Smartes Objekt

Ein smartes Objekt (englisch smart object) ist ein Objekt, das durch die Einbettung von Informationstechniken über Fähigkeiten verfügt, die über seine ursprüngliche Bestimmung hinausgeht.[1] Die erweiterten Fähigkeiten solcher Gegenstände bestehen darin, Daten zu erfassen, zu verarbeiten und zu speichern und mit ihrer Umgebung zu interagieren.[2]

Grundlagen

Motivation

Der Gedanke, der der Erschaffung von intelligenten Objekten zu Grunde liegt, ist die Schließung der Lücke zwischen der realen Welt, die physisch erfahrbar ist, und der digitalen Welt, die in den Informationssystemen vorliegt.[3] Intelligente Objekte bilden die Grundlage für die Vision des ubiquitous computing. In dieser Vision, die wesentlich am Xerox PARC entwickelt wurde, verschwindet die Grenze zwischen Computern und Alltagsgegenständen, in dem die Informationstechnologien mit den Alltagsgegenstände verschmelzen und an jedem Ort genutzt werden können. Das Ziel ist die Unterstützung des Menschen durch intuitive bedienbare Geräte.[4] Ähnlich ist auch der Begriff des Internets der Dinge zu verstehen, in dem sich intelligente Alltagsgegenstände, die über digitale Logik, Sensorik und Kommunikationsfähigkeiten verfügen, in Netzwerken zusammenfinden.[5] Aus der betriebswirtschaftlichen Perspektive sind diese intelligenten Objekte besonders interessant, um zusätzliche Informationen über den Status von Objekten und Prozessen digital zu erfassen. Das sogenannte High Resolution Management zielt darauf ab, Managementaufgaben wie Planung, Führung und Controlling durch die automatisierte Datenerfassung zu unterstützen. Die verwendeten Informationstechnologien dienen dazu, Informationen in kürzeren Zeitabständen, mit höherem Detaillierungsgrad (idealerweise auf der Ebene eines einzelnen Artikels) und mit zusätzlichen Statusinformationen (z. B. die aktuelle Temperatur) zu gewinnen.[6] Dadurch, dass die Datenerfassung durch die Automatisierung geringere Kosten verursacht, kann die Anzahl der Messungen erhöht werden und so die Planungen des Unternehmens häufiger an die realen Bedingungen angepasst werden.[7]

Fähigkeiten

Die Definition von smarten Objekten als Objekte, die durch Informationstechnologien einen erweiterten Funktionsumfang erhalten, erfasst eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen. Zur allgemeinen Beschreibung von smarten Objekten können dabei die wesentlichen Funktionen in fünf Kategorien aufgeteilt werden:

Identifikation und Datenspeicherung
Sensorik zur Erfassung der Umwelt
Aktoren zur Beeinflussung der Umwelt
Elektronische Datenverarbeitung und Entscheidungsunterstützung
Kommunikation und Netzwerkfähigkeit[2][8]

Anwendungen

Private Anwendungen smarter Objekte

Die zuvor eingeführte technologische Gliederung der Fähigkeiten ist sowohl für Anwendungen von smarten Objekten im Unternehmen als auch bei Anwendungen, die die Produktfunktionalität für einen privaten Nutzer erhöhen, möglich. Nach der anfangs getroffenen Definition intelligenter Objekte wird im Bereich der privaten Anwendungen ein extrem breiter Rahmen aufgespannt, bei denen eine weitergehende Kategorisierung kaum möglich ist.

Betriebliche Anwendungen smarter Objekte

Im betrieblichen Kontext ist eine weitergehende Kategorisierung der Funktionen möglich. Dabei kann zwischen drei Bereichen unterschieden werden, die jeweils einen unterschiedlichen Umfang an eingebetteten Technologien benötigen. Eine grundlegende Funktion, die mit smarten Objekten umgesetzt werden kann, ist die Echtzeit-Erfassung von Daten innerhalb der betrieblichen Prozesse. Mit Hilfe von intelligenten Objekten können Informationen über den Ort, den Zustand und die Umgebung von Objekten zeitnah zur Verfügung gestellt werden. Die zweite wesentliche Funktion ergibt sich, wenn die Fähigkeiten der Objekte so erweitert werden, dass auch eine dezentrale Informationsverarbeitung und Entscheidungsfindung möglich ist. In diesem Fall kann die Entscheidung, einen Prozess zu starten oder zu beenden, direkt an geeignete Objekte übertragen werden. Eine noch weitergehende Übertragung von Aufgaben auf die Objekte findet statt, wenn Objekte einzeln oder durch eine Vernetzung untereinander komplette Geschäftsprozesse ausführen können, also beispielsweise ein logistisches Objekt selbstständig seinen Weg durch eine Logistikumgebung findet.[8]

