Internet of Things mit RFID: oder wie Revolution auf die alte Welt trifft

Jan Hörler, der Autor dieses Berichts, ist Studierender des Nachdiplomstudiengangs «Dipl. Digital Innovation Manager NDS HF» der Höheren Fachschule des Bildungszentrums BVS St. Gallen.

Internet of Things mit RFID: oder wie Revolution auf die alte Welt trifft

Technologie:

IoT – Internet of Things (Internet der Dinge) ist der Begriff für eine Technologie, welche es erlaubt, die physische mit der digitalen Welt zu verbinden. Mittels Kommunikationstechniken werden Menschen mit Infrastruktur verbunden oder auch elektronische Systeme untereinander in Interaktion gebracht. Für diese Interaktion zwischen der physischen und der virtuellen Welt braucht es im Wesentlichen zwei Komponenten.

Es braucht einerseits die Sensoren, welche die physische Welt in verschiedensten Formen messen können und Informationsträger sind. Darunter fallen Höhenmesser, Hydrometer, Bewegungsmelder, 3D Scanner, Abstandsmesser u.v.m.

Um die physische Welt anzusteuern und dort eine Wirkung zu erzielen, benötigt es sogenannte Aktoren. Diese Aktoren verwandeln ein elektrisches Signal in mechanische Bewegung. So werden unter anderem Temperaturen geregelt, das Licht an- oder ausgeschaltet und Türen verriegelt.

Die wichtigsten Grundlagenaspekte der IoT lassen sich in vier Kategorien einteilen:

1. Dinge, welche aus Sensoren, Sendern und Empfängern bestehen, respektive damit bestückt sind.

2. Kommunikationssysteme, welche über ein Netzwerk (lokal oder global) senden und empfangen.

3. Daten, die von den «Dingen» generiert oder verarbeitet werden.

4. Analyse der Daten, um entsprechend mit den Dingen und Systemen zu interagieren.

IoT dient somit als Oberbegriff für die Nutzung vieler Technologien mit entsprechenden Berührungspunkten zu diesen vier Teilbereichen.

Die Vernetzung mittels Kommunikationssystemen ist entscheidend. Lokal wie auch global nimmt diese Vernetzung eine immer wichtigere Rolle ein. Insbesondere der 5G Standard, mit der damit einhergehenden Kapazitätssteigerung der mobilen Daten, wird eine signifikante Erweiterung der Möglichkeiten in der IoT-Welt bringen.

Die Datenflüsse und vor allem deren Volumen nehmen ständig zu. Diese müssen in einer verwertbaren Form verfügbar gemacht werden.

Dafür wird in der Analyse der Daten immer häufiger KI (Künstliche Intelligenz) eingesetzt, um die enormen Datenmengen richtig interpretieren und verarbeiten zu können.

Die Dinge selbst werden mit immer modernerer und leistungsfähigerer Sensorik ausgerüstet. Wie erwähnt, produzieren diese Sender immer grössere und komplexere Daten, welche verarbeitet werden müssen. Vor allem auf diesem Gebiet wächst die Internet der Dinge Technologie rasant. Die Messbarkeit wird in vielen Anwendungen immer präziser und aussagekräftiger.

Nutzen von IoT im Alltag:

Nebst vieler Vorteile in der Businesswelt, wovon eine mögliche Anwendung in diesem Blog behandelt wird, hat IoT längst Einzug in unseren Alltag gehalten. Viele Arbeitnehmer erfassen ihre Arbeitszeit mittels Zutrittssystemen, die auf RFID basieren. Egal ob mit einem Schlüssel, einem Badge oder einer Zutrittskarte. Das Zusammenspiel zwischen Sender und Empfänger ermöglicht eine vereinfachte Präsenzzeiterfassung.

