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DI Dr.techn. Leander Bernd Hörmann, Team Leader Industrial IoT des Bereichs Sensors & Communication am LCM, auf der Treppe des quietschgrünen Mechatronikergebäudes in Linz
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Interview – Leander Bernd Hörmann, LCM

LCM: Geburtshelfer für innovative Ideen

Die klugen Köpfe der Linz Center of Mechatronics GmbH greifen Unternehmen bei der Entwicklung neuer Produkte unter die Arme – von der ersten Idee bis zur Serieneinführung. Themen wie IoT, Ultra-Low-Power-Elektronik und Energy Harvesting stehen dort auf der Tagesordnung. Aber auch Anwendungsfälle für die Blockchain werden in Linz erforscht.

von: Rudolf Felser

Das Linz Center of Mechatronics (LCM) wurde 2001 gegründet und ist heute im Science Park in Linz angesiedelt. Mechatronik, eine intelligente "Melange" aus Informatik, Mechanik und Elektronik, ist das Spezialgebiet von LCM. Die aktuell rund 110 Mitarbeiter unterstützen rund 200 nationale und internationale Kunden als Forschungs- und Entwicklungspartner im Entstehungsprozess neuer oder bei der Optimierung bestehender Produkte. Die klugen Köpfe in Linz fungieren als Schnittstelle zwischen Forschung und Wirtschaft, quasi als "Geburtshelfer" – von der Idee, über die Machbarkeitsstudie, die Entwicklung bis hin zu Prototypen und der Begleitung der Serieneinführung. 

Wir haben Leander Bernd Hörmann, Team Leader Industrial IoT des Bereichs Sensors & Communication, im quietschgrünen Mechatronikergebäude in Linz besucht und mit ihm unter anderem über aktuelle und künftige Möglichkeiten und Herausforderungen im Zusammenhang mit dem Internet of Things und der Blockchain gesprochen. 

Herr Hörmann, womit beschäftigen Sie sich? 

Ich beschäftige mich hauptsächlich mit drahtloser Kommunikation bzw. Embedded Systems, die eine sehr hardwarenahe Softwareentwicklung benötigen. In unserer Abteilung ist auch Ultra-Low-Power-Elektronik ein wichtiges Thema, um elektronischen Geräten eine möglichst lange Lebenszeit zu ermöglichen. Diese Technologien sind sehr wichtig für IoT. 

Als jemand, der sich sehr intensiv mit diesem Thema auseinandersetzt: Was bedeutet IoT für Sie? 

Das IoT kann man in fünf Bereiche gliedern: Einerseits Heimanwendungen, also das klassische IoT, von dem man in den Medien hört, IoT im öffentlichen Bereich, IoT für Umweltanwendungen, IoT für Landwirtschaftsanwendungen und – wo wir bei LCM stark vertreten sind – das Industrial IoT, also Sensorik für Maschinen, um gewisse Prozesse zu optimieren. 

Wo machen IoT-Technologien für Sie am meisten Sinn? 

Nachdem wir in unserer Entwicklung sehr industrielastig sind, habe ich da am meisten Einblick. Die Anwendung ist aber in allen diesen Bereichen sinnvoll, um Prozesse zu optimieren. 

Das LCM arbeitet für seine Kunden an Projekten, die relativ rasch in die Realität umgesetzt werden. Wo herrscht derzeit der größte Bedarf an Fortschritt und neuen Methoden? 

Großer Bedarf herrscht derzeit bei den Schwerpunkten Drahtlose Kommunikation und Hochtemperaturelektronik. Was bei uns ebenfalls sehr forciert wird, ist die Lokalisierung von Objekten im Industriebereich mit den verschiedensten Sensor-Technologien. Weiter gegriffen geht es in der Forschung Richtung Blockchain und ihre mögliche Anwendbarkeit in den unterschiedlichen Branchen. Das ist noch etwas vage und selbst große Konzerne tun sich schwer, Anwendungen zu finden. 

