Früherkennung von Qualifikationserfordernissen SUMMARY Zukünftige Qualifikationserfordernisse durch das im Bereich Smart House Zusammenfassung der Studienergebnisse Zusammenfassung herausgegeben von FreQueNz, 2011
Smart House und Internet der Dinge in der BMBF-Früherkennung Bernd Dworschak, Helmut Zaiser, Lothar Abicht, Leif Brand Das Hauptziel der Initiative zur Früherkennung von Qualifikationserfordernissen des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) ist es, jene neuen Qualifikationsanforderungen möglichst früh zu ermitteln, die angesichts der sich abzeichnenden Veränderungen in der Berufs- und Arbeitswelt entstehen, und in den nächsten drei bis fünf Jahren auf der mittleren Qualifikationsebene in der Breite relevant werden könnten. Mit Fachkräften der mittleren Qualifikationsebene sind im Rahmen der BMBF-Früherkennungsinitiative insbesondere Erwerbspersonen mit Abschlüssen bundesweit staatlich anerkannter Ausbildungsberufe bzw. ländergeregelter schulischer Ausbildungsabschlüsse sowie mit Weiterbildungsabschlüssen, wie bspw. Meister oder Techniker, gemeint. Zum Internet der Dinge, das einen Themenbereich der Initiative darstellt, konnten drei Projekte über zukünftige Qualifikationsanforderungen in den Untersuchungsfeldern Logistik, industrielle Produktion und Smart House abgeschlossen werden. Der Ausdruck Smart House bezeichnet sowohl Wohn- als auch Büro- und Industriegebäude, die mit Technologien ausgestattet werden, die einen (teil-)autonomen bzw. automatisierten Gebäudebetrieb ermöglichen, und bei denen verschiedene gebäudespezifische Anwendungsfelder, wie z. B. Haustechnik oder Sicherheitstechnik, informationstechnisch vernetzt sind. Gegenüber konventionellen Gebäuden, lassen sich damit Energieeinsparungen, ein altersgerechteres Wohnen, höhere Sicherheit und höherer Komfort erreichen. Der Smart House - Bereich ist durch ein breites Spektrum von Unternehmen, einschließlich traditioneller Handwerksbetriebe, gekennzeichnet. Daher zielte das Smart House -Projekt darauf ab, veränderte oder neue Qualifikationsanforderungen für dienstleistungsorientierte Unternehmen im Allgemeinen zu identifizieren. Das Untersuchungsfeld Smart House kann als eine Ausprägung des Internet der Dinge (IdD) aufgefasst werden, für das zur Zeit keine allgemein anerkannte Definition existiert. Eine Möglichkeit zur begrifflich-konzeptionellen Erfassung des IdD bieten technologische Konvergenz und die Merkmale der informationstechnischen Vernetzung und Autonomie: Im IdD agieren informationstechnisch vernetzte Gegenstände sowohl untereinander als auch mit Steuerungssystemen und anderen Netzwerken, was eine autonome und intelligente Steuerung von Prozessen ermöglicht. Indes stellt das IdD keine eigenständige, geschlossene Technologie dar. Vielmehr ist es 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 wie z.b. den autonomen bzw. automatisierten Gebäudebetrieb zu erzielen. Für die weitere Entwicklung des IdD im Allgemeinen sind u. a. die Technologiebereiche der Mikrosystemtechnik, Materialwissenschaften, Nanotechnologie, Optik/ Photonik, Mensch-Maschine-Schnittstellen, der Künstlichen Intelligenz und Computerwissenschaften von entscheidender Bedeutung. Unter anderem in Bezug auf das Smart House besonders relevante IdD-Technologien sind z. B. die funkbasierte oder kabelgebundene Informationsübertragung sowie Sensorik und Aktorik. Während eine umfassendere Darstellung der drei Projekte zum Internet der Dinge in der FreQueNz-Buchreihe erfolgen wird, und in Form von Abschlussberichten auf www.frequenz.net verfügbar ist, soll diese Publikation der Zusammenfassung der Ergebnisse des Smart House -Projektes dienen. ¹ Zur begrifflichen Erfassung u. technologischen Grundlagen des IdD vgl. Brand, Leif et al. (2009): Internet der Dinge. Übersichtsstudie, Zukünftige Technologien Nr. 80, hrsg. v. Zukünftige Technologien Consulting der VDI Technologiezentrum GmbH, Düsseldorf. 02
