Entwicklungsplattformen Das Internet der Dinge für Entwickler greifbar machen

Redakteur: Franz Graser

Im Internet of Things (IoT) liefern intelligente, miteinander vernetzte Geräte Daten, die die Basis für neue Geschäftsmodelle bilden können. Doch dazu muss das IoT handhabbar werden.

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Smart Farming und Smart Cooling sind nur zwei Anwendungen, die durch ThingWorx, eine Anwendungsplattform für das Internet der Dinge, möglich werden.
Smart Farming und Smart Cooling sind nur zwei Anwendungen, die durch ThingWorx, eine Anwendungsplattform für das Internet der Dinge, möglich werden.
(Bild: PTC)

Russell Fadel hat alles schon einmal erlebt. 2005 verkaufte er die von ihm gegründete Firma Lighthammer an den deutschen Softwareriesen SAP. Das Unternehmen vermarktete eine Softwarelösung, die es erlaubte, eine Brücke zwischen der Echtzeitwelt der Fertigung und dem betriebswirtschaftlichen Umfeld der Fertigungsplanung zu schlagen. Enterprise Manufacturing Intelligence nannte sich das damals. Auf der Basis der Lighthammer-Plattform ließen sich Applikationen bauen, die Einblick in die Fertigungsabläufe boten, die Maschinenauslastung anzeigten und Ansatzpunkte für die Optimierung lieferten.

Frühjahr 2014: Wieder hat ein Unternehmen mit drei Buchstaben eine von Russell Fadel gegründete Firma gekauft. Diesmal ist es PTC, der Spezialist für Softwarelösungen zur Produktentwicklung – sowohl auf der Hard- als auch auf der Softwareseite – und zum Servicing. Der Name der übernommenen Firma ist ThingWorx. Und auch diesmal schlägt die ThingWorx-Softwarelösung eine Brücke, nämlich zum Internet der Dinge.

Bis zu 30 Milliarden Geräte hängen 2020 am Internet

Wie das Marktforschungshaus Gartner prognostiziert, werden im Jahr 2020 rund 26 Milliarden Geräte mit dem Internet verbunden sein. ABI Research geht davon aus, dass diese Zahl sogar über 30 Milliarden liegen könnte. Viele dieser Geräte werden Daten aus der physikalischen Welt sammeln und der Datenwelt zur Verfügung stellen. Doch wie ist es möglich, Applikationen zu entwickeln, die das Potenzial des IoT erschließen?

„Wir haben gesehen, dass sich unsere Erfahrungen aus dem Fertigungsumfeld auf ein breiteres Problem anwenden ließen“, erläutert Fadel im Gespräch mit der ELEKTRONIKPRAXIS. „Also begannen wir damit, eine Applikationsplattform und eine Lösung für das Rapid Application Development zu entwickeln, die auf das Internet der Dinge zielten. Die Herausforderungen waren natürlich ganz andere als im Fertigungssegment, aber wir hatten den Vorteil, dass wir im Jahr 2009 damit begannen und die technische Grundlage, die wir entworfen hatten, zehn Jahre jünger war als in unserem alten Business.“

Eine Zielrichtung der ThingWorx-Lösung besteht darin, Daten, die von den Geräten im Feld generiert werden, zu visualisieren. Eine Demonstrationsanwendung zeigt zum Beispiel, wie der Füllstand und der Kassenbestand von Getränkeautomaten, die mit dem Netz verbunden sind, in Realzeit abgelesen werden können. Für jeden Automaten gibt es eine eigene Seite, die den aktuellen Betriebszustand anzeigt, die Umsatzentwicklung der letzten Tage und auch die am meisten nachgefragten Getränkesorten. Auch Defekte werden vermerkt, so dass sich die komplette operationelle Geschichte des Geräts nachvollziehen lässt. Diese Seite ähnelt einer Facebook-Seite für das jeweilige Gerät, deswegen kann man auch vom „Facebook für Maschinen“ sprechen.

Aus den so gewonnenen Daten lässt sich eine Menge machen. Bleibt man beim Beispiel des Getränkeautomaten, so ist es möglich, Geräte zu ermitteln, die besonders viel Umsatz machen – vielleicht, weil sie an einem sehr günstigen Standort platziert sind –, die Zusammenstellung der Produkte zu optimieren, weil bestimmte Getränkesorten stärker nachgefragt werden als andere, oder die Route des Wartungsdienstes anzupassen: Fällt ein besonders häufig frequentierter Apparat aus, dann kann es sinnvoll sein, diesen mit höherer Priorität wieder instand zu setzen als andere Geräte.

Aber auch in anderen Branchen lässt sich die Softwarelösung einsetzen, etwa in der Landwirtschaft. Smart Farming lautet das Stichwort. Eine Firma, die diesen Ansatz betreibt, teilt die Ackerfläche in jeweils 10 Quadratmeter große Parzellen ein. Ausgehend von der Bodenbeschaffenheit der Parzellen bestimmt der Farmer das verwendete Saatgut, die Dichte der Bepflanzung, die Düngung und die Bewässerung. Je nach Ernteertrag der Parzellen wird die Aufteilung im Folgejahr verändert oder beibehalten.