Wenn man sich schwer tut, warum dann überhaupt darüber nachdenken? 

Weil die Vision da ist, dass man Abläufe, die jetzt noch sehr viele Ressourcen benötigen, damit mehr automatisieren oder optimieren kann. Nachdem das sehr softwarelastig ist und zur Digitalisierung gehört, ist der Zug schnell abgefahren, wenn man nicht von Anfang an dabei ist. Die Entwicklung geht rasch vonstatten, darum bemühen sich die Unternehmen, möglichst rasch sinnvolle Use-Cases zu finden.

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DI Dr.techn. Leander Bernd Hörmann mit einem der Ergebnisse der Arbeit des LCM: einer Ohrmarke zur Lokalisierung von Kühen.
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Wo stecken heute noch die größten Hindernisse bei der Umsetzung von IoT-Projekten? 

Gerade bei drahtloser Kommunikation für IoT ist die Energieversorgung immer wieder ein großes Thema. Man versucht von einer Versorgung über Standard-Batterien wegzukommen, die zwar eine gewisse Lebensdauer garantiert, aber trotzdem endlich ist. Es geht in Richtung Energy Harvesting, also darum, die Sensorik mit einer "endlosen" Energiequelle auszustatten um die Lebensdauer maximal zu verlängern. Die Herausforderung ist, die Elektronik so zu gestalten, dass sie mit Ultra Low Power versorgt werden kann und trotzdem funktioniert. Die richtigen Bauteile auszuwählen und aufeinander abzustimmen ist immer wieder eine Herausforderung. 

Woran arbeiten Sie gerade? 

Bei einem Projekt geht es zum Beispiel um hochgenaue Temperaturmessungen im Industriebereich. Sie sollen drahtlos erfolgen und die Sensordaten sollen über Funk zu einer Basisstation übermittelt werden. Die Sensorik wird über Solarzellen versorgt, soll aber trotzdem ein gutes Messintervall mit einer Abtastrate von einigen Hertz erlauben und gleichzeitig eine sehr hohe Auflösung und Genauigkeit liefern. Der Kundennutzen dahinter ist, diese Prozesse zu vereinfachen. Man muss keine Verkabelung, sondern nur einen Sensor an der Maschine anbringen, um automatisiert Messdaten zu erfassen und auszuwerten. 

Mit welchen Übertragungsstandards arbeiten Sie? 

Wir wenden eine große Bandbreite an drahtlosen Kommunikationsprotokollen und Standards an, von klassischem WLAN bis hin zu proprietären Lösungen. Nachdem wir Spezialanwendungen für Kunden konzipieren ist es oft eine Kombination. In einem Projekt erfolgt beispielsweise die Synchronisierung über eine proprietäre Lösung und die synchronen Daten werden dann über eine klassische Schnittstelle übertragen. Die Synchronisierung ist oft ein Thema bei uns, da die Prozesse eine Synchronisierung der Messdaten erfordern. 

Wie wichtig sind in diesem Bereich Standards für IoT? 

Es ist sehr wichtig, dass man in Zukunft mehr oder weniger Plug-and-Play-Lösungen hat, mit denen Sensorik an eine Maschine angebracht werden kann und einfach funktioniert. Gewisse Standards sind wichtig, um möglichst flexibel zu sein. Das sehen Kunden nicht immer so, dass man mit Standards trotzdem flexibler wird. Wobei ich optimistisch bin, dass sich das über kurz oder lang etablieren wird. Gerade jene Bereiche, die nicht in der Kernkompetenz einer Firma liegen, muss man meiner Meinung nach in irgendeiner Art und Weise über Standardlösungen durchführen, um Kosten zu sparen. Im Prinzip soll IoT das Leben leichter machen. Das geht nur, wenn man sich nicht darum kümmern muss, wie etwas miteinander kommuniziert, sondern wenn es einfach geht. Allerdings muss man die Kunden teilweise in diese Richtung drängen. 