Anwendungen finden sich bereits im Bereich Logistik und Gesundheitswesen. Zur Optimierung von Lieferketten können intelligente Objekte eingesetzt werden, die sich am Warenausgang eines Lieferanten und am Wareneingang eines Kunden automatisch identifizieren können (z. B. durch RFID). So können zu jeder Zeit die aktuellen Bestände entlang der Lieferkette mit geringem Aufwand und ohne manuelle Dateneingabe erhoben werden. In Verbindung mit einem überbetrieblichen Datenaustausch kann so der gefürchtete Peitscheneffekt bekämpft werden. Die intelligenten Objekte können hier als technologische Grundlage für verbesserte Planungsansätze (beispielsweise Collaborative Planning, Forecasting and Replenishment) dienen.

Im Gesundheitswesen sind bereits Anwendungen anzutreffen, die neben der reinen Identifikation auch weitere Funktionen von smarten Objekten nutzen. Ein Beispiel bietet die Unterstützung einer Bluttransfusion durch drahtlose Sensornetzwerke. Dabei können mehrere unterschiedliche Funktionen mit Hilfe der eingebetteten Informationstechnologien durchgeführt werden. Durch die Integration eines Sensorknotens mit Temperaturfühler in einen Transfusionsbeutel kann die Temperatur an der Oberfläche des Blutprodukts kontinuierlich überwacht werden. Diese Werte werden an ein im Hintergrund liegendes Auswertungssystem übertragen, und im Fall der Verletzung von Schwellenwerten kann das zuständige Personal über die möglichen Qualitätsmängel informiert werden. Wenn auch die Patienten mit einem Armband mit Sensorknoten ausgestattet werden, kann ein automatischer Abgleich zwischen den Informationen von Patient und Blutprodukt durchgeführt werden. Durch eingebaute LEDs, die hier als Aktoren dienen, kann das Personal vor der Durchführung einer Transfusion gewarnt werden, wenn der Patient und das Blutprodukt inkompatibel sind.[9]

Technologien

Die grundlegende Funktion für viele Anwendungen smarter Objekte stellt die eindeutige Identifikation von Objekten dar. Dies gilt besonders für logistische Anwendungen, bei denen die Lokalisierung von Objekten durch die Erfassung an Identifikationspunkten im Mittelpunkt steht.[10] Daher kann die drahtlose Datenübertragung mit RFID als Basistechnologie für einige Anwendungen betrachtet werden.[11][12] Bei Objekten, die neben der Identifikation und Datenspeicherung auch Aufgaben wie Datenerfassung oder Datenverarbeitung übernehmen, können auch drahtlose Sensornetzwerke eingesetzt werden.[13]

Quellen und Weblinks

M. Sedlmayr, A. Becker, U. Muench, F. Meier, H. U. Prokosch, T. Ganslandt: Towards a smart object network for clinical services. In: AMIA. Annual Symposium proceedings / AMIA Symposium. Band 2009, 2009, S. 578–582, PMID 20351921, PMC 2815426 (freier Volltext).
Rhea Wessel: German Researchers to Test Networking Tags for Assets, Blood. In: RFID JOURNAL. Abgerufen am 21. Juni 2020.
A. Pflaum, M. Krupp: Das intelligente Parfüm kennt seinen Nachbarn - Warensicherung mit Smart Object Technologie. In: ISIS-AutoID, RFID special. Nr. 2, 2010, S. 156–157 (isis-specials.de [PDF]).
Alexander Pflaum, Jürgen Hupp: Sensornetzwerke und Lokalisierungsverfahren als Schlüsseltechnologien für die intelligente logistische Umwelt von morgen. In: Hans-Jörg Bullinger, Michael ten Hompel (Hrsg.): Internet der Dinge: www.internet-der-dinge.de (= VDI-Buch). Springer, Berlin/Heidelberg 2007, ISBN 978-3-540-36733-8, S. 107–118, doi:10.1007/978-3-540-36733-8_8.

