M2M: Maschinen überwachen sich selbst

Wird der Mensch bald ausrangiert?

Die Nachfrage der Unternehmen nach Machine-to-Machine-Lösungen (M2M) steigt unaufhaltsam. Nicht nur den Mobilfunkanbietern öffnet dies neue Türen. Doch die Einführung jener Technologie bringt für die Anwender einige Herausforderungen mit sich. Zudem stellt sich die Frage, welche Rolle dem Menschen zukommt, wenn die Maschinen zukünftig alles selbst regeln.

Die Ende Juni veröffentlichte Vodafone-Studie „M2M Adaption Barometer 2013“ prognostiziert, dass M2M bereits in zwei Jahren, also Mitte 2015, zum Mainstream wird. 50 Prozent der befragten Unternehmen werden dann M2M-Technologien einsetzen. Heute sollen es erst 12 Prozent der Befragten sein. Das Ergebnis basiert auf einer Umfrage von Circle Research, die unter weltweit 327 Entscheidungsträgern in Unternehmen aus fünf Schlüsselindustrien durchgeführt wurde.

Auch Dr. Bettina Horster, Direktorin Mobile im Eco – Verband der deutschen Internetwirtschaft e.V. sowie Vorstandsvorsitzende der Vivai AG, bestätigt, dass M2M die deutsche Wirtschaft bereits erreicht hat und die Pilotierung inzwischen abgeschlossen ist. Jetzt gelte es, branchenübergreifende Standards und praxistaugliche Geschäftsmodelle zu entwickeln. Generell sei Machine-to-Machine für alle Bereiche relevant, „für die eine Remote-Abfrage oder Steuerung fest installierter oder mobiler Maschinen einen Mehrwert darstellen. Egal, ob Ferndiagnosen im E-Health-Bereich, die Steuerung von Geräten zuhause oder der Einsatz in der Produktion – die Anwendungsszenarien von M2M sind praktisch unbegrenzt.“

Wie das aktuelle Pilotprojekt Skolkovo Smart City in Russland zeigt, ist sogar die Vernetzung ganzer Städte keine Zukunftsmusik mehr. Die Untersuchung „M2M Adoption Barometer“ gibt konkret Aufschluss darüber, "in welchen Branchen M2M-Anwendungen heute schon am stärksten genutzt werden. Demnach liegt der Einsatz in der Automobilbranche mit 19 Prozent am höchsten; vor allem aufgrund des Zuwachses an vernetzten Fahrzeugen", so Marc Sauter, Leiter Sales M2M Central Europe bei Vodafone. Es folgen die Energieversorger mit einer Verbreitung in 13 Prozent der befragten Unternehmen. Hier soll Smart Metering das wichtigste Einsatzgebiet sein. In der Logistik (12 Prozent) wird M2M vor allem für Flotten- und Gütermanagement genutzt. Bei Unternehmen aus dem produzierenden Gewerbe und dem Bereich Consumer Electronics, für die die Studie das höchste Wachstum im Bereich M2M prognostiziert, setzen derzeit nur 11 Prozent auf M2M. Dahinter liegen Konsumgüterhersteller und Einzelhändler (10 Prozent), die im Supply Chain Management (SCM) auf M2M vertrauen.

Aus einer Hand

Doch die Entwicklung und Bereitstellung einer M2M-Lösung ist komplex, weiß Dominikus Hierl, Chief Marketing Officer bei Telit Wireless Solutions: „Eine erfolgreiche Nutzung hängt von zahlreichen Faktoren ab: etwa von einer umfassenden Modulüberwachung, einem durchgängigen SIM-Karten-Management oder einem umfangreichen Billing- und Business-Support-System.“ Unternehmen brauchen hier einen guten Lösungspartner, am besten einen Provider, der alle erforderlichen Services für den Betrieb einer M2M-Lösung aus einer Hand bieten kann. Doch zunächst sollten sie sich die Frage stellen: Was bringt uns die Machine-to-Machine-Kommunikation überhaupt? „Die Implementierung von M2M muss sich für den Betrieb lohnen und von der Belegschaft kontinuierlich vorangetrieben werden“, erklärt Bettina Horster. „Auch branchenspezifische Fragen – etwa der Einsatz geeigneter und robuster Techniken – spielen eine wichtige Rolle.“ Für viele Anwendungsfälle sind mobile Endgeräte wie Tablets oder Smartphones vonnöten. „Die Unternehmen sollten daher eine klare Strategie bezüglich der Integration mobiler Endgeräte in ihre IT-Infrastruktur verfolgen“, fügt Prof. Dr. Uwe Kubach, Vice President M2M/IoT Engineering bei der SAP Mobility Division sowie Mitglied des Forschungsausschusses des Münchner Kreises, an.

