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Netzwoche 07/2021

32 Technology Focus

32 Technology Focus Ressourcenschonende Entwicklung von IoT-Systemen Das Internet der Dinge ist in aller Munde. Doch es stellt sich die Frage, wie neu der Gedanke ist und ob man aus der Vergangenheit lernen kann. Denn ein unüberlegter Einsatz moderner Technologien kann zu überdimensionierten, instabilen oder langsamen Systemen führen. DER AUTOR Jiri Petr Bereichsleiter Applications, CSA Engineering Den Beitrag finden Sie auch online www.netzwoche.ch Die Vernetzung von Geräten hat ihren Ursprung Ende der 1960er-Jahre mit dem Entstehen des Arpanet. Die Idee, einen Rechner mit anderen Peripherien zu vernetzen, ist sogar noch älter und mit der Entwicklung der ersten Computer entstanden. Wie so oft haben auch auf dem Gebiet der Vernetzung der Dinge erst die schier endlose Ressourcenverfügbarkeiten den alten Ideen zum Durchbruch verholfen. Diese basiert auf dem immer noch gültigen «Moore’schen Gesetz» (Verdoppelung der Rechnerleistung alle 24 Monate bei gleichem Preis) und dem weniger bekannten, aber ebenfalls noch gültigen «Nielsen’s law of Bandwidth» (Verdoppelung der verfügbaren Internetbandbreite alle 21 Monate). Die Kombination beider hat zur Folge, dass erst jetzt günstig herstellbare Sensoren in gros sen Mengen über schnelle Netzwerke mit leistungsfähigen Computern vernetzt werden können. Gefragt sind einfache und robuste Lösungen Ein Beispiel früher IoT-Anwendungen sind Alarmierungsanlagen, die in den 1980er-Jahren als vernetzte Systeme aus zahlreichen Sensoren und Rechnern entstanden und älter sind als der im Jahr 1999 entstandene Begriff IoT. Der Hauptunterschied zu heute liegt darin, dass sich die verfügbare Bandbreite höchstens im Bereich von einigen Kilobytes pro Sekunde bewegte. Ebenfalls waren CPU-Leistung und Speicherkapazität sehr gering. Nichtsdestotrotz iot waren Systeme möglich, die bezüglich Zuverlässigkeit, Robustheit und Performance den heutigen ebenbürtig waren. Sie benötigten aber weniger Ressourcen, waren diese doch schlichtweg nicht verfüg- und bezahlbar. Die Benutzeroberflächen von damals können im Erscheinungsbild mit den heutigen natürlich nicht konkurrieren. Aber obwohl neue Frameworks, Virtualisierung, DevOps-Einsätze und moderne Entwicklungstools die Produktivität in der Softwareentwicklung verbessert haben, gilt das Moore’sche Gesetz in der Softwareentwicklung definitiv nicht. Dafür ist das «Wirthsche Gesetz» (Software wird in kürzerer Zeit langsamer als Hardware schneller) aktueller denn je. Gleichzeitig verschlechtert sich die Energieeffizienz und somit auch der CO2-Ausstoss der neuen Lösungen. Es wäre deshalb sinnvoll, wenn sich heutige Entwickler und Architekten der Tugenden der früheren Ingenieure bedienen und versuchen, das Wirthsche Gesetz zu brechen. Man sollte Architekturen entwerfen, die mit den Möglichkeiten der Virtualisierung und Micro- Service-Architekturen sorgfältig umgehen. Und zwar, indem Kommunikationskanäle verwendet werden, die wenig Bandbreite brauchen und indem Applikationen entwickelt werden, die nicht die schnellsten Rechner und grössten Speichermengen benötigen. Aus der Geschichte wissen wir, dass es ohne signifikanten Mehraufwand möglich ist. Dazu müssen am Anfang der Entwicklung die richtigen Entscheidungen getroffen und diese dann durch solides Handwerk implementiert werden. Das Resultat sind einfachere, zuverlässigere, robustere und umweltfreundlichere Lösungen. Und dies, ohne auf Funktionalität, Komfort und neue Technologien verzichten zu müssen. Bild: Freepik Fazit Eine ganzheitliche Sicht auf zu realisierende IT-Systeme ist notwendig und soll ausser den klassischen Projektvorgaben wie Termine, Budget und Qualität auch die Energieund Ressourceneffizienz des Betriebs berücksichtigen. Wenn die Weichen am Anfang eines Projekts richtiggestellt werden, ist der dafür benötigte Zusatzaufwand vernachlässigbar und wird später durch Einsparungen und bessere Qualität mehrfach amortisiert. 07 / 2021 www.netzwoche.ch © netzmedien ag

