Die Geschichte (m)einer Espressomaschine / Innovation Blog

Mein SmartHome

Mit diesem Beitrag möchte ich Euch mein SmartHome vorstellen und eine Analogie zu Industrie 4.0 ziehen.

Als Freund der italienischen Kaffeekultur besitze ich eine Espressomaschine, die aufgrund ihrer Masse eine verhältnismäßig lange Vorwärmzeit benötigt, bis sie auf Betriebstemperatur und im thermisch eingeschwungenen Zustand ist. Ich musste also immer relativ lange warten, bis die Maschine bezugsfertig war. Spontaner Espressobezug war nicht.


 
Bild: vernetzte Espressomaschine


Ende 2006 installierte ich ein System mit Funkschaltsteckdose, das den Anschluss der Espressomaschine an die Telefonanlage ermöglichte. Damit konnte ich die Maschine komfortabel per Anruf vom Handy aus an- und ausschalten.


Über eine separate Zeitsteuerung wurde die Maschine morgens rechtzeitig zum Frühstück eingeschaltet. Mit Hilfe der dazu verwendeten Heimzentrale (System FS20) war es mir jedoch nicht nur möglich, eine derartige Zeitsteuerung zu hinterlegen, vielmehr bot die Zentrale auch Heizungssteuerung und einiges mehr. Dieser Gedanke machte Appetit auf mehr.


Mit der Zeit und zunehmender Renovierung wuchs der Anteil steuerbarer Geräte im Haus: Markisen, Rollläden, diverse Leuchten, Außensteckdosen und Terrassenbeleuchtungen – alle waren per Fernbedienung zu steuern. Aber da waren noch mehr: der Fernseher, der Satelittenreceiver, die Haustürklingel etc. Diese Geräte waren zwar vernetzungsfähig, aber nur innerhalb ihres Systems und nicht übergreifend.


Eine Vernetzung dieser unterschiedlichen Systeme würde neue Möglichkeiten mit sich bringen, wie beispielsweise Live-Übertragungen von Kamerabildern an mobile Endgeräte wie Smartphones, SmartWatches oder Tablets. Hierfür installierte ich Anfang 2015 den FHEM-Server (Freundliche Hausautomation und Energie-Messung) auf meinem NAS (Network Attached Storage). Mit Hilfe dieses Servers war es mir nicht nur möglich, verschiedene Geräte per Smartphone zu steuern, vielmehr konnte ich nun eine Kommunikation zwischen den verschiedenen Komponenten herstellen, die zuvor nicht möglich war. Darüber hinaus ermöglicht der FHEM-Server die Abbildung der SmartHome Logik, auf die ich im anschließenden Teil näher eingehen werde.

SmartHome live


 
Bild: Oberfläche meines Systems (Tablet-Screen)


FHEM ist ein opensource Framework. Es bietet die Möglichkeit Module für unterschiedliche Systeme, wie z.B. einen Samsung Fernseher, eine FritzBox o.ae. einzubinden. Von der FHEM-Community werden derzeit mehr als 100 solcher Module angeboten, so dass fast alles mit allem vernetzt werden kann. FHEM bietet zudem alternativen Oberflächen für PC, Smartphone oder Tablet, die auch individuell gestaltet werden können. 

Die Ersteinrichtung ist sehr einfach. Der Appetit nach Individualisierung kommt allerdings schnell und die Bewegungsmelder sollen sich bei Tag und Nacht unterschiedlich verhalten und dies noch in Abhängigkeit der Anwesenheit der Bewohner. Mein System umfasst neben Terrassenbeleuchtung, -türe und –rollläden sämtliche Innenbeleuchtungen, Heizungen und Fenster. Dabei sind die einzelnen Komponenten durch die SmartHome-Plattform so intelligent miteinander verknüpft, dass beispielsweise die Heizung automatisch runterfährt, sobald ein Fenster geöffnet wird. Zudem kann ich mit einem Blick auf das Tablet erkennen, ob gerade jemand zu Hause ist und entsprechend die Alarmanlage per Klick von unterwegs steuern. Diese Logik ist individuell und muss entsprechend in der Programmiersprache PERL "programmiert" werden. FHEM stellt hierzu umfangreiche Hilfen und Beispiele zur Verfügung.

