Vom Sensor in die Cloud – Wie jetzt?

Inhaltsverzeichnis

In diesem Tutorial werden wir uns anhand des Beispiels eines „Wireless Thermometers“ ansehen, wie man Sensorwerte im Web verfügbar machen kann. Dabei setzen wir auf den von Microtronics bereitgestellten Werkzeugkasten. Dadurch können wir uns auf die Applikation konzentrieren. Die Übermittlung, Archivierung und Verwaltung der Daten und Konfigurationen sowie das Managen der Geräte wird durch die zur Verfügung gestellte Technologieplattform erledigt. Aber wozu das Ganze?

Der Mehrwert von Informationstechnologien

Die Einbeziehung der Informationstechnologie ermöglicht es die Eigenschaften bestehender Produkte sowie den Umfang der angebotenen Dienstleistungen zu erweitern. Dies darf aber nicht nur dem Selbstzweck dienen. „Weil wir es können!“ ist keine ausreichende Rechtfertigung für den Einsatz der Informationstechnologie.

Es gilt immer einen Nutzen zu schaffen. Seien es zusätzliche Werte, für die die Kunden bereit sind zu bezahlen oder ein tieferes Verständnis der Kunden sowie der Verwendung der Produkte durch die Kunden. Derartige Einblicke sind für die Produktentwicklung und Erstellung von maßgeschneiderten Dienstleistungen von hohem Wert.

Vom Sensor in Cloud - Wie jetzt?

Das heißt an erster Stelle der Überlegung sollte immer das Geschäftsmodell stehen. Die Technologie ist nur als Enabler des Geschäftsmodells zu betrachten. Die im Verlauf der Nutzung von intelligenten, vernetzten Produkten erfassten und übermittelten Daten gestatten die Erweiterung des Geschäftsmodell weit über den Point of Sale hinaus[1].

Anders als bei traditionellen Produkten verlieren die Unternehmen also den direkten Zugang zu ihren Produkten nicht, wodurch Modelle wie „Product-as-a-Service“[2] oder „Sensor-as-a-Service“[3] erst ermöglicht werden.

Technologische Infrastruktur

Wenden wir uns nun den technologischen Aspekten zu. Für den Einsatz intelligenter, vernetzter Produkte ist die Schaffung und der Betrieb einer völlig neuen technologischen Infrastruktur erforderlich[4].

Diese umfasst vereinfacht dargestellt drei Ebenen (Produkt, Konnektivität, Cloud). Das Produkt selbst muss um Sensoren, Mikroprozessoren, Datenspeicher und Schnittstellen erweitert werden. Bezogen auf die Konnektivität umfasst die technologische Infrastruktur die Implementierung von Kommunikationsprotokollen für den Datenaustausch zwischen Produkt und Cloud. Die Cloud repräsentiert die Summe der Funktionen und Dienste, die außerhalb des physischen Produktes existieren.

Technology Stack
Vereinfachte, eigene Darstellung „The New Technology Stack“ (Porter & Heppelmann, 2014, S. 69)[5]
Quer über diese 3 Ebenen muss selbstverständlich die Sicherheit gewährleistet werden und eine Möglichkeit zur Einbindung externer Daten geschaffen werden. Zudem wird eine Verbindung zu anderen Business-Systemen (z.B. ERP, CRM oder PLM) benötigt[5].

Durch die Wahl einer Technologieplattform, die diese Überlegungen bereits berücksichtigen bzw. bei den applikationsspezifischen Entscheidungen eine einfache Implementierung der verfügbaren Optionen ermöglicht, lässt sich eine Menge an Entwicklungszeit sparen und Sie können sich ausschließlich auf die Erarbeitung ihrer Applikation konzentrieren.

Tutorial

Im Tutorial beschäftigen wir uns mit der Software des Produktes (Script) und einer „Intelligenten Produktanwendung“ (Dashboard), die als Teil der Cloud zu betrachten ist. Die übrigen Komponenten der Infrastruktur werden durch Microtronics bereitgestellt.

Datencontainer und REST-API

Die verwendete Technologie basiert auf einer Speicher-zu-Speicher-Synchronisation. D.h. das physische Gerät ist mit einem virtuellen Abbild am Server verknüpft. Bei jeder Verbindung zum Server sorgt die Firmware des Geräts dafür, dass die Datencontainer (Messdatenspeicher, Konfigurationen, usw.) zwischen Gerät und Server synchronisiert werden.

