WENN DIE DINGE. Taro, Süßkartoffeln, Rettiche, Karotten

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1 WENN DIE DINGE INFORMATIONS- TECHNIK Die Vernetzung von physikalischer und virtueller Welt revolutioniert Wirtschaft und Gesellschaft. Taro, Süßkartoffeln, Rettiche, Karotten auf den Feldern von Hideaki Shinpuku wachsen nicht nur delikate Wurzeln in ordentlichen Reihen. In regelmäßigen Abständen hat der Bauer aus Miyakonojo dazwischen auch kleine Kästchen in die Erde der japanischen Südinsel Kyushu gepflanzt. Aus den Gehäusen heraus beobachten Minikameras das Wachstum der Pflanzen, Sensoren messen Feuchtigkeit, Nährstoffgehalt und Temperatur. Die Angaben über den Zustand von Boden und Bewuchs übermitteln Sender an das Hunderte Kilometer entfernte Rechenzentrum von Fujitsu. Aus den zahlreichen Daten ermittelt dann ein von dem Computerkonzern entwickeltes Agrarprogramm, um welche der Parzellen auf seinen weitverstreuten 90 Hektar Grund sich der Gemüsegärtner zu welchem Zeitpunkt kümmern muss. Seit Shinpuku, von einem GPS-Sender geleitet, immer exakt die richtigen Flächen optimal dosiert bewässert und düngt, fällt seine Ernte üppiger aus. Ich spare pro Jahr 50 Millionen Yen Kosten für Diesel und Dünger, sagt der Landwirt. Immerhin entspricht die Summe rund 5 Prozent seines Jahresumsatzes. Der Acker erklärt seinem Bauern, wie viel Wasser er braucht, wo ihn Unkraut stört und welche Feldfrüchte gerade optimal reif sind. Das Szenario klingt verdächtig nach Science-Fiction. Doch die Zukunft hat längst begonnen. Ob Landwirtschaft, Gesundheitswesen oder Verkehr, Energieversorgung oder Handel modernste Informations- und Telekommunikationstechnologie (ITK) führt bereits in vielen Bereichen analoge Prozesse mit der digitalen Datenver - arbeitung zusammen. Die physisch greifbare Realität wird zunehmend mit dem unsichtbaren Datenraum verbunden. Die ersten Anwendungen sind bereits in Betrieb. Im Universitätskrankenhaus im schwedischen Lund etwa funken 84 manager magazin 2/2011

2 SPRECHEN LERNEN Messgeräte permanent die Vitaldaten der Patienten auf den Tablet-PC des behandelnden Arztes und schlagen bei Abweichungen vom Soll Alarm. In Mannheim soll noch 2011 ein intelligentes Stromnetz mithilfe eines virtuellen Energie - butlers Kühlschränke und Waschmaschinen in 1500 Haushalten automatisch zu den günstigsten Preisen versorgen. Es sind erste Facetten einer intelligenten Umwelt, in der Autos mit Ampeln, Kühllaster mit Supermärkten und Fotovoltaik-Dächer mit Elektrizitätswerken kommunizieren. Cyber-Physical Systems (CPS) nennen die Wissenschaftler solche Netzwerke, in denen reale Welt und Cyberspace zusammenwachsen. Ein sperriger Begriff, doch dahinter steckt nicht weniger als die nächste industrielle Revolution. Mit weitreichenden Folgen: Die Vernetzung der Dinge eröffnet große Chancen für Wirtschaft und Privatleute, konstatiert Professor Friedemann Mattern, der an der ETH in Internet der Dinge Die total vernetzte Wirtschaft Weit und breit: Unter dem Stichwort Internet der Dinge arbeiten Forscher daran, Maschinen aller Art miteinander kommunizieren zu lassen. Automatische Steuerungen und Regelkreise sollen die Effizienz vieler Prozesse dramatisch verbessern. Experten sehen darin eine Basisinnovation, die Geschäftsmodelle und Abläufe grundlegend verändern wird. Billig und gut: Möglich wird die totale Vernetzung, weil Prozessoren, Sen der, Sensoren und Aktuatoren heute klein, preiswert und energie - effizient genug sind, um sie in Gege n - stände jeder Art einbauen zu können. Zürich das Institut für Pervasive (sprich: allgegenwärtiges) Computing leitet. Aber sie stellt gleichzeitig eine gewaltige technische und gesellschaftliche Herausforderung dar. Die Liste der ungelösten Probleme reicht von Ängsten vor einer absoluten Herrschaft der Maschinen über den endgültigen Verlust der Privatsphäre bis hin zur