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Internet der Dinge

Das Internet der Dinge (Internet of Things – IoT) und die damit verbundene Analyse der Daten wird die weitere Digitalisierung unserer Gesellschaft und die Wirtschaftskraft Deutschlands wesentlich bestimmen. Die Herausforderungen hierzu gilt es in angemessener Zeit und Qualität zu bewältigen. Die Querschnittstechnologie Internet der Dinge, die nahezu unsichtbar für Außenstehende ist, ermöglicht eine durchgängige Vernetzung praktisch aller Objekte und ist somit die Grundlage für alles „Smarte“.

Aktuelle Marktstudien belegen jedoch, dass die Einführung dieser Technologie weiterhin nur zurückhaltend vorangeht, was aus unserer Sicht in Herausforderungen in der IoT-Cybersicherheit, der Mobilfunknetz-Verfügbarkeit, der beruflichen Qualifizierung, im Verständnis der Technologie und ihrer Anwendung auf die Geschäftsprozesse begründet liegt. Daher konzentrieren wir die Tätigkeiten unserer Expertengruppe auf diese Themenbereiche und erarbeiten hierzu Handlungsempfehlungen.

 

Ziele/ Priorisierte Fokusthemen

  1. Veröffentlichung des Best Practice Papiers “Offene IoT-Funknetze und offene Daten für eine „Open Region“ am Beispiel der Region Stuttgart”
  2. IoT-Coronawerkstatt: Was hat die CO2 – Konzentration in Innenräumen mit Corona-Ansteckungsraten zu tun?

Leuchtturmprojekte

PROJEKT IOT-PILOT
iot-pilot.umwelt-campus.de
(Projektname: IOT-PILOT; Förderkennzeichen des BMEL: 2818LD003)

Die digitale Transformation wird unsere Wirtschaft und Gesellschaft in den nächsten Jahrzehnten gravierend verändern. Bei der Vernetzung der analogen Welt spielt das Internet der Dinge (IoT) eine wesentliche Rolle. Der selbstverständliche Umgang mit Sensoren und Kommunikationsmodulen, aber auch deren Programmierung bis hin zur Cloud-Anwendung ist die Voraussetzung für neue Anwendungsideen und Geschäftsmodelle. Insbesondere Deutschlands mittelständische Unternehmen haben jedoch einen enormen Fachkräftemangel in diesem Bereich, da es wenige gute Informatikabsolventen gibt, die eine Spezialisierung im Themengebiet Internet der Dinge haben. Solche, die sich in diesem Gebiet spezialisiert haben, werden von den großen „Playern“ in den attraktiven Metropolregionen abgeworben. Für den Mittelstand in den ländlichen Regionen entsteht daher mittelfristig ein enormer Bedarf an Know-How. Hier wollen wir mit unserem Konzept eine Lösung anbieten, die den Zugang zum Internet der Dinge für mittelständische Unternehmen erleichtert und die Entwicklung erster Prototypen beschleunigt (Rapid Prototyping). Unser Konzept soll dafür die bestehenden Fachkräfte weiterbilden (lebenslanges Lernen) und den Einstieg in die neue IoT-Technologie vereinfachen und beschleunigen. IoT getriebene Geschäftsmodelle sind nicht an zentrale Ressourcen oder Ballungszentren gebunden und eigenen sich deshalb insbesondere zur Entwicklung des ländlichen Raumes. Gerade der ländliche Raum kann auch überproportional von den Anwendungsmöglichkeiten des IoT profitieren (Monitoring in der Landwirtschaft, neue Dienste). Wir hoffen dadurch die Innovationskraft in der Region zu verbessern und damit die Region insgesamt nachhaltig zu stärken.