Die meisten Wearables sind ebenfalls in das Ökosystem des Internet der Dinge eingebunden. Ein Beispiel dazu sind Fitness Tracker und Smartwatches. Diese können Daten aufzeichnen und selbstständig mittels eSim senden und empfangen. Alternativ können via Bluetooth und WLAN entsprechende Empfängergeräte wie Smartphones mit den Informationen gespeist werden. Diese Anwendungen ermöglichen somit das Aufzeichnen von Fortschritten in Sport und Gesundheit.

Auch im Haushalt hat IoT bereits Vereinfachungen hervorgebracht. Viele Küchen- und Haushaltsgeräte sind mit dem Internet verbunden und sind fähig, Informationen zu übermitteln. Sie können aber auch Daten empfangen und somit vom Nutzer angesteuert werden. So entstehen nützliche Anwendungen für diverse Tätigkeiten.

Eine Waschmaschine kann zum Beispiel das Ende eines Waschprogramms übermitteln. Ein Backofen oder Steamer kann via App auf dem Smartphone so getimt werden, dass die Mahlzeit bei Eintreffen des Users gargekocht ist. Ebenfalls kann eine Kaffeemaschine dem Nutzer anzeigen zu welchem Zeitpunkt eine Entkalkung nötig ist.

Bei der Fortbewegung ist die Technologie ebenfalls allgegenwärtig. Neue Fahrzeuge sind oftmals mit dem Internet verbunden oder haben zumindest einen GPS Tracker. Dies ermöglicht es den Herstellern, Dienstleistungen nach Mass anzubieten. Je mehr Fahrzeuge verbunden sind, desto einfacher ist es, Staus zu erkennen und die Informationen entsprechend in die Navigation einfliessen zu lassen. Das Internet der Dinge hat also einen ganz konkreten Impact auf alltägliche Gegenstände und Arbeiten.

Als Privatperson ist man auch indirekt von IoT betroffen. Viele Firmen und Branchen arbeiten mit dem Internet der Dinge und wenden dieses immer häufiger an. So ist z.B. in der Logistik 4.0 bereits ein hoher Grad an Automatisierung in der gesamten Lieferkette erreicht. Bei vielen Onlinebestellungen aber auch Warenkäufen im Präsenzhandel, dürfte oftmals eine auf IoT basierende Lösung im Hintergrund eingesetzt worden sein.

Einsatzmöglichkeiten von IoT in der Gastronomie

Grössere Restaurationsbetriebe stehen oft vor mannigfaltigen Herausforderungen. Die Margen sind tief, der Personalaufwand hoch und die Konsumentenstimmung nicht immer gleich gastronomiefreundlich eingestellt. Gerade die Coronakrise zeigt, wie fragil die Gastro-Branche ist. So zeigen sich nebst den regulatorischen Hürden auch andere Parameter, wie die Abhängigkeiten vom Tourismus und der Konsumentenstimmung, gepaart mit Ängsten der Bevölkerung. Umso wichtiger ist gerade bei grösseren Gastronomiebetrieben die Effizienz im Tagesgeschäft.

Dabei kann RFID eine weitreichende Entlastung bringen.

RFID (Englisch: radio-frequency identification) ist im eigentlichen Sinne keine neue Technologie. Die Technologie wurde gegen Ende des 2. Weltkriegs das erste Mal eingesetzt. In den 60er Jahren entstanden weitere Anwendungsgebiete in verschiedenen Sektoren. Trotz des verhältnismässig langen Bestehens der RFID Technologie, spielt sie immer noch eine wichtige Rolle im teilweise revolutionären Markt des IoT. In vielen Bereichen genügt die rudimentäre Lösung den Ansprüchen. Es handelt sich um eine einfache Sender-Empfänger Technologie. Der Tag, in diesem Fall der RFID Chip oder die Etikette, ist der sogenannte Transponder. Das Auslesen der Daten von diesem Transponder geschieht mittels Lesegerät, das mit Radiowellen von hoher Frequenz arbeitet. Gleichzeitig wird mit den Radiowellen der Transponder mit genügend Energie versorgt, sodass für diesen keine eigene Energiequelle benötigt wird. Ein grosser Vorteil der RFID Technologie sind die geringen Kosten der Chips und Etiketten. Diese sinken zusehends in den tiefen Rappen-Bereich. Ein Nachteil ist unter anderem die geringe Reichweite solcher Systeme.