Bedrohung durch Cyberkriminalität. Wie bei jeder neuen Technologie sind die Risiken und Nebenwirkungen beachtlich. Doch die nächste Welle der Industrialisierung rollt unaufhaltsam heran. Wir stehen heute am Beginn des nächsten Kondratjew-Zyklus, prophezeit Rüdiger Spies vom Markt - forschungsunternehmen IDC. Aus der Verknüpfung von analoger und digitaler Welt werde eine lang anhaltende Wachstumsphase entstehen womöglich ebenso folgenreich wie einst die Entdeckung der Elektrizität oder die Erfindung des Verbrennungsmotors. ILLUSTRATION: OSTERWALDER S ART OFFICE FÜR MANAGER MAGAZIN manager magazin 2/

3 Die Zukunft hat längst begonnen Bereits heute funktioniert die Vernetzung der Dinge GESUNDHEITSWESEN Vision: Rettungshubschrauber, OP-Technik, Rehaklinik und Hospitalküche, aber auch Hausarzt und Krankenkasse im Gesundheits - system der Zukunft stehen medizini - sche Geräte, Personal und Patienten automatisch in Verbindung. Realität: Philips offeriert die Fern - überwachung von Patienten. Siemens- Medizintechnik kommu niziert mit dem IT-System im Krankenhaus. MOBILITÄT Vision: Voll integrierte Bahnhöfe sol - len den problemlosen Wechsel zwischen Zug, Nahverkehr, Elektro - autos oder Fahrrädern ermöglichen perfekt aufeinander abgestimmt, automatisch reserviert und bezahlt. Private Autos werden unnötig. Realität: In Ulm testet Daimler das spontane Mieten von Smarts. Ein Siegel auf dem Führerschein öffnet das Auto, kassiert wird minutenweise. LEITSYSTEME Vision: Ins Internet eingebundene Autos melden in Zukunft automatisch, wo sich der Verkehr staut. Abhängig von Wetter oder Verkehrslage leiten intelligente Schilder oder Navis die Wagen auf eine freie Strecke. Eine Citymaut wird direkt abgebucht. Realität: London und Stockholm erheben bereits eine solche Stadt - gebühr. Das deutsche Toll-Collect- System erfasst Laster selbsttätig. Die neue Dynamik, hervorgerufen durch die Kombination unterschiedlichster Technologien und Anwendungsbereiche, dürfte sich im Laufe der zweiten Dekade des 21. Jahrhunderts enorm beschleunigen. Denn, so Spies: Wir haben jetzt die kritische Masse erreicht. Schon heute werden 98 Prozent aller weltweit produzierten Chips nicht mehr in PC oder Laptops eingebaut, sondern in Produkte jeder Art vom Herzschrittmacher bis zum Mähdrescher. Die Miniaturrechner sind klein, billig und energieeffizient genug, um selbst alltäg lichen Gegenständen wie Jacken oder Joghurtbechern die Fähigkeit zum Denken, Tasten und Sprechen einzuimpfen. Mithilfe winziger Sensoren und Aktuatoren nehmen sie ihre Umgebung wahr und reagieren auf sie. Mittels kleinster Funkmodule und Prozessoren treten sie untereinander und mit anderen Systemen in Kontakt. Sie tauschen Informationen aus, greifen auf Dienste aus dem Internet zu oder interagieren mit Menschen. Dabei generieren und nutzen sie gigantische Datenmassen, die in Echtzeit sinnvoll geordnet, verarbeitet und aus - getauscht werden wollen. Eine Herkulesaufgabe, für die erst heute ausreichend leistungsfähige Kommunikationsnetze, Server-Farmen und Speicher sowie passende Software zur Verfügung stehen. Jetzt aber geht es mit der Vernetzung so richtig los. Im Jahr 2015, so prognostiziert IDC, werden weltweit 15 Milliarden intelligente Geräte über die Kontinente hinweg miteinander verbunden sein. DAS INTERNET DER DINGE 1999 erstmals als ferne Vision im US-Thinktank MIT erdacht wächst mit rasender Geschwindigkeit. Und mindestens so stark wie das WWW der Computer seit den 90er Jahren den heutigen Alltag prägt, wird auch die Vernetzung von Abermilliarden Geräten und Gegenständen Lebens- und Wirtschaftsweisen spürbar verändern: Verbraucher entwickeln heute nicht vorstellbare Gewohnheiten. Innovative Geschäftsmodelle verdrängen altbekannte Strategien. Neue Branchen entstehen, andere werden obsolet. Bis jetzt höchstens in Ansätzen erkennbare Qualifikationen sind plötzlich