Im Verlauf der drei IdD-Projekte stellte sich die Frage als besonders relevant heraus, in welchem Grade die bereits vorhandenen IdD-Technologien im jeweiligen Untersuchungsfeld in der Praxis angewandt bzw. umgesetzt werden. Um diesen Realisierungsgrad abschätzen zu können, wurde im Rahmen der FreQueNz-Vernetzung durch die Projektpartner und die Vernetzungsstelle gemeinsam ein erweitertes Schema zur Erfassung des IdD erarbeitet, das die Merkmale der Vernetzung und Autonomie mit drei Ausprägungsstufen verbindet, wobei in Zukunft noch weitere Stufen hinzukommen können. Die entsprechende Erfassung des Untersuchungsfeldes Smart House ist in der folgenden Tabelle dargestellt: Ausprägungsstufen des Internets der Dinge im Bereich Smart House Merkmal Ausprägungsstufe Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Vernetzung Bilaterale Vernetzung: unmittelbare bilaterale Verbindung zweier Objekte Lokale Netze: Vernetzung von Dingen in technisch oder lokal geschlossenen Systemen, die Kommunikation, Steuer- oder zumindest Lesezugriffe zulassen; z. B. Nahbereichsfunk (wie etwa WLAN) oder Bussysteme Globale Netze: Vernetzung von Dingen mit offenen Systemen, wie Internet oder Mobilfunknetzen. Den Dingen wird eine weltweit eindeutige Identität (z. B. IP-Adresse, Mobiltelefon-Nr.) zugeordnet. Autonomie Keine Autonomie: Objekte/ technische Systeme sind passiv. Sie erfassen Sensordaten, zeigen diese an oder leiten sie weiter, lösen aber keine Handlungen aus. Teilautonomie: Objekte/ technische Systeme sind zusätzlich zu sensorischen Elementen mit eigenständiger Logik ausgestattet, verarbeiten Sensordaten und setzen vorprogrammierte Handlungen in Gang. Vollautonomie: Objekte/ technische Systeme sind mit umfassender Logik, Sensorik und Aktorik ausgestattet. Vollautonome Systeme zeichnen sich zunehmend durch Selbstwahrnehmung aus. Ihr selbständiges Handeln beruht auf technischer Intelligenz und kann über rein algorithmisch vorgegebene Entscheidungsfindungen und Handlungen hinausgehen. 03
Um den Bereich entsprechend differenziert erforschen zu können, wurden im Smart House - Projekt sechs Anwendungsfelder einzeln untersucht: Sicherheitstechnik, Servicerobotik, Unterhaltungselektronik, Haushaltsgeräte, Facility Management und Haustechnik, d. h. Energie- und Wärmetechnik, auf die zunehmend internet- und funkbasierte Fernzugriffe möglich sind. Die aktuellen und zukünftig wahrscheinlichen Realisierungsgrade des IdD für diese sechs Anwendungsfelder illustriert die folgende Abbildung anhand der Merkmale und Ausprägungsstufen des zuvor beschriebenen Schemas zur IdD-Erfassung. Abbildung 1: Realisierungsgrade des Internets der Dinge für die Smart House -Anwendungsfelder Vollautonomie Teilautonomie keine Autonomie bilaterale Vernetzung lokale Vernetzung globale Vernetzung Während es bereits ein breites kommerzielles Angebot anwendungsreifer Einzeltechnologien gibt, bewegen sich weitere Smart House -Technologien noch im Stadium der angewandten Forschung. Indes dominieren noch Einzellösungen, deren Integration in ganzheitliche Gebäudekonzepte nur schrittweise vorankommt. Zukünftig können vor allem in den Anwendungsbereichen Facility Management sowie Haus- und Sicherheitstechnik kontinuierliche Verbesserungen erwartet werden. Unter anderem aufgrund der langen Nutzungsdauer von Gebäuden und deren Komponenten, ist jedoch insbesondere im Bereich der Haustechnik mit einer eher langsamen Marktdurchdringung zu rechnen.