Der Aufwand von Machine-to-Machine-Projekten richtet sich dabei nach der Integrations- und Wertschöpfungstiefe. „Ob ich z.B. ein ‚Wireless-Modul’ in meine Elektronik/Steuerung etc. integriere oder ob ich eine Ebene darüber ein Terminal/Modem oder einen Router von der Stange einsetze: Hier ist alles von wenigen Tagen bis zu 18 Monaten möglich und lässt sich daher nicht pauschalisieren“, so Michael Nickolai, Geschäftsführer der M2M Germany GmbH. Selbiges gelte für die Kosten.

Die Kosten im Blick

Apropos Kosten: Um diese generell im Blick zu haben, gilt es, geeignete Tarifmodelle je nach Nutzungsdauer und -menge zu finden, damit der Betrieb der M2M-Anwendung profitabel bleibt. Auch die Art und Weise der Rechnungsabwicklung muss geklärt werden. „Beim Roaming kann es beispielsweise sein, dass die einzelnen lokalen Mobilfunkprovider verschiedene Preis- und Abrechnungsmodelle nutzen“, erläutert Dominikus Hierl. „Gefragt sind also Billing-Systeme, die diese unterschiedlichen Modelle unterstützen.“ Laut Bettina Horster vom Eco-Verband und der Vivai AG bieten die Mobilfunkbetreiber jedoch schon heute globale SIM-Karten an, so dass das internationale Roaming kein Argument mehr sei, M2M zu missachten. „Die meisten Unternehmen wählen eine Flat-Fee-Variante mit spezieller M2M-SIM.“ Zudem gibt es entsprechende Managementplattformen, um die Kosten im Blick zu halten. Gleichzeitig helfen sie bei der Verwaltung und liefern einen Überblick über den gesamten SIM-Bestand, weiß Michael Nickolai. „SIM-Karten können so nach Bedarf selbst freigeschaltet (aktiviert) oder abgeschaltet (gesperrt) werden.“

Für Mobilfunkanbieter wie E-Plus, Telekom, O2 und Vodafone haben sich durch das steigende Interesse an M2M letztlich neue Türen geöffnet, da sie nun spezielle M2M-Tarifmodelle in ihr Angebot aufnehmen können. Aber auch die SIM-Karten-Hersteller wie Gemalto oder Giesecke & Devrient könnten durchaus gut zu tun haben, kommen im Machine-to-Machine-Bereich doch überwiegend spezielle, neue SIM-Karten zum Einsatz. Wenn man sich vorstellt, dass eine SIM-Karte in einem Lkw-Trailer zum Teil Beschleunigungen von 10 g aushalten muss und das auch noch bei klirrender Kälte, dann wird klar, warum es verschiedene Kartenvarianten gibt. „Neben den Micro- und Nano- gibt es daher die MFF-SIMs“, erklärt Horster. „Dieser Chip-Typus arbeitet zuverlässig selbst bei Temperaturschwankungen von –40 bis über +100 Grad Celcius.“ Er werde fest verlötet, sei damit widerstandsfähiger gegen physikalische Einflüsse und vor Diebstahl geschützt. „Festverbaute Machine Identification Modules (MIMs) stellen allerdings neue Herausforderungen dar“, bemerkt Manfred Kube, Head of M2M Segment Marketing bei der Gemalto M2M GmbH, „da diese später nicht einfach ausgetauscht werden können. Deshalb werden hier neue Verfahren in der Provisionierung angewandt.“

