluetooth ZigBee RFID ISM -Band (Industrial,Scientific,Medical): MHz ( MHz)-Med. 433 MHz, ( )MHz, ( )MHz Car-to-car Virtuelle Sensoren Kontaktlose induktiveenergieu. Datenübertragung >1000 Stellen Bluetooth-Sensornetzwerk -4 Sensoren pro Knoten -bis 10/ 100m 2,46GHz -IEEE1451 Wireless Sensor Network -Spider-net - Bluetooth-Netzwerk - Wireless IEEE 1394 Wireless USB (WUSB) -USB2.0-Standard, 127 pro Hub -480MBit/s 10m -> 880MBit/s 40m -UWB (ultrawideband 3,1-10,6GHz) Cable- Free USB Wireless USB Extender * Handys (RFID-fähig) Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
8 Internet 1957 Anfänge des Internets 1977 Giganten Microsoft und Apple entstehen 1990 Netz für Text und Bild 1997 Weltweit nutzen 100Mio. Menschen das Internet Internet der Dinge Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
9 Entwicklungstrends von Smart Objects Sensoren, verteilte Kommunikation, Teil- Autonomie Kommunikation Bidirektionale Kommunikation Drahtlose Sensornetze Intelligente Umgebungen Lokalisierung GPS WLAN- Ortung Ortung über Antennenarrays Ortung in Sensornetzen WiTrack Logistik MEMS Zustandsmonitoring Externe Sensorik Verteilte Sensorik Sensorik on Chip Intelligenz Datensicherheit Einfache Algorithmen Agententechnologie Preisentwicklung Tags auf Polymerbasis Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
10 Vernetzung von Objekten Die Kunst des Chip-Design besteht in der intelligenten Vernetzung elektronischer Komponenten auf einem Mikrochip. Quelle: IBM 12/2002 => Basis neuer Geschäftsfelder Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
11 Neue Wertschöpfung technologische Entwicklungen Navigation Lokalisierung Identifizierung Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
12 Navigation Zurechtfinden zu Wasser, zu Land und in der Luft Geografischer Raum Position Weg zum Ziel Kurs halten Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
13 Navigation Satellitennavigation GPS, Galileo 4-6 Signale von sichtbaren Satelliten Positonsbestimmung Berechnung der Laufzeit-Unterschiede Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
14 Satellitenkonstellationen GPS 24 (+4Res.) Satelliten (kreisförmiger Umlauf km) GALILEO 27 (+3Res.) Satelliten (3 Kreisbahnen km) Zwei globale, unabhängige Systeme Durch Kombination: Verfügbarkeit bis 95% in Städten erreichbar Genauigkeit der Positionsberechnung steigt Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
15 Navigation Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
16 Lokalisierung Ort eines Objektes Feststellen Eingrenzen Robotik Autonome Roboter erfassen ihre Position im Raum. Funknetz WLAN, UWB Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
17 Identifizierung Kennzeichnung von Objekten klassifizierende Daten (Art, Menge, Zustand, ) Typschild Zertifikat Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
18 Identifizierung Patientenkarte Digitale Signatur Wasserzeichen Magnetstreifen Aufkleber Benutzerkonto Fingerabdruck Benutzerkennung Radio Frequency Identification (RFID) Personalausweis Chipkarte Barcode Scannerkasse DNA-Untersuchung Kennwort Seriennummer Anwender Labelcode Motornummer Ländercode Login/Logout Auto-ID Fahrgestellnummer Lizenznummer Geheimnummer Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
19 Radio Frequency Identification (RFID) kontaktlose Identifizierung und Lokalisierung von Objekten automatische Erfassung und Speicherung von Daten Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
20 RFID Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
21 Barcode RFID semi-automatisch Sichtkontakt einzelne Erfassung vollautomatisch kein Sichtkontakt mehrfache Erfassung autonome Objekte passiv, aktiv (Sensor) Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
22 Reale Welt: Materialfluss, Ort, Zeit, Zustand, Kontext Geschäftsprozesse Medienbrüche Virtuelle Welt: Informationsfluss, IT, Geldfluss Zunahme der Schnittstellen in der Wertschöpfungskette Digitalisierung der Objekte synchronisieren reale/virtuelle Welt Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