Einzelnachweise

Friedemann Mattern, Christian Flörkemeier: Vom Internet der Computer zum Internet der Dinge. In: Informatik-Spektrum. Band 33, Nr. 2, 1. April 2010, S. 107–121, doi:10.1007/s00287-010-0417-7.
Tomás Sánchez López, Damith Chinthana Ranasinghe, Bela Patkai, Duncan McFarlane: Taxonomy, technology and applications of smart objects. In: Information Systems Frontiers. Band 13, Nr. 2, 1. April 2011, S. 281–300, doi:10.1007/s10796-009-9218-4.
Elgar Fleisch, Oliver Christ, Markus Dierkes: Die betriebswirtschaftliche Vision des Internets der Dinge. In: Elgar Fleisch, Friedemann Mattern (Hrsg.): Das Internet der Dinge: Ubiquitous Computing und RFID in der Praxis: Visionen, Technologien, Anwendungen, Handlungsanleitungen. Springer, Berlin, Heidelberg 2005, ISBN 978-3-540-28299-0, S. 3–37, doi:10.1007/3-540-28299-8_1.
Weiser Mark: The computer for the 21st century. In: Scientific American. Band 265, Nr. 3, 1991, S. 94–104 (scientificamerican.com [abgerufen am 21. Juni 2020]).
Das Internet der Dinge: Ubiquitous Computing und RFID in der Praxis: Visionen, Technologien, Anwendungen, Handlungsanleitungen. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg 2005, ISBN 978-3-540-24003-7.
Elgar Fleisch, Günter Müller-Stewens: Der Einfluss der RFID-Technologie auf die Unternehmensführung. In: Reinhard Hünerberg, Andreas Mann (Hrsg.): Ganzheitliche Unternehmensführung in dynamischen Märkten. Gabler, Wiesbaden 2009, ISBN 978-3-8349-8787-7, S. 69–91, doi:10.1007/978-3-8349-8787-7_5.
F Elgar Fleisch: What is the internet of things? An economic perspective. In: Economics, Management, and Financial Markets. Band 5, Nr. 2, 2010, S. 125–157.
Zoltán Nochta: Smart Items in Real Time Enterprises. In: Max Mühlhäuser, Iryna Gurevych (Hrsg.): Handbook of Research on Ubiquitous Computing Technology for Real Time Enterprises. IGI Global, Hershey, PA, USA 2008, ISBN 978-1-59904-832-1, S. 211–228, doi:10.4018/978-1-59904-832-1.ch010.
Alexander Pflaum u. a.: Deployment of a wireless sensor network to support and optimize logistical processes in a clinical environment. In: European Workshop on Smart Objects: Systems, Technologies and Applications. 2010, S. 1–7.
Gaby Neumann: Prozessführung mit intelligenten Logistikobjekten. In: Corinna Engelhardt-Nowitzki, Elsabeth Lackner (Hrsg.): Chargenverfolgung: Möglichkeiten, Grenzen und Anwendungsgebiete. DUV, Wiesbaden 2006, ISBN 978-3-8350-9482-6, S. 73–92, doi:10.1007/978-3-8350-9482-6_5.
Michael ten Hompel, Lars Nagel: Zellulare Transportsysteme – Den Dingen Beine machen im „Internet der Dinge” (Cellular Transport Systems – Making Things Move in the “Internet of Things”). In: it - Information Technology. Band 50, Nr. 1, 1. Januar 2008, S. 59–65, doi:10.1524/itit.2008.0462.
Florian Kuzmany, Artur Luft, Razvan Chisu: Die Bausteine des Internet der Dinge. In: Willibald Günthner, Michael ten Hompel (Hrsg.): Internet der Dinge in der Intralogistik (= VDI-Buch). Springer, Berlin / Heidelberg 2010, ISBN 978-3-642-04896-8, S. 53–64, doi:10.1007/978-3-642-04896-8_8.
W. Fu, Y. S. Chang, M. M. Aung, C. Makatsoris, C. H. Oh: WSN based intelligent cold chain management. In: The 6th International Conference on Manufacturing Research (ICMR08), Brunel university, UK, 9-11th September 2008. 2008, S. 353–360 (brunel.ac.uk).