Einheitliches Sicherheitskonzept

Doch nicht nur die SIM-Karte sollte geschützt werden, sondern auch „der gesamte Datenfluss vom Sensor bis in die Datenbank und  die Anwendungen muss durch ein einheitliches Sicherheitskonzept abgedeckt sein“, betont Uwe Kubach von SAP und dem Münchner Kreis. Dies beinhalte insbesondere die sichere Einbindung der Maschinen in die IT-Infrastruktur und Übertragung der Daten. „Hier geht es nicht nur um übliche Kriterien wie Authentifizierung, Verschlüsselung und Datenschutz“, fügt Dominikus Hierl von Telit an, „sondern auch um Fragen wie ‚Was passiert, wenn ein Gerät oder eine SIM-Karte gestohlen werden?’ oder ‚Wer kümmert sich um die Deaktivierung des Endgeräts?’. Man sollte sich folglich für einen M2M-Lösungspartner entscheiden, der diese Fragen berücksichtigt und ein vollständiges Sicherheitspaket anbietet.“ Dazu zählen eine umfassende Modulüberwachung mit „Over the Air“-Management-Services (OTA) einschließlich Netzwerkdiagnosen, IP- und Hardwaretests, SIM-Karten-Management mit Troubleshooting und Diagnosen sowie Alarmierungen bei betrügerischer Netzwerk- und Modulnutzung. Auch eine Erkennung von SIM-Karten-Entnahmen und -Deaktivierungen sollten zum Service-Angebot des Providers gehören.

Aber M2M wirft auch neue Datenschutzfragen auf: Zum Beispiel werden laut Bettina Horster die von Connected Cars gesammelten Daten derzeit ungefragt zur Verbesserung von Produkten zusammengetragen oder gemeldete Staudaten an Dritte verkauft. Angesichts solcher Automatisierungen müsse dringend die Frage geklärt werden, wem diese Daten gehören.

Eine weitere Problematik im Bereich M2M sind Störungen des Internets bzw. des Mobilfunknetzes. Für manche Unternehmen wird „Disconnected Operations“ der Normalfall sein und ihnen reicht es, beispielsweise nur einmal täglich eine Verbindung zum Backend aufzubauen. „In anderen Szenarien ist eine kontinuierliche Verbindung wichtig“, betont Uwe Kubach. „Hier muss man für den Fall unvorhergesehener Verbindungsabbrüche entsprechende Vorkehrungen treffen.“ Um Datenverluste zu vermeiden, ist etwa eine Zwischenspeicherung sinnvoll, bis die Verbindung wiederhergestellt ist. Doch die massiven und ungefilterten Datenmengen im M2M-Bereich würden Nutzer und Datenpuffer in vielen Fällen überfordern. „Hier lohnt es sich für Unternehmen, frühzeitig eine klare Auswahl zu treffen, welche Daten wie oft gesammelt werden müssen, welche gleich auf der Maschine ausgewertet werden und welche nach einem Ablaufdatum vernichtet werden können“, so Bettina Horster. „Es ist wichtig, dass die sowieso schon ausgelasteten Netze nicht zusätzlich mit Datenmüll blockiert werden.“ Eine weitere Möglichkeit, um temporäre Störungen zu überbrücken, stellen Multi-Mode-Module dar. Sie können in unterschiedlichen Mobilfunksystemen wie etwa CDMA und GSM/3G/4G funken. Dies ist laut Manfred Kube von Gemalto z.B. bei Tracking-Anwendungen besonders interessant, die über Ländergrenzen verfolgt werden müssen. Hier könne das Funkmodul z.B. von CDMA auf 3G-/4G-Betrieb umschalten.

