Sensor- und (Zukunfts)technologien. Dr. Wolfgang Sinn Navigationskonferenz 2015 Stuttgart, 14. September 2015

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1 Sensor- und (Zukunfts)technologien Dr. Wolfgang Sinn Navigationskonferenz 2015 Stuttgart, 14. September 2015

2 Leben & Arbeiten in vernetzten Welten (Smart Cities) Soziale Netzwerke Basis:Internet/Mobilfunk Verkehrsnetz Land-Wasser-Luft TV/ Kabelnetz Internet Rundfunk Energie-/Stromnetz Mobilfunk Mobile Bezahlsysteme Fernsprechnetz Postnetz Vernetzung von Objekten Internet der Dinge/Dienste Satellitennavigation Digitale Ordnung analoge Gesellschaft Immobilienmarkt Konflikt Demokratie & Markt Nation der Käufer/Konsumenten Selbstverwirklichung der Bürger Ressourcenverknappung Wandel wirtschaftlicher und gesellschaftlicher Verhältnisse Lebensqualität Datenschutz

3 Informationstrends Internet Das Internet ist physisch nicht greifbar, doch wird es mit jeder Sekunde größer und komplexer. heute Es entwickelt(e) sich vom Internet für Daten über das Internet für Videos Internet für Sprache Internet für Sicherheit Internet für Speicherung (Smart Data) Mobile Internet und nun zum Internet der Dinge (Internet of Things) (Eingebettete Systeme + Cyper-Physical Systems) Internet der Dienste (Internet of Everything) (Unternehmenssoftware + Innovative Geschäftsmodelle) Internet der Zukunft (Future Internet) (Internet der Dinge+ Internet der Dienste+ Semantisches Web+ )

4 Konvergenz der Zugangsmedien Freiheit durch Mobilität Mobiles Telefon/ Internet & vernetztes Fahrzeug eine ideale Konstellation! Info-Dienste Zahlungsverkehr Telefon Handy WAP GPS Bluetooth Signatur 20 Jahre SMS Laptop PDA Internet- Mailing Spracherkennung Homebanking S y n c intell. Vernetzung & smart x PC SetTop-Box Multimedia- Plattform personalisierte Dienste Tele- Shopping Smart TV Ökosystem? Das Handy und das Fahrzeug werden zum Internet. (Fahrzeug mit über 200 IP-Adressen) TV

5 Bausteine der Innovation Mobilität Datensicherheit M2M- Interaktion Selbstorganisation & Adaption Payment (NFC) Energieeffizienz Sensoren & Aktoren** Energy Harvesting Virtualisierung Internet der Dinge (IoT,IPv6) Echtzeitdaten Lokalisierung & Ortung HMI* (Mensch- Maschine- Interaktion) Autonomik Ökosystem (Technik,Mensch, Organisation) Identifikation (RFID) Nachhaltigkeit

6 Echtzeitdaten Die Realisierung von Echtzeitdaten- stellt sehr hohe Anforderungen an HW und SW der Sensor-Aktor-Kommunikation: garantierte Systemantwortzeiten Ende-zu-Ende-Latenz in wenigen Millisekunden intelligente Datenkompression und Datenanalyse ereignisbasierte Regelungsverfahren Modelle zur Plausibilitätsprüfung (Vorhersagen, Prognosen) Veredlung der Sensor-Rohdaten von der Quelle zur Senke skalierbare Verfahren des Protokollentwurfs intelligente Koordinierung der Komponenten untereinander prozessübergreifende Betrachtung des Gesamtsystems neue Entwurfskonzepte hocheffiziente Signalverarbeitung und Energiemanagement

7 Technologien für intelligente Infrastrukturen und Plattformen Physikalische Situationserkennung Sensorfusion, virtuelle Sensoren, Mustererkennung, Geo-/Situationskarten Vorausschauendes autonomes Handeln (Folgeabschätzung) Kooperation und Verhalten Multiagentensystem (Gruppenverhalten, geteilte Kontrolle) Mensch-Maschine-Interaktion (Interaktions-Regeln) Maschinelles Lernen Systeme stellen sich auf ihre Nutzer bzw. Situationen ein - Personalisierung Strategie der Selbstorganisation und Adaption Selbstorganisation in der Produktion (identifizierende Werkstücke)

8 Synchronisierte Welten (Beispiel: Produktion) Reale (Phys.) Welt: Materialfluss, Ort, Zeit, Zustand, Kontext Medienbrüche Virtuelle Welt: Informationsfluss, IT, Geldfluss RFID, NFC & Co. Sensordaten/ -analyse Zunahme der Schnittstellen in der Wertschöpfungskette 40% der Daten werden 2020 von Sensoren erzeugt. Werkstücke werden selbst zum Informationsträger Werkstücke prägen selbst Produktionsabläufe

9 Anforderungen zur Umfelderkennung U = fiot (M, Z, O) + V U fiot M Z O V Umfelderkennung Internet der Dinge Messwert (Sensor) Zeit Ort Vernetzung Navigation Lokalisierung Wertschöpfung Identifizierung Mobilkommunikation Internet, Sensorik

10 Trends Steigende Integrationsdichte und Funktionsintegration erschließen neue Anwendungsgebiete für Sensoren und das Internet der Dinge (IoT). Neue Geschäftsmodelle auf der Basis von Sensoren und Software (Datenanalysen und Prognosen) entstehen. Systemspezifische Kenndaten ersetzen zunehmend sensorspezifische Kenndaten als Auswahlkriterien. Ein wesentlicher Erfolgsfaktor wird die effiziente Einbettung der Sensoren in immer komplexere und intelligentere (dezentrale) Systeme sein. => Plug & Play-Fähigkeit (Kunst der Vereinfachung!) robustes Maschinen-Internet über Satelliten 5G-Mobilfunk (Small Cells- 20 LTE pro Quadratkilometer mit 300 MBit/s-Datenrate)

11 Aktuelle Merkmale der gegenwärtigen Entwicklung Die meisten Geschäftsfelder der neuen Firmen basieren auf der Sammlung und der Analyse unterschiedlicher (Sensor-) Daten. Neue Firmen schaffen Fakten, um die gesetzlichen Rahmenbedingen muss man sich nicht kümmern, solange es keine Gesetze gibt. Gemacht wird, was technisch möglich ist. Die Frage ist, wem dies am meisten nützt. Der Wettlauf um die Mobilität der Zukunft, ist ein Wettkampf der Plattformen. Eine neue digitale Ordnung hat die analoge Gesellschaft, wie wir sie kennen, bereits auf vielen Gebieten abgelöst.

12 Kontakt: AMA Fachverband für Sensorik und Messtechnik e.v. Home Office Dr. Wolfgang Sinn Frankfurter Straße Dönges Tel

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