² Schnellere Entwicklungen sind vor allem in der Unterhaltungselektronik und bei der Vernetzung von Haushaltsgeräten zu erwarten. ² Vgl. Brand, Leif: Internet der Dinge und Smart House. In: future technologies update, 02/09, hrsg. v. Zukünftige Technologien Consulting der VDI Technologiezentrum GmbH, Düsseldorf, S. 11. 04
Trends und Qualifikationsprofile für das Smart House Lothar Abicht, Sirkka Freigang, Henriette Freikamp, Leif Brand, Andreas Hoffknecht Smart House -Technologien haben deutliche Auswirkungen auf Qualifikationserfordernisse auf der mittleren Qualifikationsebene. Zu beobachten ist insbesondere eine durchgängige Zunahme von Anforderungen in Bezug auf Informations- und Elektrotechnik sowie bei der Kommunikation mit Kunden. Im Zuge des Projektes über zukünftige Qualifikationsanforderungen im Bereich Smart House wurde deutlich, dass derzeit bereits ein Qualifikationsbedarf besteht, der bisher nur unzureichend gedeckt werden kann. Im Projekt wurden fünf Qualifikationsprofile entwickelt, welche die qualitativ-inhaltlichen Qualifikationslücken abdecken könnten: 1. Systemberatung und -verkauf 2. Systemintegration 3. Fernwartung und Service 4. Direktbetreuung Smart House und 5. Dienstleistung Servicerobotik Diese Qualifikationsprofile weisen eine neue Kombination von Qualifikationsanforderungen auf, zu denen auch smarthouse-spezifisch veränderte oder neue Anforderungen gehören (siehe auch die tabellarische Zuordnung der Anforderungsbereiche zu den Qualifikationsprofilen am Ende dieser Zusammenfassung). Es bestehen technologische Trends mit einer für den Smart House -Bereich übergreifenden Bedeutung, von denen hier fünf Haupttrends genannt seien: In allen Smart House -Anwendungsfeldern nimmt die informationstechnische Vernetzung von Produkten und technischen Systemen zu. Es findet eine zunehmende Gebäudevernetzung mit zahlreichen verschiedenen, gebäudespezifischen Datenkommunikationssystemen statt. Es besteht ein Trend von herstellerspezifischen Kommunikationssystemen hin zu standardisierten Bussystemen, wobei mit Bus eine einzelne Sammelleitung eines Bündels von Signalwegen zur Übertragung von Datensignalen gemeint ist. Es besteht ein Trend zur Verschmelzung von Anwendungen und Systemfunktionalitäten mit dem Internet oder Mobilfunknetzen. Energiesparmaßnahmen erlangen größere Bedeutung. Dabei spielt das Smart Metering, d. h. die Erfassung und Visualisierung von Verbrauchsdaten auf Basis intelligenter, digitaler Stromzähler, eine besondere Rolle. 05
1. Systemberatung und -verkauf Das Qualifikationsprofil Systemberatung und -verkauf besteht aus einer Kombination von Qualifikationsanforderungen aus dem Einzelhandel und der Elektronik. Im Mittelpunkt dieses Profils stehen die Kommunikation mit dem Kunden und das zielgruppenorientierte Präsentieren von Smart-House - Anwendungen. Abbildung 1: Tätigkeitscluster Systemberatung und -verkauf Beratung Bedarf analysieren Marketing Tätigkeitscluster Systemberatung und - verkauf Koordination Verkauf Planung/ Konzeption Informationsbeschaffung Präsentation Die Tätigkeiten reichen hierbei von der