23 Die heterogene RFID- Welt RFID-Tags/ Transponder Reader/ Antennen Chips Stationär Antenne Mobil Dipol KFZ-Bezug Spule Speicher 1Bit ID-Nr. Zusatzspeicher Ausführungsform Modul Etiketten Smart Cards NFC-Handy epass Frequenzen LF kHz HF 13,56 MHz UHF 868/915MHz MW 2,45GHz Stromversorgung Passiv Energie aus HF-Feld Semi-aktiv Batterie für Signalv.+Sensor Aktiv Batterie für Transponder-Einheit IT- Integration Stand-alone- Anwendungen Edgeware Netzwerk EPCglobal Andere ERP-System Standard Spezifisch Identifikation Person Objekte Behälter? Paletten Kartons Produkte Umgebungsbedingungen Nässe Metall EMV Komplementäre Technologien Barcode Sensorik GPS/GALILEO GSM/GPRS ZigBEE WiFi Standards EPC Gen-2 ISO Andere Welche Technik ist die Richtige für meine Anwendung? Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
24 Techologische Entwicklungen (Trends) IT-Infrastruktur verfügbare Bandbreite >> DSL, VDSL, HSPA- 7,2Mbit/s Digitalisierungsgrad der Daten >> digitale Inhalte (Content) explodieren Miniaturisierung RFID-Prototyp von Hitachi Staubkorn: 0,05x0,05mm 128-Bit-ROM Elektronenstrahl-Beschriftung Komplexität Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
25 Mechatronik/ embedded Systeme Zusammenarbeit der Mitarbeiter Team- Zusammensetzungen wechseln schneller Qualifikation der Mitarbeiter wird vielfältiger Technologie Mikrosysteme Technologie mech. Systeme Mechatronik Technologie elek. Systeme Mikro- Elektronik Leistungselektronik Mikro- Optik Mikro- Mechanik Sensoren Aktoren Nutzung biologisches und medizinisches Wissen Innovationsraten Entwicklungszeiten Integration von Mechanik, Elektronik & Software Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
26 Neue Wertschöpfung Navigation Lokalisierung Wertschöpfung Identifizierung Mobilkommunikation & Technologische Entwicklungen Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
27 IMMS Concept Truck Forschungs- und Demonstrationsplattform für den Entwurf komplexer, eingebetteter Systeme Anwendungsszenario: Fahrzeugpositionsbestimmung Eingangskontrolle Überwachung von sensiblen Frachtgütern - Datenerfassung - Datenprotokollierung - Datenübermittlung - Ferndiagnose - Fernkonfiguration Integration von - bislang getrennten - Kommunikations-, Steuerungs- und Datenverarbeitungsfunktionen und -systemen Ferndiagnose Fahrzeugdaten Überwachte Größen 60 Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
28 RFID - Anwendungen Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
29 Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
30 Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
31 Selbstbuchung Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
32 Marketing Denken aus Marktsicht Kundenbedürfnisse erfassen, erzeugen und befriedigen Überwachung oder Chance Technologie-Marketing Markterfolg von neuen Technologien, Anwendungen, Produkte und/oder Dienstleistungen Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
33 Zunahme wissensintensiver Dienstleistungen Anteil der Beschäftigten in den jeweiligen Sektoren Anteil der Beschäftigten, die Produktions-und Montagetätigkeiten ausüben Anteil der Beschäftigten, die Dienstleistungstätigkeiten ausüben davon: Anteil der Beschäftigten, die wissensintensive Dienstleistungstätigkeiten ausüben 40% 22% 52% 75% 29% 55% Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
34 Strategische Bedeutung Neue Technologien verändern verändern... die Branchenstruktur: Neue Lebenszyklen Wachstumsrate Wettbewerbsstruktur... die Wettbewerbspositionen: Produktdifferenzierung Kostenstruktur Service, Logistik, Vertrieb Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
35 Verbinde die Punkte des Quadrats mit vier geraden Strecken in einem einzigen Zug. Dies gelingt nur, wenn man über die Grenzen des Quadrats hinausgeht. Das Logo der Klaus Tschira Stiftung zeigt ihr Motto: Think beyond the limits! Nur wer in der Wissenschaft über die engen Grenzen des bislang Üblichen hinausdenkt, wird den zukünftigen Aufgaben gewachsen sein. Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
36 Zusammenfassung Existenz umfangreicher Netzinfrastrukturen, Zugangsmedien, Plattformen, Tools,... Hohes Marktpotential für integrierte Informationsprodukte wissensintensive Dienstleistungen/ Produkte Navigation, Lokalisierung und Identifizierung schaffen neue Anwendungsbereiche und Wertschöpfung Keine Technologie deckt alle Anwendungsszenarien ab. Nischen- / und Sonderanwendungen Von der Komplexität zur Einfachheit - Herausforderung für zukünftigen Markterfolg =>Die Kunst der Vereinfachung! Workshop_Identifikationstechnologien & Sensorik_Erfurt_W.Sinn_
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