Mittels API-Funktionen der Firmware können die für die Realisierung der Applikation erforderlichen Daten in diese Container geschrieben bzw. daraus gelesen werden.

Wurden die Daten an den Server übermittelt, können sie über die REST-API des Servers ausgelesen werden. Es lassen sich somit eigene Dashboards oder Smartphone-Apps erstellen, die ihre Daten über diese REST-API vom Server beziehen.

Um dem Server den Aufbau (d.h. die Bedeutung der einzelnen Bytes) der verwendeten Datencontainer mitzuteilen, muss der sogenannte Connector definiert werden. Nur dann können die Messdaten und Konfigurationen in Verbindung mit der Oberfläche des Servers für Auswertungen, Visualisierungen und Grafiken genutzt werden. Auch für den gezielten Zugriff auf einzelne Konfigurationsparameter oder Messwerte über die REST-API muss dem Server der Aufbau der Datencontainer bekannt sein.

Tutorial Wireless Thermometer

Der erste Schritt

Es empfiehlt sich bei der Entwicklung einer M2M / IoT Anwendung mit der Definition des Connectors zu beginnen. Wie bereits erwähnt, gilt es dabei zunächst zu überlegen welche Messwerte und Konfigurationsparameter für die Realisierung der gewünschten Applikation  erforderlich sind. In unserem Fall sind das die Messwerte „Batteriespannung“, „USB-Ladespannung“ und „Temperatur“ sowie die Konfigurationsparameter „Aufzeichnungsintervall“, „Übertragungsintervall“ und „Verbindungsart“.

Mit der Definition des Connectors hat man sowohl die Vorgaben für das Script als auch für ein Dashboard oder eine Smartphone-App festgelegt.

Schritt für Schritt zur Visualisierung

Phase 1: Festlegen des Connectors
Phase 2: Erstellen des Applikations-Scripts
Phase 3: Visualisieren der Daten am Cloud-Server
Phase 4: Zugriff auf die Daten und Konfigurationen über die REST-API des Cloud-Servers mittels rapidM2M Playground
Phase 5: Erstellen eines eigenen Dashboards

Sie erfahren wie Sie die für den Datenaustausch zwischen dem Gerät, Cloud-Server und externen Systemen erforderliche Datenstruktur (d.h. den Connector) festlegen, ein Applikations-Script mit Hilfe des rapidM2M Toolset erstellen und dieses per USB-Schnittstelle in das Gerät laden.

Weiters erlernen Sie die Verwendung der Auswertungen zur Darstellung der Daten am Cloud-Server und erhalten einen Überblick wie mit Hilfe des rapidM2M Playground Daten und Konfigurationen über die REST-API des Cloud-Servers ausgelesen werden können.

Abschließend erarbeiten Sie ein eigenes Dashboard zur Darstellung der Daten und Eingabe eines Konfigurationsparameters wobei dieses von Ihnen geschaffene Dashbord über die REST-API auf die entsprechenden am Cloud-Server gespeicherten Informationen zugreift.

Für das Tutorial benötigen Sie:

rapidM2M M3 oder T-Mobile IoT Box

rapidM2M M3 Tutorial

IoT BoxTutorial

Literaturverzeichnis

  1. Mayer, P. (2010, März). Economic aspects of SmartProducts. Whitepaper. Instute of Technology Mangement, University of St. Gallen
  2. Porter, M. E., & Heppelmann, J. E. (2014, November). How Smart, Connected Products Are Transforming Competition. Harvard Business Review, S. 84
  3. Fleisch, E., Weinberger, M., & Wortmann, F. (2014). Geschäftsmodelle im Internet der Dinge. HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik, 51(6), 812–826, S. 822. https://link.springer.com/article/10.1365%2Fs40702-014-0083-3
  4. Porter, M. E., & Heppelmann, J. E. (2014, November). How Smart, Connected Products Are Transforming Competition. Harvard Business Review, S. 68
  5. Porter, M. E., & Heppelmann, J. E. (2014, November). How Smart, Connected Products Are Transforming Competition. Harvard Business Review, S. 69

Sie möchten mehr über Microtronics erfahren?