PROJEKT IOT2-KLIMAWERKSTATT
umwelt-campus.de/iot-werkstatt

IoT2 bietet das Potential zur Lösung der Klimaproblematik, ohne das wir dabei zwingend einen merklichen Komfortverlust erleiden müssen. Aktuelle Studien gehen von einem IKT-Potential von 20 % CO2-Reduktion bis 2030 aus. Wir sagen: Gebt der jungen Generation den digitalen Werkzeugkasten an die Hand, um die eigene Zukunft nachhaltig zu gestalten. Gemeinsam mit Deutschlands klimafreundlichster Hochschule hat die Expertengruppe dazu ein schlüsselfertiges Konzept erarbeitet und bereits erfolgreich getestet.

IoT-Coronawerkstatt: Was hat die CO2 – Konzentration in Innenräumen mit Corona-Ansteckungsraten zu tun?

Das Arbeitsprogramm 2020 der Expertengruppe Internet der Dinge umfasst folgende Schwerpunkte:

1. Umsetzung der Handlungsempfehlungen des Arbeitsprogrammes 2018 durch aktive Unterstützung der in 2018 begonnen Forschungsvorhaben IoT-Pilot und IoT2-Klimawerkstatt. Aktuell befindet sich die deutsche Wirtschaft vor der nächsten großen disruptiven Entwicklung, der Verbindung von IoT und künstlicher Intelligenz (KI). Die deutsche Wirtschaft mit ihrem starken Mittelstand in klassischen Branchen wie Elektrotechnik und Maschinenbau ist von dieser Entwicklung besonders betroffen. Allerdings bietet IoT dem Mittelstand aufgrund dessen Stärke in den klassischen physischen Bereichen auch große Chancen, die weltweite Spitzenposition mittels cyberphysischer Geschäftsmodelle weiter auszubauen. Dazu müssen jedoch jetzt die richtigen Rahmenbedingungen gesetzt werden. Die EG IoT möchte die Vorhaben IoT2-Klimawerkstatt und IoT-Pilot daher in folgenden Bereichen beraten:

• Bildungsinitiative für Schulen im Bereich IoT und Algorithmen
• Unterstützung der Entwicklung neuer datengetriebener Geschäftsmodelle, insbesondere im deutschen Mittelstand mittels zielgerichteter Förderprogramme. Seit dem 1. Januar 2020 ist das „Gesetz zur steuerlichen Forschungsförderung“ in Kraft. Dadurch kann jedes Unternehmen eine Entwicklung starten, um z. B. mit Hilfe von IoT-Technologie einen digitalen Service zu entwickeln und in das eigene Geschäftsmodell zu integrieren.
• Qualifizierungsinitiative für den Mittelstand im Bereich IoT und KI
• Präsentation der Ergebnisse auf dem Digital-Gipfel 2020.

2. IoT2-Werkstatt mit Erweiterung maschinelles Lernen und IoT-spezifische Sicherheit:

a) Schulen: Aufbau von regionalen Kompetenzzentren zur koordinierten Lehrerfortbildung und zur strukturierten Schulung von Schülern in den Bereichen Algorithmen, IoT und IT-Sicherheit. Die Schulungskonzepte sollen über die reine Medienkompetenz hinausgehen.Die bestehenden Konzepte für die Grundschule wirken zu spät, um den jetzt nötigen Nachwuchs auszubilden und sind zudem zu früh im Lehrplan angesetzt, da für die Entwicklung von digitalen Kompetenzen zunächst ein Fundament von Lesen und Schreiben in der realen Welt aufgebaut werden muss.

b) Hochschulen: Anbindung bisher digitalisierungsferner Studiengänge durch Aufbau praxisnaher Laborumgebungen (Maker Spaces), um die Verschmelzung der verschiedenen Anwendungsdisziplinen mit IoT und KI zu lehren. Die Studierenden müssen gerade in Zusammenhang mit IoT ein Verständnis des Gesamtsystems erlangen und neben den Algorithmen auch die technischen Komponenten des Systems verstehen.