Bedarfsanalyse über Beratung und Produktpräsentation bis hin zur Zusammenstellung einzelner Produkte zu einem ganzheitlichen Smart- House -System. Ergänzende Tätigkeiten sind die laufende Informationsbeschaffung, das Erstellen von Angebotsunterlagen sowie die weitere Koordination mit ausführenden Fachbetrieben. Eine neue Qualität des Profils Systemberatung und Verkauf ergibt sich aus der Kombination von Qualifikationsanforderungen aus den Bereichen Elektronik und Einzelhandel, die zur Ausübung des genannten Aufgabenspektrums notwendig ist. Hierzu gehören Kenntnisse über Automatisierungstechnik sowie Informations- und Telekommunikationstechnik einerseits und Präsentationstechniken, Marketing, Kalkulation, Lerntechniken und Englisch andererseits. Zusätzlich zur erforderlichen sozialen Kompetenz und der Fähigkeit zum selbstgesteuerten Lernen, sollten Wissen und Kenntnisse über Gebäudeleittechnik vertieft werden. Neben einem gewerkeübergreifenden Verständnis, das in Verbindung mit dem Qualifikationsprofil Systemintegration näher erläutert wird, stellen Kreativitätstechniken und Verkaufspsychologie weitere Anforderungsbereiche dar, die für Smart House -Systemberatung und -verkauf wesentlich sind (siehe zu den Anforderungsbereichen der Qualifikationsprofile auch die Tabelle am Ende dieser Zusammenfassung). 06
2. Systemintegration Das Qualifikationsprofil Systemintegration entspricht einer Kombination von Qualifikationsanforderungen aus den Bereichen Elektronik und IT. Der Schwerpunkt dieses Profils liegt bei der Planung und Ausführung der Systemintegration. Das bedeutet, dass Teilsysteme, wie z. B. Audiosysteme, in ein übergeordnetes Haussystem zu integrieren sind und verschiedene Smart House -Anwendungsfelder untereinander vernetzt werden. Abbildung 2: Tätigkeitscluster Systemintegration Rechtliche Aspekte beachten Detaillierte Planung/ Konzeption/ Design Parametrierung/ Konfiguration Informationsbeschaffung Tätigkeitscluster Systemintegration Schnittstellen Programmierung Dokumentation und Einweisung Koordination/ Kontrolle Bediengeräte integrieren Die technische Dokumentation, die Einweisung der Endkunden und eine aufgrund der schnellen technologischen Entwicklung laufende Informationsbeschaffung sind hierbei eher begleitende Tätigkeiten. Haupttätigkeiten sind die technische Fachplanung und Konzeption, die Parametrierung, Konfiguration, Integration und Programmierung des Smart-House -Systems sowie organisatorische Aufgaben und die Koordinierung der beteiligten Fachkräfte. Diese Tätigkeiten stellen Qualifikationsanforderungen im Bereich der Automatisierungstechnik, zu denen Kenntnisse über Sensorik, Aktorik und Steuerungsanlagen gehören. Der Trend zur informationstechnischen Vernetzung von Produkten und Teilsystemen im Haussystem führt zu erhöhten Qualifikationsanforderungen im Bereich der Informations- und Telekommunikationstechnik. Diese zunehmende Gebäudevernetzung führt zu neuen Anforderungen auf dem Gebiet der Gebäudeleittechnik. Aufgrund der Vielfalt der gebäudeleittechnischen Vernetzungsmöglichkeiten, ist hier ein hoher qualifikatorischer Anspruch zu erwarten, da zu jedem der damit verbundenen Datenkommunikationssysteme unter anderem kompatible Produkte und Gerä- te sowie konvergente Schnittstellen zu beherrschen sind. Trotz des Trends zu standardisierten Systemen, ist in absehbarer Zukunft eine Smart House -Planung und -Ausführung ohne Programmier- und Konfigurationskenntnisse für die notwendigen Schnittstellen kaum