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XML / XML: wichtige Einsatzgebiete / Datenaustausch / Internet der Dinge (IoT)

Internet der Dinge (IoT)

Internet der Dinge (IoT)

➪ Das Internet der Dinge bzw. dessen deutsches Synonym "Industrie 4.0" zielt darauf ab, die unterschiedlichsten Objekte miteinander zu vernetzen. Hier ist Datenaustausch in Echtzeit gefordert, ebenso eine Standardisierung der Komponenten und Dienste. Dabei geht es nicht nur um den Kühlschrank, der automatisch den Bestand überwacht und bei Bedarf online Nachschub ordert. Auch selbstfahrende Autos stehen auf dem Plan, bis 2025 soll das Ziel umgesetzt werden.

Auf dieser Seite:

Der Kühlschrank bestellt ...

Stellen Sie sich vor: Ihr Kühlschrank checkt stündlich seinen Inhalt und gleicht ihn mit einer Soll-Liste ab. Wenn etwas fehlt, wird automatisch eine Lieferorder abgesetzt. Die Soll-Liste ergänzt sich automatisch um neue Dinge, die Sie in den Kühlschrank gestellt haben.

Nun bereiten Sie eine einwöchige Urlaubsreise vor. Den Reiseproviant (Einkaufswert: 100 Euro) horten Sie bis zum Abreisetag im Kühlschrank (Ihr Kühlschrank ergänzt seine Einkaufsliste). Am Abreisetag räumen Sie den Kühlschrank leer und reisen ab. In der Hektik vergessen Sie, die Check-and-Order-Funktion zu deaktivieren.

Ihr Kühlschrank checkt stündlich und setzt eine Lieferorder ab. Da die Haustür verschlossen ist, stellt der Lieferant die Waren vor der Tür ab. Die Waren liegen nicht im Kühlschrank: Es erfolgt die nächste Order.

Nach einer Woche finden Sie 168 Proviantpakete vor Ihrer Tür. Wegen der Sommerhitze sind die meisten Waren verdorben. Die Lieferantenrechnungen bleiben jedoch: Mittlerweile 16.800 Euro.

Wer zahlt das? Der Programmierer, der vergessen hat, dass der Kühlschrank seine Lieferorder nicht nur von seinem Inhalt, sondern auch von der Order-Liste abhängig macht?

Einheitliche Standards

Bemühungen um einheitliche Standards dürften allerdings an Grenzen stoßen. Es wird kaum möglich sein, die Datenstrukturen aller Objekte, vom Sandkorn bis zum Passagierflugzeug, in eine gemeinsame, finale Struktur zu bringen. Angesichts des hohen Innovationsdrucks und der enormen Fortschrittsdynamik dürfte es daher wichtig sein, Standards flexibel zu halten.

Um dennoch einen effizienten Datenaustausch ohne Informationsverlust zu gewährleisten, werden Aspekte wie Datenqualität/Validierung sowie die versionsabhängige Datenkonvertierung (Abwärtskompatibilität) eine zentrale Rolle spielen.

Hier ist XML ein qualifizierter Kandidat für die praktische Umsetzung. XML-Schema bietet mit dem Namespace-Konzept ideale Voraussetzungen, um präzise Begriffsdefinitionen (innerhalb desselben technologischen Ansatzes, ohne Mehrdeutigkeiten und begrifflichen Kollisionen) zu dokumentieren, darüber hinaus die systematische Strukturierung der XML-Dokumente zu erzwingen.

XSLT 3.0 und XQuery bieten ausgereifte Verfahren zur Datenkonvertierung der unterschiedlichsten Namespaces, Strukturen und Formate. Und mit XMPP steht ein höchst effizientes Datenübertragungsprotokoll bereit, das XML-Daten quasi in Echtzeit bei hoher Sicherheit und Skalierbarkeit übertragen kann.

Fremddaten in Echtzeit anfordern?

Die technischen Möglichkeiten, in Echtzeit Daten in einem gemeinsam unterstützten Format auszutauschen, sind also vorhanden. Fraglich bleibt, in welchen Fällen das notwendig ist. Wenn der Kühlschrank online Nachschub ordert, ist der Datenaustausch mit dem Lieferanten zweifellos notwendig. Aber muss das in Echtzeit sein?