Ein neues Zeitalter

Und was sind die nächsten Entwicklungsschritte? Laut Kube wird zukünftig der Mehrwert bei M2M-Anwendungen neben zuverlässiger und sicherer Hardware vor allem im Bereich Software und Services liegen. Dominikus Hierl nennt hier die „Cloud“ als Stichwort, denn in ihr können umfangreiche Echtzeitinformationen problemlos gespeichert, geteilt und korreliert werden. Ein weiterer wichtiger Entwicklungsschritt werde die Verwaltung großer Datenmengen sein, „das heißt die Aufbereitung der erfassten Daten in Form von ‚Smart Data’, auf deren Basis Analysen durchgeführt und strategische Entscheidungen getroffen werden können.“ Bettina Horster sieht das Potential vielmehr darin, die Effizienz der Maschinen durch Prozessinnovationen, Optimierungen und gezielte Vernetzung aller beteiligten Akteure zu steigern. „Wenn beim Maishäckseln der Abtransport der Ernte vom Feld ins Silo nicht reibungslos funktioniert, weil der Lkw etwa noch in der Wiegestation festhängt und die erzwungene Kaffeepause gut und gerne 1.000 Euro pro Stunde kostet, dann wird schnell deutlich, wo erneute Quantensprünge zur Effizienzverbesserung möglich sind“, nennt sie als Beispiel. Dafür müssten aber allgemeine und Branchenstandards entwickelt werden, damit sich der Trailer von Krone und der Maishäcksler von Claas beim Ernteprozess abstimmen können. M2M werde in naher Zukunft kein „nice-to-have“, sondern ein „must-have“ sein.

„Mit M2M betreten wir letztlich ein neues Zeitalter in der Automatisierung und Industrialisierung. Unternehmen, die sich für diese ‚neue’ Technik entscheiden, müssen mit Visionen von dem, was alles noch möglich sein kann, inspiriert sein“, so Michael Nickolai von M2M Germany. „Für M2M gibt es jetzt schon zahllose Anwendungsmöglichkeiten und die Zukunft wird noch etliche hervorbringen. Wer M2M nutzen will, muss einfach offen und auch bereit sein, darin zu investieren.“ Doch bei vielen schwingt stets die Angst mit, sie könnten irgendwann von Maschinen komplett ersetzt werden. Aber: Die Machine-to-Machine-Kommunikation hat ihre Grenzen, insbesondere wenn es um die Gesundheit von Menschen geht. Wer möchte sich schon auf die Diagnose einer Maschine verlassen und sich in deren Obhut begeben? Letztlich steht hinter jeder noch so intelligenten Maschine ein Mensch, der die Verantwortung für ihre Tätigkeit trägt. 

Einsatzgebiete der M2M-Technologie

  • Smart Energy: Hier unterstützt M2M beim Aufbau von „Smart Grids“, d.h. der Energieversorgungsnetze der Zukunft.
  • Tracking & Tracing – E-Call, Verkehrstelematik, Mautsysteme: Hier ermöglicht mobilfunkgestützte M2M-Technologie die Anbindung von Fahrzeugen an intelligente Verkehrsinformationssysteme, die z.B. helfen, den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren und Routen optimal zu berechnen. Zudem bietet E-Call die Möglichkeit, dass im Notfall das Fahrzeug automatisch Rettungsdienste verständigt.
  • Fahrzeugtelematik – „bCall“, Flottenmanagement, Insurance Telematics, Remote Vehicle Access: Hier ermöglicht M2M u.a. nutzungsabhängige Versicherungstarife und die Überwachung von Lieferungen. Zudem wird durch Technologien wie LTE das „Verbundene Auto der Zukunft“ ermöglicht.
  • M-Health – Assisted Living, Chronic Care Management, Prävention: Bei der Überwachung von Patienten mit chronischen Krankheiten eröffnet M2M-Technologie einen zusätzlichen Kanal zum Betreuungsteam. Durch kontinuierliche Überwachung des Patienten in seinem häuslichen Umfeld mittels entsprechender Sensoren kann eine teilweise schleichend einhergehende Verschlechterung seines Zustandes frühzeitig erkannt werden. Intelligente Pillendosen helfen zudem, die Therapieadhärenz beim Patienten durch SMS-Erinnerungen etc. zu verbessern.
  • Smart Cities: In der „smarten Stadt der Zukunft“ wird M2M-Technologie in vielen Bereichen zu effizienteren Abläufen beitragen und z.B. neue Verkehrskonzepte wie Car Sharing oder E-Mobilität unterstützen.

Quelle: Manfred Kube, Gemalto

 Bildquelle:Thinkstock/ iStockphoto

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