extrem gefragt, herkömmliche Professionen sterben aus. Welche Industrien und Jobs prosperieren und welche untergehen das ist heute noch nicht abzusehen. Wie sich das Internet der Dinge und Dienste tatsächlich entwickeln wird, darüber wissen wir heute etwa so viel wie 1990 über die Zukunft des Mobiltelefons, sagt Theo-Ernst von Bomhard, Leiter der Geschäftsfeldentwicklung Software In - novations bei Bosch. Gerade erst beginnen rund um den Globus IT-Firmen, Industrie und Dienstleister, die schöne neue vernetzte Welt aufzubauen. Fujitsu digitalisiert die japanische Landwirtschaft. Philips überwacht Patienten in Skandinavien. IBM will nicht nur die Stadtwerke in Mannheim, sondern überhaupt den ganzen Planeten smarter machen. Vodafone offeriert mit dem Navigationsgerätehersteller Tom- Tom ein System, bei dem Autotelefone ständig ihre Position funken und so frühzeitig Staus melden. Und chinesische Staatskonzerne investierten 2010 mehr als sieben Milliarden Dollar in den Aufbau eines intelligenten Stromnetzes. Längst ist ein beinharter Wettbewerb um die Dominanz in der CPS-Welt ausgebrochen: Wer setzt die technischen Standards? Wer beherrscht die Wertschöpfungskette? Wer bestimmt das Geschäftsmodell und verdient am meisten? Schließlich geht es um ein gigantisches Geschäft. Schon heute schätzt der 86 manager magazin 2/2011

4 zumindest in Pilotprojekten PRODUKTION Vision: Die Vernetzung von Anlagen und IT bei Käufer, Zulieferer und Hersteller verspricht enorme Effizienzgewinne und ganz neue Geschäftsmodelle. Völlig flexible Produktion bis hin zur Losgröße eins wird selbstverständlich. Realität: SAP programmiert bereits die Software, die Betriebswirtschaft und Fabrik nahtlos verbindet über die gesamte Lieferkette. STROMNETZE Vision: Kluge Stromnetze ( Smart Grids ) und Stromzähler stimmen Produktion und Nachfrage nach Elektrizität optimal aufeinander ab. Ökostrom kann besser in die Versorgung integriert werden, der gesamte Energieverbrauch sinkt. Realität: IBM baut als Pilotprojekt mit den Stadtwerken Mannheim eine intelligente Infrastruktur auf samt Strombutler für die Haushalte. PARKSYSTEME Vision: Im Internet der Dinge ent - stehen völlig neue Services. So reserviert sich das Elektroauto seinen Stellplatz im Parkhaus selbst. Bei einem Einkauf ab 100 Euro im Shoppingcenter nebenan gibt es eine Batterie ladung gratis dazu. Realität: In Singapur baut Bosch bereits ein System, das E-Autos zur nächsten Ladesäule lotst ein bislang rares innovatives Servicemodell. ITK-Branchenverband Bitkom den globalen CPS-Markt auf 160 Milliarden Euro mit Wachstumsraten von jährlich mindestens 8 Prozent. Noch ist nicht absehbar, welche Unternehmen am Ende das Internet der Dinge beherrschen: altbekannte Konzerne wie IBM oder SAP oder Newcomer. In jedem Fall aber möchten deutsche Firmen an den neuen Möglichkeiten partizipieren. Mehr noch: Sie wollen Innovationsführer, ja Weltmarktführer werden. Das jedenfalls postuliert Henning Kagermann, Präsident der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften (Acatech): Deutschland hat gute Chancen, zum Leitanbieter im Zukunftsfeld Cyber-Physical Systems zu werden. In der Tat verfügt die heimische Wirtschaft über eine exzellente Startposition im Rennen um die Vorherrschaft im Internet der Dinge. Anders als in der herkömmlichen von Universalcomputern geprägten IT-Technik zählen hiesige Unternehmen bei den sogenannten Embedded Systems zu den weltweit führenden Anbietern. Rund 19 Milliarden Euro setzten sie 2010 mit den Miniaturrechnern um, die elektrischen Geräten Intelligenz implantieren. Etwa Bundesbürger finden in diesem verborgenen Industriezweig hoch qualifizierte Jobs. Wegen der Kompetenz von Wissenschaftlern, Ingenieuren und Fachkräften in Deutschland betreibt sogar der US- Konzern Intel seine Forschung in diesem Bereich in Braunschweig, Jülich, Saarbrücken, Ulm und München. Im