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Expertenbeitrag

Stefan Hennig

Stefan Hennig

Head of Business Unit Software, MONKEY WORKS GmbH

Ganzheitliche IoT-Lösungen auf Basis von industrietauglichen Apps

IoT für den Menschen

| Autor/ Redakteur: Stefan Hennig / Redaktion IoT

Aktuell verfügbare IoT-Lösungen bringen die erhobenen Daten in die Cloud und lassen genau dort die Anwender mit diesen Daten allein. Aber erst durch die Einbeziehung des Menschen wird aus einer bloßen Datenerfassung eine echte IoT-Anwendung. Industrietaugliche Apps sind hierfür ideal. Warum aber muss es eine “echte” App sein und wie kommt die Idee für eine solche App aus dem Kopf auf das Smartdevice?

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IoT vom Sensor bis zur App -- alle Daten voll im Griff!
IoT vom Sensor bis zur App -- alle Daten voll im Griff!
(CC0 Public Domain)

Use Case & Erwartungen

In der Landschaft verteilte, autark arbeitende und nicht über ein Netzwerk verbundene Mess- und Regelstationen werden durch das Wartungspersonal in regelmäßigen Abständen angefahren, kontrolliert und gegebenenfalls Steuerungsparameter neu justiert. Eine IoT-Lösung ist für diesen Anwendungsfall perfekt geeignet – aber nur, wenn der Mensch, also der Wartungstechniker, ein Wörtchen mitreden darf.

Jede Mess- und Regelstation wird mit einem IoT-Device als Brücke zwischen Internet und Steuerung ausgestattet. Sind die Daten erstmal in der Cloud, können sie von jedem Ort der Welt abgerufen und ausgewertet bzw. Kommandos zum IoT-Device abgesetzt werden. Das Wie ist hier aber entscheidend: Wie muss die Anwendung für die Wartungstechniker gestaltet sein, um fünf goldenen Regeln des App-Designs zu genügen:

 

  1. Mehrwert bieten – “Wir brauchen eine App, weil die anderen auch solche Dinger haben” ist kein Argument dafür, die Anstrengungen und Kosten für die App-Entwicklung auf sich zu nehmen. Es muss ein Mehrwert geboten werden. Im obigen Beispiel besteht der Mehrwert natürlich darin, dass sich die Wartungstechniker lange Anfahrtswege sparen – und damit Zeit und Geld. Mitunter müssen sie sogar erst nach einer Benachrichtigung von der Messstelle Maßnahmen einleiten.
  2. Sicherheit – Die App darf nicht zur Gefahr für Mensch, Umwelt und Maschinen werden. Hierfür ist mindestens ein Zugangsschutz mit entsprechendem Rechtekonzept zu realisieren. Obiges Beispiel definiert zwei Nutzergruppen, den Wartungstechniker und den Statistiker. Beide erhalten eine unterschiedliche Sicht auf die Daten: für die Wartung sind Betriebsdaten von Interesse, zur Auswertung die Messdaten selbst.
  3. Aufgabenangemessenheit – die App muss für den jeweiligen Anwendungsfall speziell konzipiert und realisiert werden, um den Mehrwert für den Anwender bzw. das Unternehmen zu erzielen. Für den Wartungstechniker kann in o.g. Beispiel der Wartungsprozess und die Reihenfolge der Schritte durch ein entsprechendes Storyboard, also der Weg durch die Screens der App, abgebildet werden. Fatal und fehleranfällig wäre, wenn er sich jedes Mal durch eine lange Liste von Parametern wühlen muss.
  4. Kosteneffiziente und flexible Entwicklung – jede App-Entwicklung ist zeit- und kostenintensiv. Wichtig ist, unter Einbeziehung der Endanwender in kleinen nutzbaren Schritten zu der App zu kommen, die ohne Schnickschnack und Extras ihren Nutzen erfüllt. In regelmäßigen Interviews und Tests tauschten sich Wartungstechniker, Statistiker und Entwickler über Ziele und Anforderungen aus und gaben einander Feedback. Somit wurde durch ein iteratives Vorgehen die App entwickelt, die beide mit Freude einsetzen.
  5. Verteilung – die App muss zum Anwender kommen. Punkt. Für die Verteilung von Individual-Apps eignen sich öffentliche App Stores jedoch ganz und gar nicht. Die App aus o.g. Beispiel ist nur für einen eingeschränkten Nutzerkreis von Interesse (dagegen fordert Apple, dass Apps barrierefrei einem möglichst großen Kundenkreis zur Verfügung stehen).

Daneben müssen für die Realisierung einer App die spezifischen Charakteristiken der Smartdevices wie verschiedene mobile Betriebssysteme (iOS, Android, HTML 5 etc.), Bildschirmabmessungen (Smartphone, Phablet, Tablet) und Interaktionsparadigmen (Touch, Multi-Touch, 3D-Touch) berücksichtigt werden. Damit sind in der Regel Mehrfachentwicklungen gleicher Entwürfe notwendig: Eine für ein iPad realisierte App muss für die Verwendung auf einem iPhone mitunter aufwändig angepasst und für die Nutzung auf einem Android-Gerät sogar vollständig neu implementiert werden — dies ist teure und unnütze Monkey Work.

