Die Zukunft des Internet of Things im verarbeitenden Gewerbe - Rolle des Fog Computings und Auswirkungen auf die Arbeit

Heidi Heimberger, Ewa Dönitz und Jens Nimis

Die komplexen Systeme in der digitalisierten Industrie sind zunehmend vernetzt und generieren heterogene Daten. Das Fog Computing soll eine effiziente Datenverarbeitung im Internet of Things (IoT) ermöglichen, dessen zukünftige Entwicklung jedoch noch ungewiss ist. Die Frage ist, wie die Zukunft des IoT im verarbeitenden Gewerbe Deutschlands aussieht, welche Rolle das Fog Computing darin spielt und welche Implikationen sich für die digitale Arbeitswelt ergeben. Die Ergebnisse eines interdisziplinären Szenarioprozesses liefern Einblicke in mögliche Zukunftsbilder.

Das IoT ermöglicht die Fusion von physischen Objekten untereinander und mit der digitalen Welt, wodurch sie sich zu intelligenten Systemen entwickeln, Informationsträger werden und eigenständig kommunizieren können [1]. Im verarbeitenden Gewerbe kann die breite Nutzung von IoT-Technologien die traditionelle Fertigung in eine intelligente [2] und datengetriebene wandeln. Bis die großen Datenmengen für die Verarbeitung und Analyse in die Cloud gelangen, kann es für zeitkritische Reaktionen zu spät sein. Somit entstehen neue Herausforderungen: Latenzzeiten, Datenvolumina und die Ressourcennutzung müssen minimiert werden. Für diese Anforderungen hat sich zu Beginn der 2010er Jahre [3, 4] ein neues, dezentrales Konzept etabliert – das Fog Computing. Im Gegensatz zum Edge Computing, bei dem es ohne die Cloud ausschließlich um die Rechenleistung am Rande des Netzwerks geht, folgen wir dem Verständnis von Bermbach u.a. [5] und verstehen unter dem Fog Computing das Zusammenspiel von Cloud, Edge und zwischengelagerten Knoten. Bevor Informationen in die Cloud gesendet werden, erfolgt die Auswahl und (Vor-)Verarbeitung der Daten im lokalen Netzwerk. Diese Rechenleistung vor Ort ermöglicht eine schnellere Reaktion der vernetzten Geräte und zusätzlich eine verbesserte Privatsphäre für Endnutzer, da sensible Daten lokal gehalten werden können. Das Fog Computing verspricht neben Datenschutzvorteilen die effiziente Realisierung der Datenanalyse und -verarbeitung im IoT [5].

Da es sich um einen relativ jungen Ansatz handelt, ist die zukünftige Relevanz des Fog Computings ungewiss. Dieser Beitrag soll daher folgende Forschungsfragen klären:
1. Welche Entwicklungen prägen die Zukunft des IoT in der deutschen Industrie bis 2025 und welche Rolle spielt das Fog Computing darin?
2. Welche Auswirkungen ergeben sich für die Arbeit in der digitalisierten Industrie?
3. Mit welchen Maßnahmen kann eine vernetzte Industrie erreicht werden?

Methodik

Zukünftige Entwicklungen sind selten genau vorhersagbar oder planbar. Mithilfe der Szenariomethode können jedoch plausible und begründbare Zukunftsbilder, sogenannte Szenarien, entwickelt werden [6–8]. Dabei werden zukunftsrelevante Faktoren berücksichtigt, die ein System von innen und außen prägen. In Verbindung mit Szenarien eignet sich die Backcasting-Methode, um auf Basis einer gewünschten Zukunft zurück auf die Gegenwart zu blicken und zu zeigen, wie diese Zukunft erreicht werden kann [9]. Der in diesem Beitrag dargestellte Szenarioprozess besteht aus drei übergeordneten Schritten:


Bild 1: Potenziale und Herausforderungen für die Zukunft der Arbeit.

Im ersten Schritt erfolgte die Identifikation der Schlüsselfaktoren im Rahmen einer Inhalts analyse verschiedener Zukunftsstudien. Dabei wurden die Faktoren in ihrem Ist-Zustand beschrieben sowie zukünftige Entwicklungsmöglichkeiten in Zukunftsannahmen formuliert. In Schritt zwei bewerteten Geschäftsführer eines mittelständischen Produktionsunternehmens die Faktoren in einem Workshop hinsichtlich deren Einflussstärke und ordneten sie den Kategorien Policy, Economy, Socio-Culture und Technoloy (PEST) zu. Sie analysierten zudem paarweise Konflikte und Synergien zwischen den Zukunftsannahmen der Faktoren. Im dritten Schritt wurden drei Annahmenkombinationen nach den Kriterien Konsistenz, Plausibilität und Trennschärfe für die weitere Analyse ausgewählt und in Szenariostorys ausformuliert. Anschließend schätzten wissenschaftliche Fachexperten das Fog Computing in den entwickelten Szenarien ein, identifizierten ein aus ihrer Sicht wünschenswertes Zukunftsbild und notwendige Schritte zur Zielerreichung.

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