Embedded Computing erkennen wir den deutschen Erfindungsgeist, lobt Paul Otellini, CEO des weltgrößten Chipherstellers, den Hightech-Standort. Tatsächlich ziehen die heimischen Maschinen- und Anlagenbauer, Automobilhersteller oder Medizintechnikfirmen große Wettbewerbsvorteile aus der Intelligenz ihrer Produkte. Seit vielen Jahren integrieren sie die fingernagelgroßen Rechner in Roboterarme, Antiblockiersysteme oder Ultraschallgeräte, die dadurch zu den besten der Welt gehören. Zudem zählt das Management hochkomplexer Systeme aus den unterschiedlichsten intelligenten Komponenten zu den hervorragenden Fähigkeiten deutscher Ingenieure. So enthält ein Mittelklasse-BMW schon heute mehr als 70 Kleinstprozessoren, die im Gesamtkonzept Auto (meist) störungsfrei inter - agieren. In modernen Fertigungsanlagen made in Germany arbeiten Hunderte von Maschinen, Fließbändern und Gabelstaplern, wie von magischer Hand choreografiert, zusammen. Allerdings sind die Auto- oder Fabriknetze deutscher Provenienz proprietäre Welten, die nur mit den hauseigenen Steuerungsprogrammen laufen vergleichbar mit den geschlossenen Internetsystemen von in die Bedeutungslosigkeit verschwundenen Firmen wie AOL. Die eingebetteten Systeme gehen jetzt ins Internet. Diese neuen Cyber- Phy sical Systems werden dadurch global ortsunabhängig, technisch offen und funktionieren branchenübergreifend, beschreibt Professor Manfred Broy den nächsten großen Entwicklungsschritt: Das ist eine völlig neue Dimension. Um den Vorsprung der heimischen Firmen auch im kommenden Web der Dinge zu wahren, erarbeiten die über Acatech koordinierten Forscher, Firmen, Verbände unter Broys Leitung eine In- tegrierte Forschungsagenda Cyber-Physical Systems. In dem Papier listet die Arbeitsgruppe auf, mit welchen Problemen Forschung und Wirtschaft in Sachen CPS konfrontiert sind. Und was sie am liebsten mit manager magazin 2/

5 staatlicher Unterstützung tun wollen, um ganz vorn mitlaufen zu können im globalen Rennen um das Internet der Dinge. Von den technischen Anforderungen an Sicherheit und Verlässlichkeit der Systeme über die Wirtschaftlichkeit bis hin zur gesellschaftlichen Akzeptanz reicht das Spektrum der offenen Fragen. ÜBER LÖSUNGEN BRÜTEN TECHNIKER und Informatiker aus diversen Unternehmen an diesem verschneiten Nachmittag in einem tristen Seminarraum an der Technischen Universität München. Ihre Aufgabe ist klar: Wir starten in eine neue Ära. Und die Umstellung wird für uns so anspruchsvoll wie der Wechsel von der Mechanik zur Elektronik, sagt Bosch- Repräsentant von Bomhard. Abschrecken lässt sich der Manager des Automobilzulieferers von diesem Paradigmenwechsel aber nicht: Statt abzuwarten, bis uns Google und Co. diktieren, wie die Geräte der Zukunft auszusehen haben, experimentieren wir lieber selbst mit der neuen Technik. So errichtet das Bosch Softwarehaus in Singapur ein internetbasiertes Mobilitätssystem, das für Elektroautos rechtzeitig freie Ladesäulen reserviert und zuweist. Siemens-Ingenieur Christian Winkler schwärmt ebenfalls von den CPS-Pro - jekten seines Konzerns: vom integrierten Krankenhaus, in dem der Computer nach Untersuchungen im Tomografen eine Darmspiegelung vorschlägt und Zustimmung des Arztes vorausgesetzt gleich die Küche informiert, dass der Patient am nächsten Tag nüchtern bleiben muss. Oder von Windparks auf offener See, in denen sich die einzelnen Rotoren selbsttätig untereinander koordinieren und im Stromnetz anmelden. Noch werden diese Systeme quasi in Handarbeit eingestellt. Jetzt wollen wir die Konfiguration und Integration der unterschied - lichen Komponenten automatisieren, beschreibt der Forscher eine der vielen Herausforderungen für die CPS-Anbieter. Klar, dass bei Ingenieuren wie Winkler die technischen Fragen im Vordergrund stehen: Nach welchen Standards sollen die Dinge im Internet adressiert und identifiziert