IoT Anwendungen vernetzen immer mehr Lebensbereiche. So nimmt die M2M Kommunikation immer mehr Fahrt auf.
Internet of Things

Vom Konzept zur Realität

Von selbstfahrenden Autos bis zu Smart-City-Lösungen: Anwendungen für das Internet der Dinge (IoT) haben Hochkonjunktur. Doch wie werden sie von der Idee zum marktreifen Produkt? Pilotprojekte sind der Schlüssel zum Erfolg.
Lautlos rollt der kompakte Shuttle-Bus mit der Liniennummer 7015 über die Straßen Bad Birnbachs. Das liegt am Elektroantrieb – daran haben sich Einheimische und Urlauber inzwischen gewöhnt. Was sie aber weiter staunen lässt, ist der Blick ins Innere des ÖPNV-Fahrzeugs: Sechs Sitzplätze für Passagiere, aber keiner für den Fahrer. Der e-Bus fährt autonom – IoT-Anwendungen machen es möglich. Ausgestattet mit GPS, Lasern und Odometrietechnik fährt er selbstständig drei Haltestellen in einer Start-Ziel-Schleife zwischen Therme und Marktplatz an, auf einer Strecke von 1,2 Kilometern. Nur ein Fahrtbegleiter ist an Board, der das Fahrzeug per Knopfdruck in Betrieb nimmt, die Verkehrsroute auf einem Tablet verfolgt und bei Pannen eingreift. Seit Inbetriebnahme nutzten über 20.000 Fahrgäste das Angebot. „Dieses einzigartige Projekt ‚autonomer Bus‘ hat einen echten Leuchtturmcharakter”, sagt Kurt Vallée, stellvertretender Landrat vom Kreis Rottal-Inn. „Ein deutliches Signal für die Zukunft der Mobilität im ländlichen Raum.“
Im kleinen Maßstab testen, was später einmal flächendeckend funktionieren soll: So wie die Bahntochter ioki als Betreiber der Shuttle-Bus-Strecke in Bad Birnbach die Zukunft von IoT-gestützter Mobilität erprobt, überprüfen viele Unternehmen derzeit, wie sie das Internet der Dinge für ihre Services und Produkte nutzen können. Denn klar ist: Die Vernetzung von Maschinen, die autonom agieren, wird die Art, wie wir künftig zusammenarbeiten und leben, stark verändern – ob im Büro, unterwegs oder zu Hause. Klar ist aber auch: Neue Ideen in funktionierende Produkte und Dienstleistungen umzuwandeln, ist mit enormem Aufwand verbunden. Um diesen anfangs in Grenzen zu halten und dennoch einen realistischen Eindruck von den Vor- und Nachteilen zu bekommen, setzen immer mehr Unternehmen auf Pilotprojekte.

Fahren ohne Fahrer

Keine 150 Kilometer von Bad Birnbach entfernt fahren zwischen München und Nürnberg neben automatisierten PKW seit diesem Juni auch autonome LKW-Kolonnen. Auf der 2015 eröffneten Digitalen Testfeld Autobahn (DTA) wurden 140 Autobahnkilometer mit modernsten Radar-Sensoren für präzise Echtzeitdaten zu Verkehrsfluss, -dichte oder Geschwindigkeit und dem G5-Netz für die Car-to-Car-Echtzeitkommunikation ausgestattet. Das erlaubt eine reibungslose Interaktion in der Maschine-zu-Maschine-Kommunikation (M2M) und damit das automatisierte Fahren im Realbetrieb der A9 – ohne dass andere Verkehrsteilnehmer davon etwas mitbekommen. Nutzen können diesen Testabschnitt Unternehmen und Forschungseinrichtungen, die das vernetzte Fahren und dessen Auswirkungen auf Sicherheit, Effizienz und Spritverbrauch im Realbetrieb testen wollen. Während dabei im ersten Wagen noch ein speziell geschulter Fahrer sitzt, folgen die anderen führerlos – gesteuert von vernetzten Boardcomputern. „Es geht nicht nur um die Anwendung einer Technologie. Es geht um ihre sinnvolle Einbindung in die gesamte Logistikkette“, sagt MAN-Vorstandschef Joachim Drees. „Die Resultate der Untersuchung an der Mensch-Maschine-Schnittstelle sollen unmittelbar zurück in die Technologieentwicklung fließen“, sagt Christian Haas, Leiter des Instituts für komplexe Gesundheitsforschung an der Hochschule Fresenius, die zu den Kooperationspartnern des Projekts gehört. „Wir hoffen, dass unsere Erkenntnisse auch zum besseren Verstehen und Gestalten anderer digitalisierter Mensch-Maschine-Schnittstellen beitragen können.“
Auch im Herzen von Berlin gibt es eine solche Teststrecke "Digital vernetzte Protokollstrecke", kurz DIGINET PS. Zwischen Großem Stern und Ernst-Reuter-Platz testet die Automobilbranche seit Sommer 2017 gemeinsam mit Technikunternehmen und Forschungseinrichtungen, wie autonomes Fahren im dichten Verkehr der Hauptstadt funktioniert. Fahrzeuge und Verkehrsleitsysteme können alle relevanten Informationen, wie Fahrzeugdichte, Hindernisse und Staus auf der Strecke, automatisch abrufen und verarbeiten. Vor roten Ampeln hält das Fahrzeug selbstständig an, bei stockendem Verkehrsfluss verlangsamt der Boardcomputer automatisch die Geschwindigkeit. „Mit unseren Daten wollen wir die Vor- und Nachteile vom autonomen Fahren aufzeigen und damit mehr Akzeptanz bei der Bevölkerung schaffen“, sagt Sahin Albayrak, leitender Direktor des DAI-Labors der TU Berlin. „Zugleich stellen wir unsere Erkenntnisse als Basis für andere neuartige Lösungen zur Verfügung.”
Diginet-PS
Im Herzen Berlins testen Zukunftsforscher das automatisierte Fahren. Vier Kilometer lang ist das Testfeld Diginet-PS, in dem das Auto Fußgänger, Fahrradfahrer und andere Fahrzeuge erkennen muss.
Auch T-Systems ist mit von der Partie und sorgt für die Sicherheit in der Datenverarbeitung. „Bei DIGINET PS werden Unmengen von Daten gemanagt und betrieben“, sagt Jörg Tischler, Vice President Customer Solutions im Bereich Connected Mobility bei T-Systems. „Das erfordert nicht nur eine sichere Technik, sondern auch Lösungen, die einen integren Umgang mit den Daten erlauben. Mit dem Security Operations Center der Telekom stellen wir passende Betriebsinfrastrukturen bereit.“