Mittlerweile habe ich mehrere unterschiedliche Systeme miteinander vernetzt:

  • FS20 (unidirektionales Funkschaltsystem)
  • Homematic (bidirektionales Funkschaltsystem)
  • Logitech Harmony (Universalfernbedienung)
  • Settop-Box, Fernseher, Receiver
  • LED-Farbleuchten milight
  • FritzBox
  • Smartphones, PCs und Tablets
  • Wetterdienst, Pollenflugkalender, Müllentsorgung

Die SmartHome-Logik, implementiert in FHEM, ermöglicht die Vernetzung der Systeme und dies zudem kontextsensitiv. Beispielsweise sind die Alarmanlage und die Bewegungsmelder so miteinander vernetzt, dass das System automatisch erkennt, wenn die Familie nicht zu Hause ist, um dementsprechend einen stillen Alarm auszulösen und Fotos der Überwachungskamera aufs Smartphone zu senden. Durch die Integration der Logitech Harmony schaltet sich bei Abwesenheit das Radio von alleine ein, sobald sich jemand Fremdes dem Haus nähert, um Anwesenheit zu simulieren. Ein weiteres Beispiel für die SmartHome-Logik ist die Lichtszenerie, welche 5 Minuten nach Anschalten des Fernsehers einen geordneten Rückzug erlaubt und sich von selbst ausschaltet. Dies aber nur nach 23 Uhr.

Weiterhin habe ich die Möglichkeit, externe Dienste von Drittanbietern zu integrieren. Ich habe neben Wetterbericht und Pollenkalender auch einen Abfallkalender integriert. Dieser Dienst wird direkt von den Stadtwerken bereitgestellt und automatisch von der Webseite heruntergeladen. Auch der über Google bereitgestellte Familienkalender ist integriert.

Übertragung von Smart Home auf Industrie 4.0

Mit Hilfe des FHEM Servers war es mir also möglich, eine Home-Prozess-Plattform zu bauen, um die unterschiedlichen Systeme miteinander zu vernetzen, die zuvor nicht in der Lage waren untereinander zu kommunizieren.


Bild: Smart Home übertragen auf Industrie 4.0


Übertragen auf Industrie 4.0 bedeutet dies, dass auch hier – analog zum FHEM Server – eine Produktions-Prozess-Plattform (PP-Plattform) benötigt wird. Die Integration der Geräte (Devices) unterschiedlicher Hersteller erfolgt durch Module, die die Fähigkeiten der Geräte kennen und als digitales Abbild der Produktions-Prozess-Plattform zur Verfügung stellen. Zukünftig wäre wünschenswert, wenn diese Geräte ihre Fähigkeiten selbst mitteilen könnten, so dass die PP-Plattform auf Updates, Anbauten etc. reagieren kann. Die Geräte können hierbei Werkzeugmaschinen, Bearbeitungszentren, Logistikkomponenten, Roboter etc. sein, die über die PP-Plattform miteinander vernetzt werden. 
Da sich noch keine PP-Plattform und kein Präsentationlayer durchgesetzt haben, kämpfen viele Anbieter um die Etablierung ihres Designs. Wie die PP-Platform letztendlich in Zukunft aussehen wird, ist meines Erachtens noch nicht festgelegt und wird sich erst noch klären. In diesem Zusammenhang gibt es bereits viele Bemühungen im Hinblick auf Cloud-Lösungen. Ich mutmaße, dass wir zuerst eine Vielzahl spezifischer Lösungen sehen werden, die nicht miteinander kompatibel sind, also nicht auf einheitliche Device-IDs, Rechte-, Sicherheit- und Datenschutzmechanismen zurückgreifen. Mit zunehmender Verbreitung und Wahrnehmung der Diversifikationsproblematik werden größere und umfassendere Plattformen Einzug halten und am Ende gibt es vermutlich weniger als ein Dutzend - und bis dahin genieße ich den Espresso aus der wohltemperierten Maschine :-)

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Dr. Oliver Kelkar

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