In diesem Fall sind die landwirtschaftlichen Maschinen des Smart Farmers mit der ThingWorx-Plattform verknüpft. Da aber auf dem Feld keine Datenverbindung besteht, weil das Hochladen der Informationen über ein Mobilfunknetz zu teuer wäre, erfolgt die Datenübertragung im Geräteschuppen, der mit WLAN ausgestattet ist. „Das Nutzungsmodell erlaubt es, die Lösung auf dreierlei Weise zu verwenden: In der Cloud, im eigenen Firmennetzwerk oder auf dem Gerät selbst“, erläutert ThingWorx-Gründer Fadel. Auf dem Gerät selbst könne ein autonomes Modul laufen, das sich bei Gelegenheit wieder mit der Lösungsarchitektur verknüpfe.

Vielseitigkeit bei Anbindung von Geräten

Smart Cooling: Bei dieser Anwendung wird die ThingWorx-Plattform für die Lebensmittellogistik herangezogen. Die Position der Transporte, die Kundenadressen und der technische Zustand der Kühlräume lassen sich auf diese Weise visualisieren.
Smart Cooling: Bei dieser Anwendung wird die ThingWorx-Plattform für die Lebensmittellogistik herangezogen. Die Position der Transporte, die Kundenadressen und der technische Zustand der Kühlräume lassen sich auf diese Weise visualisieren.
(Bild: PTC)

Als Grundlage für die ThingWorx-Architektur dient Java. Es gibt aber die Möglichkeit, Geräte anzubinden, deren Firmware in anderen Sprachen entwickelt wurde. Das Dashboard, das die Daten auf den Clients visualisiert, wird mit HTML5 realisiert. Das ermöglicht es, eine große Bandbreite an Geräten als Clients einzusetzen – konventionelle PCs, Smartphones und Tablets. Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit, dem Dashboard die Anmutung einer nativen Applikation für Apples iOS und Android zu geben.

Protokolle von Fremdherstellern für die Datenübermittlung können übersetzt werden, so dass die Anbindung von Dingen, die ein spezifisches Protokoll verwenden, kein Problem darstellt. „Viele Unternehmen aus dem Hausgerätebereich arbeiten mit Firmen zusammen, die ihnen dabei helfen, Cloud-Services einzurichten. Die kümmern sich um die Protokolle und die Geräte und entwickeln einen Service, der es erlaubt, auf das Gerät zuzugreifen und eine App dafür zu programmieren“, erläutert der ThingWorx-Gründer.

Zu den Unternehmen, die in solche Cloud-Lösungen investieren, zählen der Hausgerätehersteller Whirlpool, Samsung sowie Hersteller von Thermostaten wie Honeywell und das jüngst von Google übernommene Nest. „Wir unterhalten Partnerschaften mit vielen Firmen, die Cloud-Lösungen bauen. Sie entwickeln Protokolle und Geräte mit geringem Footprint und sichern den Datentransport in die Cloud, aber sie machen eigentlich keine Apps. Und das ist einer der Wege, wie wir an die Daten kommen.“

Ein Punkt, der viele Firmen zögern lässt, in das Internet der Dinge einzusteigen, ist die Frage nach dem Datenschutz und der Datensicherheit. Für Fadel ist diese Zurückhaltung verständlich. „Als die Berichte über die NSA an die Öffentlichkeit kamen, nahmen die Bedenken stark zu. Das nehmen wir ernst.“ Er versichert daher, dass die Aspekte Datenschutz und -sicherheit von Grund auf bei der Konzeption der Plattform berücksichtigt wurden. „Mit unserer Lösung können Sie eine völlig sichere IoT-Umgebung bauen. Sie können die Lösung so gestalten, dass sie auf Ihr eigenes Netz beschränkt bleibt. Alle Daten sind zudem verschlüsselt gespeichert.“

Naben dem Thema Sicherheit ist der Applikationsbaukasten von ThingWorx entscheidend für die Akzeptanz der Plattform. „Wir haben uns die Probleme bei der Entwicklung von IoT-Applikationen angesehen. Und wir wollten diese Mühe auf ein Zehntel reduzieren“, erklärt Fadel seine Intention. „Unsere Grundidee lautet: Probiere es aus. Wenn es dir nicht gefällt, dann hast du nur wenig Zeit darauf verwendet.“

PTC erläutert die ThingWorx-Plattform in drei fünftägigen Kursen in Unterschleißheim (6.-10. Oktober, 3.-7. November und 24.-28. November). Näheres im Web auf den Seiten der PTC University. Darüber hinaus wird die Plattform im Rahmen des IoT-Kongresses am 7. Oktober ausführlich vorgestellt.

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