werden? Nach welchen Regeln laufen Kommunikation und Interaktion ab? Wie garantieren wir die absolute Zuverlässigkeit der Systeme sowie die Privatsphäre der Nutzer? Wie sichern wir sie gegen Hackerangriffe ab? Wie Web-Wachstum Zahl der vernetzten Geräte weltweit, in Milliarden Forschungsausgaben deutscher Industriebranchen für das Internet der Dinge, in Milliarden Euro Grafik: manager magazin Prognose Kommunikation Mobilität Computer Haushaltselektronik Industrieautomatisierung Forschungsausgaben Umsatz Auto 10,7 293 Maschinenund Anlagenbau 2,8 205 Medizintechnik 0,7 17 Luft- und Raumfahrt 0,3 22 Quelle: IDC, Schätzung NRES versorgen wir all die vernetzten Gegenstände, die sich ständig bewegen oder an entlegenen Orten befinden, mit Energie? Alles noch offene Probleme aber durchaus lösbar, da sind sich die deutschen Firmenvertreter einig. Schnell schwirren anspruchsvolle Konzepte durch den Raum. Von der Übertragung bewährter Vorgehensweisen aus dem WWW über Open-Source-Systeme bis hin zum Aufbau eines App-Stores nach dem Vorbild von Apple oszillieren die Ideen der Techniker. Die Technikbegeisterung ist fast mit Händen zu greifen. Bis Eva Geisberger ins Gespräch eingreift. Die Informatikerin vom Softwareinstitut Fortiss, das für Acatech die CPS- Arbeitsgruppe fachlich leitet, interessiert sich neben aller technischen Faszination auch für die ökonomische und gesellschaftliche Dimension des Internets der Dinge: Werden die Menschen eine Welt akzeptieren, in der die Dinge weitgehend autonom entscheiden und agieren? Höchst wortkarg reagieren die Ingenieure auf Fragen wie: Kaufen die Leute einen BMW, der selbsttätig vor der roten Ampel anhält? Schließlich wollten viele Konsumenten, wie Geisberger ironisch anmerkt, nicht einmal ein Automatikauto fahren, weil sie ihren Fahrstil selbst bestimmen möchten. Oder die Gesundheitskarte: Die geriet zum Flop, weil die Bürger um den Datenschutz fürchteten. Ob Käufer etwa eine Autohaftpflichtpolice unterzeichnen würden, deren Preis sich danach richtet, welche Fahrtdaten der Wagen permanent an die Assekuranz übermittelt, ist höchst unsicher. Frei nach dem Motto: Wer sich brav an Tempolimits hält, zahlt weniger. Da höre ich fast schon das Geschrei über den gläsernen Menschen, sagt IBM-Cheftechnologe Gunter Dueck, mit dem gerade die Deutschen allem Un - gewohnten begegneten. Deshalb müssten die Firmen potenziellen Anwendern zuvörderst den Nutzen ihrer Hightech- Systeme schmackhaft machen in Form verführerischer Services. Erscheint ihnen der Vorteil ob an Bequemlichkeit, Sicherheit oder beim Preis attraktiv genug, dann überwinden seiner Ansicht nach selbst die skeptischen Bundes - bürger ihre Angst vor dem Neuen. In der Entwicklung innovativer Services und der geschickten Vermarktung dieser neuartigen Dienste liegt offenbar das Geheimnis des Erfolgs im Internet der Dinge. Doch mit diesen beiden Fähigkeiten tun sich deutsche Unternehmen traditionell schwer. Sie brillieren lieber in Technik, Organisation und Optimierung. Mit ihren üblichen Konzepten werden klassische Industrieunternehmen in der vernetzten Welt nicht erfolgreich sein. Zu dieser schlichten Einsicht gelangen auch die Mitglieder der Acatech-Arbeitsgruppe. Wir dürfen uns nicht nur um die Technik kümmern, stellt Bosch-Manager von Bomhard nüchtern fest: Stattdessen müssen wir die Geschäftsmodelle und Kernprozesse des Kunden in den Mittelpunkt stellen und ihm dafür innovative Lösungen und Dienste anbieten. Es genügt nicht, dass die Dinge sprechen lernen. Bürger und Konsumenten von den Vorteilen der neuen Cyber-Physical Systems zu überzeugen wird eine zentrale Herausforderung für die Industrie sein. Auch wenn sich die Maschinen immer enger automatisch untereinander abstimmen, so bleibt letztlich doch der Mensch der Engpass. Eva Müller 88 manager magazin 2/2011

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