Herausforderungen bei der Entwicklung von Apps

Das einführende Beispiel zeigt, dass Apps im industriellen bzw. IoT-Umfeld komplexe Entwicklungsprozesse verlangen. Apps eröffnen der Industrie bisher ungeahnte Möglichkeiten, bergen aber auch technische und organisatorische Herausforderungen und Einschränkungen.

Technische Herausforderungen

Entwickler, die industrietaugliche Apps konzipieren und realisieren, werden durch eine stets wiederkehrende Implementierung gleicher Inhalte – sog. Monkey Work – herausgefordert. Im genannten Beispiel können verschiedene Geräte wie Tablets, Phablets oder Smartphones eingesetzt werden. Einige Mitarbeiter nutzen vielleicht iOS und andere vielleicht Android. Entwickler der Apps müssen demnach Universaltalente sein: Lösungen für verschiedene Plattformen müssen mit verschiedenen Werkzeugen und verschiedenen Programmiersprachen realisiert werden. Weil dieser Aufwand kaum geleistet werden kann, gibt es zwei Möglichkeiten:

  1. Spezialisierung: Anbieter von Industrie-Apps beschränken sich gemäß den Vorlieben ihrer Zielgruppen auf möglichst wenig Plattformen. Auf diese Weise werden Entwicklungsaufwände reduziert, aber Kunden mit spezifischen Anforderungen können nicht bedient werden. Die Konkurrenzfähigkeit sinkt.
  2. Universalisierung: Anbieter von Industrie-Apps verwenden plattformübergreifende Ansätze auf Basis von HTML5. HTML5-basierte Anwendungen werden im Webbrowser des Smartdevices ausgeführt. Sie haben mit Browser-Inkompatibilitäten zu kämpfen und können die leistungsfähigen APIs plattformspezifischer SDKs nicht nutzen. Das heißt, dem Entwickler steht nur ein eingeschränkter Funktionsumfang zur Verfügung. Darüber hinaus ist immer ein Webserver notwendig.

Tablets und Smartphones sind Geräte, die durch ungleiche Displaygrößen charakterisiert sind. Je größer das Display, desto mehr Inhalt bzw. Details können dargestellt werden. Auf dem Tablet-Display ist ausreichend Platz für einen Überblick über den gesamten Prozess sowie für weitreichende Datenanalyse-Funktionen. Auf einem Smartphone ist demgegenüber zumeist nur Raum für Teilbilder und Datenlisten. Hier hilft das vielfach heraufbeschworene Responsive Design von HTML5 leider auch nicht weiter. Vielmehr sind eigenständige Entwürfe für verschiedene Gerätetypen anzufertigen.

Organisatorische Herausforderungen

Darüber hinaus bestimmen oftmals auch organisatorische Rahmenbedingungen mobiler Ökosysteme, welche Anforderungen realisiert werden können und welche nicht. So können iPhones und iPads ausschließlich über den Apple-eigenen App Store mit Apps bestückt werden. Für die Verteilung von Industrie-Apps sieht Apple das B2B-Programm vor. In jedem Fall nimmt Apple eine Begutachtung der Anwendungen vor, was mitunter ein bis vier Wochen dauert. Android-basierte Geräte können neben dedizierten App Stores (u.a. von Google oder Amazon)  direkt mit einer App bestückt werden. Inhouse-Lösungen ermöglichen das Verteilen von Apps innerhalb des Unternehmens und zwischen Partnern.

Fazit

Insgesamt sind Entwickler für das oben dargestellte Beispiel mit einer Vielzahl von Technologieanalysen und Entscheidungen konfrontiert, für die einerseits entsprechende Kompetenzen vorhanden sein müssen. Andererseits müssen Technologieentscheidungen aufgrund aktueller Anforderungen der Kunden getroffen werden, sollten aber gleichzeitig zukünftige Anforderungen berücksichtigen. Denn der Markt für Mobilgeräte ist verglichen mit den Lebenszyklen von Anlagen und Maschinen sehr kurzlebig und geprägt von einer hohen Innovationsrate. Während bspw. noch vor fünf Jahren die Blackberry-Plattform die Unternehmensanwendungen dominierte, sind es inzwischen die Plattformen Android und iOS. Noch vor zwei Jahren war Microsoft mit seiner Plattform Windows Phone ein heiß gehandelter Kandidat, dümpelt aber in diesem Segment aktuell bei unter 2% Marktanteil herum.

All diesen Erwartungen und Herausforderungen im Umfeld des Internets der Dinge gerecht zu werden und die Komplexität des Themas zu beherrschen, schreckt ein Drittel der in der Studie “Internet of Things in Deutschland 2016” befragten Unternehmen ab. Die Studie wurde von der IDG Business Media mit Unterstützung von Dimension Data in Deutschland durchgeführt.

Dabei lassen sich die Herausforderungen mit modernen Werkzeugen leicht meistern. Voraussetzung ist, dass das Werkzeug von konkreten Implementierungstechnologien abstrahiert. Zur Entwicklungszeit darf noch nicht von iOS, Android oder OPC UA gesprochen werden. Die Entwicklung der Industrie-App muss so einfach sein wie das Gestalten einer Powerpoint-Folie. Das geballte Wissen um die App-Entwicklung muss in leistungsfähige und austauschbare Softwarekomponenten mit direktem Draht zum hauseigenen App Store gekapselt werden. Damit wird die Entwicklung von Industrie-Apps zum Kinderspiel.

Über den Autor

Stefan Hennig

Stefan Hennig

Head of Business Unit Software, MONKEY WORKS GmbH