Technology Focus 33 Die Kühlkette im Blick: IoT-Lösungen für den Pharmatransport Temperaturempfindliche Medikamente und Impfstoffe werden meist per Luftfracht transportiert. Doch längst nicht alle Medikamente erreichen ihren Zielort unbeschädigt. IoT-Lösungen sorgen für mehr Kontrolle und erhöhte Sicherheit der wertvollen Fracht. Weltweit sind bisher 1,16 Milliarden Dosen Covid-Impfstoff verabreicht. Zuvor aber wurden sie zu Impfzentren transportiert. Nie war die Fracht wertvoller. Wenn Wohl und Wehe ganzer Volkswirtschaften an dieser schützenden Spritze hängen, gewinnt die Logistik eine ganz besondere Bedeutung. Umso erschreckender ist das Ergebnis einer Studie der International Air Transport Association (IATA) von 2019. Ihr zufolge erreichen knapp 25 Prozent der Impfstoffe ihren Bestimmungsort beschädigt. In einer aktuellen Studie des Instituts für Supply Chain Management der Universität St. Gallen haben sich unerwartete Qualitätsprobleme als die massgeblichen Kostentreiber erwiesen, zum Beispiel wenn ein Container zur Kontrolle geöffnet werden muss oder der Inhalt nicht mehr verwendet werden kann. Hier kommt das Internet der Dinge ins Spiel. Funksensoren können sehr vieles überwachen, was für die Sicherheit und Qualitätssicherung relevant ist: von Temperaturschwankungen über den Aufenthaltsort bis zur unerlaubten Öffnung des Frachtbehälters. Temperaturempfindliche Medikamente und Impfstoffe werden meist per Luftfracht transportiert. Noch vor zehn Jahren war die einhellige Meinung: Funktechnologie und Flugzeug passen nicht zusammen. Inzwischen hat sich das Bild deutlich gewandelt. Internationale Logistikunternehmen statten ihre Pharmacontainer mit IoT-Sensoren aus. Einige haben ein eigenes Funknetz aufgebaut, um die Sensordaten möglichst ausfallsicher abzurufen. DER AUTOR Nico Ros Mitgründer & CTO, Skycell Bild: creativeart / Freepik Gefahr durch Fälschungen und Diebstahl Die Gefahr in der Medikamentenbranche sind Fälschungen und Diebstahl. Impfstoffe könnten dazu aus Transportcontainern entnommen und durch eine Fälschung ersetzt werden. Container lassen sich in Zukunft so einrichten, dass sie nur durch vorher festgelegte «trusted persons» geöffnet werden können. Wenn Sensoren eine Öffnung registrieren, wird ein Alarm generiert, wenn sich keine «trusted Person» angemeldet hat. Zukünftig wird diese Überwachung sogar lückenlos möglich sein. Mit der Langwellentechnik LoRa besteht eine Funktechnologie, die es ermöglicht, Daten zur Temperatur oder Luftfeuchtigkeit in den Containern über grös sere Entfernungen zu senden. Mittels Big-Data-Analysen lassen sich auch Lieferketten besser planen und vor jedem Transport eine Risikovorhersage erstellen. So lässt sich die sicherste und kostengünstigste Route finden sowie vorhersagen, welche Schwierigkeiten eintreten könnten. Ausreichend Daten in hoher Qualität Sollten zu wenige Daten zur Verfügung stehen – etwa bei der Planung neuer Strecken –, kann man den Prozess mithilfe künstlicher Intelligenz simulieren. Die KI berechnet im Vorfeld die optimale Route unter Berücksichtigung von eventuell auftretenden Problemen und Verzögerungen entlang der Strecke. So lässt sich unter anderem einkalkulieren, wie lange der Container bei einer Lieferverzögerung, etwa durch Flugausfall, die Temperatur halten kann, ohne dass die Ladung verdirbt. Wichtig dafür ist allerdings – wie immer in der KI –, dass grosse Mengen an Daten in sehr guter Qualität zur Verfügung stehen. Dass das Internet der Dinge auch in der Pharmalogistik auf breiter Front ankommt, ist daher nur noch eine Frage der Zeit. Und jene, die schon jetzt die dafür nötigen Daten besitzen, haben einen deutlichen Vorsprung. Den Beitrag finden Sie auch online www.netzwoche.ch www.netzwoche.ch © netzmedien ag 07 / 2021

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