Im vorliegenden Anwendungsfall kann RFID ein allgegenwärtiges Problem von Restaurationsbetrieben lösen.

In grösseren Restaurants befindet sich die Küche oftmals nicht auf der gleichen Etage wie der Speisesaal und selbst wenn, so ist die Kommunikation zwischen Service und Küche oftmals schwierig zu strukturieren. Meist wird mittels handschriftlicher Notizen der nächste Gang für einen Tisch oder eine spezifische Gästegruppe bestellt. Es kann auch sein, dass ein mehrgängiges Menu getaktet und vorgekocht wird, der Service aber den nächsten Gang nicht bestellt hat oder eine Kommunikationspanne entsteht.

Da RFID Transponder mittlerweile auch in Porzellan und Glas eingearbeitet werden können, ist es möglich, diesen pain point zu eliminieren.

Alle Teller, Schüsseln und Glasschalen können mit einem Transponder ausgestattet werden. Nach Aufnahme der Bestellung werden die benötigten Utensilien bereitgestellt und den entsprechenden Tischen und Personen zugeordnet. Ein möglicher Ablauf für einen Tisch mit vier Personen gestaltet sich dann etwa folgendermassen:

Es wurden zwei Suppen und zwei Salate als Vorspeise bestellt. Anschliessend haben sich alle Gäste für eine Hauptspeise entschieden, welche auf einem Teller serviert wird. Somit werden zwei Schüsseln für die Suppen, zwei Vorspeisenteller für den Salat und vier Teller für die Hauptspeise über das Lesegerät gezogen. Da sämtliches Geschirr einen Tag integriert hat, wird die komplette Menüabfolge im internen Gastrosystem erfasst und entsprechend dem Tisch und den einzelnen Gängen zugeordnet. In der Küche befinden sich ebenfalls Lesegeräte, welche den Status des aktuellen Geschirrs inklusive dem darauf zuzubereitenden Gang anzeigen. Kommen die Vorspeisen nun von unserem Mustertisch zurück, werden die Vorspeisenteller- und Schüsseln über den Scanner gezogen. In der Küche erscheint nun der Hinweis zur weiteren Zubereitung gemäss aufgenommener Bestellung.

Über das interne Bestellsystem lassen sich auch Änderungen und Verzögerungen abbilden. Sollte ein Gast sich anderweitig entscheiden oder nach einem Gang eine längere Pause gewünscht sein, kann der Service oder die Person am Pass dies bei Rückgabe des aktuellen Menüprogramms direkt einfliessen lassen.

Chancen und Risiken von IoT

Die grössten Chancen von IoT liegen in der Möglichkeit, eine weitere Automatisierung zu vollziehen und Prozesse zu optimieren. Dies wird in Bereichen geschehen, wo das Internet der Dinge bereits vertreten ist und noch ausgebaut werden kann. Zugleich werden sich aber auch Opportunitäten in völlig neuen Branchen und Bereichen ergeben, welche heute noch nicht oder nur bedingt Berührungspunkte zu IoT haben. Die Fortschritte in der Analyse von Daten mittels AI und Machine Learning werden noch viele Geschäftsmodelle umkrempeln und hervorbringen.

Die grösste Herausforderung im Bereich Internet der Dinge ist die Sicherheit. Zu beachten ist dabei einerseits das Risiko von Daten- und Persönlichkeitsverlust. Ebenfalls bedeutet die Möglichkeit von gehackten Systemen und ungeschützten Zugangspunkten in dieses Ökosystem ein signifikant hohes unternehmerisches Risiko. Hier gilt es gut abzuwägen und mit Standards und sicheren Protokollen das Internet of Things auszurüsten. So kann und wird es zu einem fixen Bestandteil in Unternehmen und im täglichen Leben werden.