denkbar; dies deshalb, weil nur durch hersteller- und gewerkeübergreifende Schnittstellen verschiedene Systeme in ein Gesamtsystem integriert werden können. Dementsprechend stellt sich im Bereich Smart House ein gewerkeübergreifendes Verständnis als eine neue Qualifikationsanforderung. Derzeit werden die Tätigkeiten zur gewerkeübergreifenden Vernetzung durch Fachkräfte der mittleren Ebene und Ingenieure gleichermaßen ausgeführt. Neben Führungs- und Sozialkompetenz sowie Lernfähigkeit, liegen weitere Qualifikationsanforderungen zur Smart House - Systemintegration in den Bereichen Interfacedesign, Systemcodierung und Datenschutz sowie Baurecht, Architektur und Design, Ambient Assisted Living (AAL) sowie Energietechnik einschließlich Smart Metering. 07
3. Fernwartung und Service Wesentlich für das Qualifikationsprofil Fernwartung und Service ist seine Verbindung mit dem Trend zur Verschmelzung von Anwendungen sowie Produkt- und Systemfunktionalitäten mit dem Internet oder Mobilfunknetzen, die dem Nutzer sowie autorisierten Dritten die Möglichkeit gibt, häusliche Systeme per Fernzugriff zu steuern. Hieraus ergeben sich neue Qualifikationsanforderungen im Bereich der Fernwartung, wobei das Qualifikationsprofil Fernwartung und Service eine Kombination von Anforderungen aus den Bereichen Elektronik und IT darstellt. Abbildung 3: Tätigkeitscluster Fernwartung und Service Ferndiagnostik Fernwartung Reparatureinsätze vor Ort koordinieren Tätigkeitscluster Fernwartung und Service Kundenbetreuung Informations- und Datenmanagement Als Haupttätigkeiten stehen hier die Fernwartung und Ferndiagnostik im Mittelpunkt. Weitere Tätigkeiten sind das Informations- und Datenmanagement, die Kundenbetreuung und die Koordination von Reparatureinsätzen vor Ort. Wie bei der Systemintegration, stellen diese Tätigkeiten Qualifikationsanforderungen in den Bereichen Automatisierungstechnik, Gebäudeleittechnik sowie Informations- und Telekommunikationstechnik und erfordern ein gewerkeübergreifendes Verständnis. Weitere Anforderungen beziehen sich auf Wissen und Kenntnisse über Diagnose- und Testverfahren sowie Datenschutz und Systemcodierung. Die Betreuung der Kunden und der Umgang mit deren Daten erfordern Kommunikationsfähigkeit und Seriosität. 08
4. Direktbetreuung Smart House Das Qualifikationsprofil Direktbetreuung Smart House bezieht sich auf das technische Gebäudemanagement und bereichert das bisherige Tätigkeitsbild des Hauswartes um Qualifikationen aus dem Bereich Elektronik/ Elektrotechnik. Abbildung 4: Tätigkeitscluster Direktbetreuung Smart House Kontrolle aller technischer Anlagen Koordination und Auftragsmanagement Tätigkeitscluster Direktbetreuung Smart House Datenmanagement Organisation und Information Inbetriebnahme, Wartung, Reparaturen Zu den Tätigkeiten gehören die Kontrolle der technischen Anlagen, das Managen von eingehenden Daten, die Durchführung kleinerer Reparaturen sowie Instandhaltung und Wartung der technischen Anlagen. Als besondere Tätigkeit ist die Koordination und Organisation aller eingehenden Anfragen von Mietern, Kunden, Lieferanten etc. zu nennen, wobei zeitnah über mobile Endgeräte (wie z.b. ein PDA) zu erledigende Aufgaben erstellt, zugeordnet, abgeschlossen und dokumentiert werden können. Neben handwerklichen und kommunikativen Fähigkeiten, stellt das Tätigkeitscluster Qualifikationsanforderungen im Bereich des Datenmanagements. Vor allem die Kontrolle und Instandhaltung der technischen Anlagen erfordert ein gewisses gewerkeübergreifendes Verständnis der Smart House -Komponenten aus den Bereichen der Energie-, Automatisierungs- und Gebäudeleittechnik sowie der Informations- und Telekommunikationstechnik. Daneben werden rechtliche Kenntnisse, z. B. im Hinblick auf Sicherheitsbestimmungen oder Vertragsgestaltung wichtiger. 