Warum haben die Unternehmen Bedenken? 

Security ist ein sehr großes Thema. Wir sind auch gerade in einem Projekt, bei dem es darum geht ein Sensornetzwerk mit kryptografischen Verfahren und organisatorischen Abläufen so zu gestalten, dass es Datensicherheit bietet. Die Unternehmen sind besorgt um ihre Daten und die Daten ihrer Kunden. Es gibt auch Unternehmen, die um ihre Kernkompetenzen fürchten und dass andere Unternehmen da einsteigen könnten, wenn es Standards gibt. 

Sie haben vorhin von der Anwendbarkeit der Blockchain-Technologie gesprochen. Woran arbeitet LCM in diesem Bereich? 

Wir versuchen eine Anwendung zu starten, bei der Sensordaten automatisiert in der Blockchain gespeichert werden, um damit Prozesse zu steuern bzw. fälschungssichere Sensordaten zu gewährleisten. Wenn die Daten in der Blockchain sind, sind sie nicht mehr änderbar. Aber auf dem Weg vom physikalischen Sensor zum Computer, der sie in der Blockchain speichert, können sie angegriffen werden – der muss gesichert werden. Wir verfolgen diverse Lösungsansätze, um das sicherer zu machen, von kryptografischen Verfahren bis hin zu multiplen Sensoren, die sich gegenseitig absichern, damit man den physikalischen Wert nicht einfach fälschen kann. Es gibt das Beispiel einer Wetterstation, deren Daten genutzt werden, um die Auszahlung von Versicherungsverträgen automatisiert auszulösen. Die Daten der Wetterstation müssen fälschungssicher sein, damit nicht jemand mit einer Gießkanne zum Sensor gehen und dann eine Versicherungsleistung konsumieren kann. Es geht auch darum, dass sich Maschinen untereinander Daten fälschungssicher und nachvollziehbar verkaufen können. 

Wie könnte dieses "verkaufen" aussehen? 

Wenn ein Sensor von einem Unternehmen A appliziert wird und die Daten von einem Algorithmus einer Firma B verwendet werden, könnten automatisiert Micropayments erfolgen. Die Sensordaten werden dann gegen einen gewissen monetären Wert, wahrscheinlich eher im Sub-Cent-Bereich, getauscht. Da sind Politik und Wirtschaft durchaus noch sehr stark gefordert, um dafür Geschäftsmodelle, Prozesse und einen rechtlichen Rahmen zu finden. Das erfordert von den Unternehmen ein Umdenken. Vielleicht verkaufen sie in Zukunft nicht den Sensor, sondern stellen ihn kostenlos zur Verfügung und der Kunde bezahlt für die Sensordaten. Es wäre zum Beispiel möglich, diese Daten in einer schlechteren Auflösung etwas billiger und in einer höheren Auflösung teurer zu verkaufen. Es wird spannend, wo diese Reise im wirtschaftlichen Bereich hingeht. Im Bereich Machine-to-Machine-Payments ist noch sehr viel offen. 

Wie weit sind wir in Österreich Ihrer Einschätzung nach von dieser Zukunft entfernt? Werden wir bald den großen Durchbruch von IoT erleben? 

Es wird von der Politik sehr forciert, viele EU-Anträge gehen in diese Richtung. Es wird sehr stark daran gearbeitet. Aber gerade bei Unternehmen ist eine wirtschaftlich ausgewogene Entwicklung notwendig. Es wird Schritt für Schritt passieren. Gewisse Maschinen haben eine Lebenszeit von 40 Jahren, die wird man nicht morgen austauschen, nur weil es einen neuen Sensor gibt. Es gibt natürlich Bereiche, in denen man diese Technologien schnell anwenden kann, aber es gibt auch andere, wo die Prozesse und Zyklen für Neuentwicklungen Jahrzehnte dauern können.

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