Es mag passieren, dass der Server parallel mit höchst dringlichen Requests zu tun hat, bei denen es um Leben und Tod geht. Wenn in dieser Situation der Kühlschrank mit einer Einkaufsliste (zehn Eier, Knäckebrot und Milch) dazwischenfunkt, könnte sich das nachteilig auf den Parallelprozess auswirken.

Allgemein gefragt: Sollten Sie unterschiedliche Priorisierungen vorsehen, die bei möglichen temporären Kapazitätsengpässen eine unterschiedliche Behandlung der Requests ermöglichen?

Nur bedingt hilfreich ist vermutlich auch, wenn besagter Kühlschrank den Lieferanten in Echtzeit pro Sekunde zehnmal darüber informiert, dass alles in Ordnung ist. Sinnvoller ist, den Datenaustausch bedarfsabhängig zu gestalten: Irgendwas stimmt nicht, es muss demnächst oder hochnoteilig Hilfe angefordert werden.

Die Bedarfsorientierung geht auch dahin, dass Requests nur dann an einen Server gesendet werden sollten, wenn Informationen benötigt werden, die das anfragende Objekt nicht "an Bord" hat. Überwachungssysteme, die bereits Programme für bestimmte Problemsituationen verfügbar haben, um in Echtzeit reagieren zu können, benötigen keinen Datenaustausch mit irgendeiner Cloud: Request+Response könnten zu lange dauern.

Ebenfalls zur Bedarfsorientierung gehört die Frage, welche Informationen versendet bzw. erwartet werden. Nicht wenige Menschen haben Vorbehalte, Daten mit der Nachbarabteilung gemeinsam zu nutzen. Zur Weiterleitung bestimmte Informationen werden im Regelfall daher sorgfältig ausgewählt.

Nicht wenige Datenaustausch- und Geschäftsprozesse beruhen auf einer intensiven Vorabselektion von Informationen. Nur ein Bruchteil der gesamten Daten geht in die Prozesse ein. Der verbleibende große Rest bleibt unbeachtet, steht für die Entscheidungsfindung nicht zur Verfügung. Es ist nicht unwahrscheinlich, dass in jenen verworfenen Daten beträchtliches Potenzial liegt, um die Geschäftsprozesse nachhaltig zu verbessern oder neue zu erschaffen.

Komplexe Modelle

Es ist absehbar, dass die Komplexität der operativen wie strategischen Entscheidungen zunehmend steigt (zahlreiche Einflussfaktoren, Entscheidungen unter Unsicherheit, erhöhte Risiken), während die verfügbare Entscheidungszeit sich ständig verkürzt. Problematisch wird es, wenn die benötigte Reaktionszeit länger ist als die verfügbare.

Es ist möglich, Entscheidungsszenarien zu entwickeln, die eine automatische Aktion auslösen (Kaufen, wenn Preis bei 100 Euro); das System kann spezielle Situationen automatisch überwachen, im entscheidenden Moment sofort reagieren und bei Eintritt bestimmter Bedingungen eine vordefinierte Aktion auslösen, ohne sich erst im kritischen Moment mit der Problematik befassen zu müssen und daher enormen Zeitverlust zu riskieren.

Es geht also darum, in Finanz-, Markt-, Kunden- und Prozessdatenbeständen aussagekräftige Abhängigkeiten oder Muster zu erkennen, mit denen sich künftige Entwicklungen vorhersagen lassen. Die Grundvoraussetzung hierfür ist eine solide, umfassende Datenbasis.

Eine exponenziell steigende Flut an unterschiedlich strukturierten Daten einerseits, immer weniger verfügbare Zeit für immer komplexere strategische und operative Entscheidungen andererseits machen neue Konzepte zwingend erforderlich. Ein verbessertes Monitoring, deutlich verbesserte Prognosen sowie teilweise automatisierte Entscheidungen bieten klare Entlastung.

OPC UA

Der Software-Schnittstellen-Standard OPC UA (Unified Architecture) und die auf XML beruhende AutomationML konkretisieren Konzepte für den Datenaustausch, der unabhängig sein soll von Herstellern und Betriebssystemen.

Dabei geht es (neben vielem anderen) um die Integration anderer Dateiformate, die Verlinkung externer Beschreibungen (z.B. PDF), auch um die zielgerechte Verarbeitung, Verwaltung, Versionierung, Zugriffsrechte. In diesem Kontext spielen XML-Technologien also eine zentrale Rolle.

wg / 6. April 2019



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