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[1] Friedemann Mattern, Christian Flörkemeier: Vom Internet der Computer zum Internet der Dinge. In: Informatik-Spektrum. Band 33, Nr. 2, 1. April 2010, S. 107–121, doi:10.1007/s00287-010-0417-7.

[Sanchez-S1-20-2] Tomás Sánchez López, Damith Chinthana Ranasinghe, Bela Patkai, Duncan McFarlane: Taxonomy, technology and applications of smart objects. In: Information Systems Frontiers. Band 13, Nr. 2, 1. April 2011, S. 281–300, doi:10.1007/s10796-009-9218-4.

[3] Elgar Fleisch, Oliver Christ, Markus Dierkes: Die betriebswirtschaftliche Vision des Internets der Dinge. In: Elgar Fleisch, Friedemann Mattern (Hrsg.): Das Internet der Dinge: Ubiquitous Computing und RFID in der Praxis: Visionen, Technologien, Anwendungen, Handlungsanleitungen. Springer, Berlin, Heidelberg 2005, ISBN 978-3-540-28299-0, S. 3–37, doi:10.1007/3-540-28299-8_1.

[4] Weiser Mark: The computer for the 21st century. In: Scientific American. Band 265, Nr. 3, 1991, S. 94–104 (scientificamerican.com [abgerufen am 21. Juni 2020]).

[5] Das Internet der Dinge: Ubiquitous Computing und RFID in der Praxis: Visionen, Technologien, Anwendungen, Handlungsanleitungen. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg 2005, ISBN 978-3-540-24003-7.

[6] Elgar Fleisch, Günter Müller-Stewens: Der Einfluss der RFID-Technologie auf die Unternehmensführung. In: Reinhard Hünerberg, Andreas Mann (Hrsg.): Ganzheitliche Unternehmensführung in dynamischen Märkten. Gabler, Wiesbaden 2009, ISBN 978-3-8349-8787-7, S. 69–91, doi:10.1007/978-3-8349-8787-7_5.

[7] F Elgar Fleisch: What is the internet of things? An economic perspective. In: Economics, Management, and Financial Markets. Band 5, Nr. 2, 2010, S. 125–157.

[Nochta-S211-228-8] Zoltán Nochta: Smart Items in Real Time Enterprises. In: Max Mühlhäuser, Iryna Gurevych (Hrsg.): Handbook of Research on Ubiquitous Computing Technology for Real Time Enterprises. IGI Global, Hershey, PA, USA 2008, ISBN 978-1-59904-832-1, S. 211–228, doi:10.4018/978-1-59904-832-1.ch010.

[9] Alexander Pflaum u. a.: Deployment of a wireless sensor network to support and optimize logistical processes in a clinical environment. In: European Workshop on Smart Objects: Systems, Technologies and Applications. 2010, S. 1–7.

[10] Gaby Neumann: Prozessführung mit intelligenten Logistikobjekten. In: Corinna Engelhardt-Nowitzki, Elsabeth Lackner (Hrsg.): Chargenverfolgung: Möglichkeiten, Grenzen und Anwendungsgebiete. DUV, Wiesbaden 2006, ISBN 978-3-8350-9482-6, S. 73–92, doi:10.1007/978-3-8350-9482-6_5.

[11] Michael ten Hompel, Lars Nagel: Zellulare Transportsysteme – Den Dingen Beine machen im „Internet der Dinge” (Cellular Transport Systems – Making Things Move in the “Internet of Things”). In: it - Information Technology. Band 50, Nr. 1, 1. Januar 2008, S. 59–65, doi:10.1524/itit.2008.0462.

[12] Florian Kuzmany, Artur Luft, Razvan Chisu: Die Bausteine des Internet der Dinge. In: Willibald Günthner, Michael ten Hompel (Hrsg.): Internet der Dinge in der Intralogistik (= VDI-Buch). Springer, Berlin / Heidelberg 2010, ISBN 978-3-642-04896-8, S. 53–64, doi:10.1007/978-3-642-04896-8_8.

[13] W. Fu, Y. S. Chang, M. M. Aung, C. Makatsoris, C. H. Oh: WSN based intelligent cold chain management. In: The 6th International Conference on Manufacturing Research (ICMR08), Brunel university, UK, 9-11th September 2008. 2008, S. 353–360 (brunel.ac.uk).