5. Dienstleistung Servicerobotik Das Qualifikationsprofil Dienstleistung Servicerobotik bezieht sich neben der entsprechenden Beratung und der Reparatur auch auf die (Fern-)Wartung, Konfiguration und Inbetriebnahme von Inspektions-, Überwachungs- und Transportrobotern sowie von häuslichen Assistenzrobotern. Zusätzlich zu Produktkenntnissen, stellt die Ausführung dieser Tätigkeiten Qualifikationsanforderungen in Bezug auf Mechatronik, Programmierung sowie Informations- und Kommunikationstechnik. Eine in diesem Profil neue Qualifikationsanforderung ist das Beherrschen intelligenter Kameratechnik. Da mit zunehmender Marktdurchdringung beispielweise die Vernetzung von Robotern mit Gebäudetechnik in der Breite nicht mehr alleine von höher Qualifizierten durchgeführt werden kann, stellen sich diese Anforderungen auch an Fachkräfte der mittleren Ebene. 09
Folgende Tabelle fasst die Anforderungsbereiche der "Smart House"-Qualifikationsprofile zusammen: Anforderungsbereiche der "Smart House"-Qualifikationsprofile 1. Profil Systemberatung und -verkauf 2. Profil Systemintegration 3. Profil Fernwartung 4. Profil Direktbetreuung 5. Profil Dienstleistung Servicerobotik Informations- und Telekommunikationstechnik Gebäudeleittechnik Automatisierungstechnik Energietechnik/ Smart Metering Datencodierung Gewerkeübergreifende Kenntnisse Kommunikationsfähigkeiten Verkaufspsychologie Präsentationtechniken Marketing Kalkulation Englisch Lerntechniken Kreativitätstechniken und Vorstellungsvermögen Interfacedesign Baurecht Architektur und Design Ambient Assisted Living Führungs- und Sozialkompetenz Diagnose- und Testverfahren Handwerkliche Fähigkeiten Datenmanagement Rechtliche Bestimmungen Produktkenntnisse Mechatronik Intelligente Kameratechnik Programmierung 10
Weitere Informationen @ Abschlussbericht» Trendqualifikationen im Smart House» http://www.frequenz.net/uploads/tx_freqprojerg/abschlussbericht_idd_im_smart_house_final.pdf Newsletter» Trendqualifikationen im Smart House» http://www.frequenz.net/uploads/tx_freqnewsletter/frequenz_newsletter2010_web.pdf Flyer» http://www.frequenz.net/uploads/tx_freqprojerg/q_flyer_isw_web_251109.pdf Buchpublikation» FreQueNz-Buchreihe, W. Bertelsmann Verlag, 2011 (in Vorbereitung) Newsletter und Flyer können bei bernd.dworschak@iao.fraunhofer.de angefordert werden. 11
Ansprechpartner Institut für Strukturpolitik und Wirtschaftsförderung gemeinnützige Gesellschaft mbh Heinrich-Heine-Straße 10 D-06114 Halle / Saale Prof. Dr. Lothar Abicht Telefon 0345/ 52 13 60 Fax 0345 / 51 70 706 E-Mail abicht@isw-institut.de Henriette Freikamp Telefon 0345/ 29 98 28 12 E-Mail freikamp@isw-institut.de Sirkka Freigang Telefon 030 / 42 02 47 25 E-Mail freigang@isw-institut.de Internet www.isw-institut.de Abteilung Zukünftige Technologien Consulting VDI-Platz 1 D-40468 Düsseldorf Dr. Andreas Hoffknecht Telefon 0211/ 62 14 456 Fax 0211/ 62 14 139 E-Mail hoffknecht@vdi.de Dr. Leif Brand Telefon 0211/ 62 14 516 E-Mail brand@vdi.de Internet www. zt-consulting.de Ein vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördertes Projekt im Rahmen der Initiative Früherkennung von Qualifikationserfordernissen im Netz www.frequenz.net