Best Practice von Adelaide bis Wuhu

Was sich auf lokaler und regionaler Ebene im Kleinen bewährt hat, dient als Blaupause für Großprojekte auf der ganzen Welt. Wissen hört nicht an der eigenen Stadtgrenze auf. Eine Austauschplattform zu Pilotprojekten selbstfahrender Autos bietet der interaktive Atlas der Bloomberg Aspen Initiative. So vernetzt die „Bloomberg Philanthropies“-Stiftung bestehendes Wissen, das Entwicklern, Planern und Städten hilft, eigene Projekte umzusetzen, sich auf auf den Einsatz autonomer Fahrzeuge vorzubereiten und zugleich aus den Erfahrungen anderer zu lernen.
Auch im EU-Forschungs- und Innovationsprogramm Horizont2020 können Experten unterschiedlicher Fachbereiche gemeinsam forschen und Lösungen entwickeln. 45 Automobilhersteller und ITK-Unternehmen, Verbände und Universitäten testen beispielsweise im Rahmen des Projekts AUTOPILOT den Einsatz hochautomatisierter IoT-Fahrzeuge in der Öffentlichkeit. „Großflächiges automatisiertes Fahren in der Stadt oder auf der Autobahn funktioniert nur, wenn Sensoren in der Cloud vernetzt sind und über Standardschnittstellen miteinander kommunizieren können“, sagt T-Systems- Produktmanager Ralf Willenbrock. „Deshalb untersuchen wir, wie sich Automobil- und IoT-Techniken verbinden und sich daraus Standards entwickeln lassen, um den Markt und die öffentliche Hand auf das automatisierte Fahren vorzubereiten.“

Smart City als Herausforderung

Autonomes Fahren ist nur ein kleiner Baustein bei der Vernetzung ganzer Städte: In Smart Cities sind Verkehr, Logistik, Verwaltung, Energieversorgung, Lebensmittelversorgung hoch technologisiert und automatisiert. Pilotprojekte sind auch hier unumgänglich, um die Zukunft unseres Zusammenlebens unter möglichst realen Bedingungen zu testen. Im Süden Pekings etwa entsteht ein neuer gigantischer Flughafen und ein 1.100 Kilometer langes Schienennetz für neue Hochgeschwindigkeitszüge ist im Bau. Schon für sich genommen Mega-Projekte – und doch nur erste Schritte mit Blick auf ein noch größeres Ziel: die Entwicklung der smarten chinesischen Metropolregion Jing-Jin-Ji, die die drei Mega-Citys Peking, Tianjin und Heibei zu einer Vorzeigeregion für vernetztes Leben machen soll. Dabei profitieren die Planer von den Erfahrungen ähnlicher Projekte wie Masdar: Die 22 Milliarden Dollar teure Öko-Konzeptstadt in Abu Dhabi wird seit zehn Jahren zur CO2-neutralen Stadt mit hochtechnologisierter Lebensmittel-, Energie- und Wasserversorgung sowie Kommunikations- und Verkehrsinfrastruktur ausgebaut. Und auch die Erfahrungen der Planer von Jing-Jin-Ji fließen bereits ins nächste vernetzte Großprojekt ein: NEOM, eine 26.500 Quadratkilometer große Stadt, die derzeit zwischen Saudi-Arabien, Jordanien und Ägypten entsteht – eine Mischung aus Technologiepark, Touristenmagnet und alltagstauglichem Lebensraum. Schon bei der Grundsteinlegung setzen die Planer auf vernetzte Lösungen und Roboter für optimierte Prozesse, kürzere Bauphasen und höhere Energieeffizienz. Noch ist kein Spatenstich erfolgt, doch bei erfolgreicher Umsetzung wird auch NEOM zum Vorreiter für Städteplaner, Politiker und Unternehmen und damit zu einem weiteren Meilenstein für IoT-Anwendungen.

Aus Erfahrungen lernen

Auch Bad Birnbach hat dazugelernt – aus den eigenen Erfahrungen: Phase 2 des Bus-Pilotprojekts ist in vollem Gange, es fährt nicht nur ein zweiter autonomer e-Bus durch die Stadt, die Route wurde auch um eine vierte Haltestelle erweitert, Anfang 2019 wird zudem der Bahnhof ins Streckennetz integriert. Zusätzlich sind die Fahrzeuge nun auf dem modernsten Stand, eine Klimaanlage ist serienmäßig an Board und mit 25 Stundenkilometern fahren die Busse bald doppelt so schnell wie vorher. Positiver Nebeneffekt: Das Beispiel macht Schule. Inzwischen bringen auch auf dem Campus der Berliner Charité Mitte sowie auf dem fünf Kilometer entfernten Virchow-Klinikumgelände autonome Busse Mitarbeiter und Patienten sicher und zuverlässig ans Ziel.

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