c) Nachhaltigkeit und Gesellschaft: IoT und Künstliche Intelligenz stellen potententielle Beiträge zur Lösung der Klimaproblematik dar, ohne dass die Gesellschaft dabei zwingend einen merklichen Komfortverlust erleiden muss. Aktuelle Studien gehen von einem IKT-Potential von 20 % CO2-Reduktion bis 2030 aus. Wir wollen der Gesellschaft einen digitalen Werkzeugkasten geben, um die eigene Zukunft nachhaltig zu gestalten. Das Konzept umfasst die Entwicklung eine Plattform für KI und IoT für die Vernetzung wichtiger gesellschaftlicher Akteure und die Erarbeitung von Train-the-Trainer-Weiterbildungskonzepten.

d) Mittelstandsbildung: Aufbau einer Zusammenarbeit mit IHKs und Bitkom. Die Methoden und Konzepte der Punkte a) und b) müssen auch auf den Mittelstand übertragen werden. Insbesondere müssen Unternehmen, die bisher noch keine digitalen Geschäftsmodelle entwickelt haben, Werkzeuge und Methodenkenntnisse vermittelt bekommen, um neue digitale Ideen umsetzen zu können.

3. KI-basierte Anomalieerkennung in IoT-Systemen: Praxisrelevante Methoden entwickeln (Forschung). Angriffe auf IoT-Systeme können durch Methoden der künstlichen Intelligenz (Daten-Analyse) frühzeitig entdeckt werden. Aufgrund der Komplexität solcher Systeme können heute nicht mehr alle Sicherheitslücken im Voraus ermittelt werden. Zudem entwickeln sich IoT-Systeme evolutionär weiter. Deswegen sind Verfahren zur Erkennung von Gefahren und zur rechtzeitigen Warnung elementar, um die IT-Sicherheit solch komplexer Systeme zu gewähren.

4. Erstellung eines Informationspapiers “Vergleich der IoT-Funktechnologien LoRaWAN, NB-IoT und CAT-M1 und ihrer Anwendungen”

5. Dialog mit anderen Expertengruppen des Digital-Gipfels: Zu allen Expertengruppen gibt es starke Querverbindungen. Beispielsweise zur Expertengruppe intelligente Gesundheitsnetze gibt es Schnittstellen im Bereich Kommunikationstechnik, Vernetzung und Daten-Analyse. Aktuelle Forschungsprojekte an Kliniken in Zusammenarbeit mit Hochschulen arbeiten an Konzepten zur automatisierten Analyse von Patientendaten, um damit Diagnosen und Therapien vorzuschlagen, um damit Ärzte zu unterstützen. Dieses Thema ist ein typisches Beispiel für die Verschmelzung von IoT und KI.

6. Mitwirkung an den übergeordneten Aktivitäten zum Gipfelmotto „Durch Digitalisierung zu mehr Nachhaltigkeit“ sowie zum Jahresthema “„Intelligent vernetzte Städte und Regionen umsetzen – Nachhaltigkeit erreichen!“ der Fokusgruppe Intelligente Vernetzung.

7. Weitergabe weiterer wichtiger Themen an andere Initiativen wie z. B. die Charta digitale Vernetzung oder Bitkom e.V.

Vorsitz der Expertengruppe

Dr. Christoph Bach

Ericsson GmbH
christoph.bach@ericsson.com

GuidoWebseite

Prof. Dr. Guido Dartmann

Hochschule Trier
g.dartmann@umwelt-campus.de

Status und
Fortschritt 2015

Internet der Dinge

Arbeitsprogramm 2019

Arbeitsprogramm 2018

Arbeitsprogramm 2017

Ergebnisse der Expertengruppe Internet der Dinge


2020

Offene IoT-Funknetze und offene Daten für eine „Open Region“ am Beispiel der Region Stuttgart
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2018

DIV-Report 2018
Status und Fortschritt der intelligenten Vernetzung in Deutschland
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2017

Positionspapier IoT-Werkstatt
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2017

Deutschland intelligent vernetzt
Digitale Gesundheit 2017
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2016

Deutschland intelligent vernetzt
Digitale Bildung 2016
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2015

Stakeholder Peer Review
Deutschland intelligent vernetzt
Status- und Fortschrittsbericht 2015
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2014

M2M – Querschnittstechnologie für die vernetzte Gesellschaft
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2013

Ergebnisbericht 2013
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