Die Zukunft der Bahn steht vor vielschichtigen Herausforderungen, insbesondere in Anbetracht der bevorstehenden Umwälzungen durch technologische Entwicklungen und Innovationen im Bereich der intelligenten Verkehrssysteme, dem autonomen Fahren auf der Straße und der Digitalisierung. Auf der Schiene sind in vielen Ländern bereits U-Bahnen und Metros ohne Lokführer unterwegs. Die Herausforderungen auf dem Weg zu einem vollautomatisierten Level-4-Betrieb sind vielseitig. Neben der Entwicklung geeigneter Züge mit Sensoren und Bordtechnik der Automatisierung ist vor allem der Ausbau relevanter Kommunikationsinfrastruktur und Koordination der Züge in Mischverkehren von Bedeutung. Der Bahn kann im Mobilitätsmix eine wichtige Rolle zukommen.

Vehicle Service Systems – Online Fahrzeug Service

Smart Mobility Blume

Die Smart Mobility Blume beschreibt wieviel Knowhow ein Unternehmen in einem der fünf Themengebiete der Smart Mobility besitzt. Je mehr eines der farbigen Blütenblätter dunkel eingefärbt ist, desto höher ist die Relevanz im entsprechenden Themengebiet. Analog ist kann dies auf die Anwendungsfälle übertragen werden.

After-Sales und Wartungsservices kommen in den letzten Jahren eine wachsende Bedeutung zu. Somit verschiebt sich die automobile Wertschöpfungskette nach hinten. Die Trends zur Elektrifizierung (Batterie) und Digitalisierung (zusätzliche Systeme) verstärken diese Entwicklung. Damit Wartung und Instandhaltung effizient gestaltet werden können, wird an Service Systemen zum Online-Fahrzeug Service gearbeitet. Die technischen Systeme sammeln eine immer größere Anzahl an Daten. Probleme und Reparaturbedarfe werden derzeit jedoch nur lokal angezeigt. Zukünftig können diese im vernetzten Fahrzeug aber gezielt an Fachbetriebe übermittelt werden, die dann individuell Wartungspläne erstellen bzw. in Echtzeit präventiv handeln können. Zusätzlich können Sicherheit und Security regelmäßig aktualisiert werden um vor Angriffen zu schützen. Dies spart Zeit und Geld und hat damit beste Voraussetzungen einen profitablen Markt (ggf. Abonnements) zu etablieren. Eine erhöhte Ausfallsicherheit erhöht die Flexibilität der Nutzer. Der Connected-Car-Outlook Studie von Statista (2016) zufolge wächst dieser Markt derzeit mit 58,5% pro Jahr.

Embedded Systems – Hard- und Software für Telematikanwendungen

Smart Mobility Blume

Die Smart Mobility Blume beschreibt wieviel Knowhow ein Unternehmen in einem der fünf Themengebiete der Smart Mobility besitzt. Je mehr eines der farbigen Blütenblätter dunkel eingefärbt ist, desto höher ist die Relevanz im entsprechenden Themengebiet. Analog ist kann dies auf die Anwendungsfälle übertragen werden.

Das vernetzte Fahrzeug der Zukunft verfügt über eine eSIM Karte und zahlreiche hardwareseitig integrierte Telematikanwendungen. Bekannt ist beispielsweise die eCall-Technologie, die für Neuwagen in vielen Ländern bereits gesetzlich vorgeschrieben ist. Sie ermöglicht einen automatisierten Notruf oder unterstützt das Auffinden eines gestohlenen Autos. Die Funktionalität ist einfach aber sicher gestaltet. Eingebettete Telematiksysteme hingegen sind komplexere Geräte, die als Schnittstelle zwischen Auto und Fahrer fungieren. Touchscreens oder Head-Up-Displays erleichtern die Nutzung von Infotainment-Diensten und Online-Apps. Diese Hardwaresysteme generieren einen spezifischen Mehrwert. Fahrer und Passagiere können über ein benutzerfreundliches Bedienfeld internetbasierte Inhalte wie Echtzeit-Verkehrsinformationen (RTTI) oder Medienstreaming steuern. Dies kann mit einem mobilen oder einem integrierten Gerät realisiert werden. Darüber wird derzeit diskutiert.
Ein greifbarer Use-Case ist es, wenn man sich vorstellt Versicherungsunternehmen könnten Fahrerdaten-Profildateien umfassend nutzen, um Versicherungsquoten und -richtlinien zu optimieren und zu personalisieren (z. B. Pay-which-you-drive und Pay-how-you-drive). Ein anderer wäre es Kontrollmodule eines Smart Home direkt im Fahrzeug zu integrieren.
Mit einem prognostizierten, weltweiten Marktvolumen von 72 Milliarden in 2021 und einem durchschnittlichen jährlichen Wachstum von 37,52% ist der Markt für vernetzte Hardware (Antennen, Endgeräte, Rechner, etc..) einer der größten im Umfeld von Smart Mobility (Connected Car Outlook 2016).

Infotainment

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Die Smart Mobility Blume beschreibt wieviel Knowhow ein Unternehmen in einem der fünf Themengebiete der Smart Mobility besitzt. Je mehr eines der farbigen Blütenblätter dunkel eingefärbt ist, desto höher ist die Relevanz im entsprechenden Themengebiet. Analog ist kann dies auf die Anwendungsfälle übertragen werden.

Smarte Systeme werden von Menschen gerne zur Unterhaltung genutzt. Neben erweiterten Navigationsfeatures und Sicherheitsanwendungen stehen somit Komfort- und Unterhaltungssysteme hoch in der Gunst potentieller Nutzer. Die Zukunftsaussichten für solche Infotainment Services im Bereich der Fahrzeugkonnektivität zeigen hohe zweistellige Wachstumsraten (Connected Car Outlook, 2016). Der Use-Case ‚Infotainment‘ basiert auf der Annahme des Ausbaus des 5G Netzwerks. Mit der 100mal höheren Bandbreite (vgl. 4G – State of the Art) werden Live-Streaming Anwendungen und Echtzeit-Spiele möglich, ohne die funktionelle Sicherheit anderer Bordsysteme zu gefährden. Zusammen mit automatisierten Fahrfunktionen entwickelt sich das Erlebnis Autofahren hin zum Komfort einer Flugreise – nur mit mehr Beinfreiheit. OEMs müssen zur Umsetzung von Infotainment Technologiefirmen und Softwareentwickler hinzuholen, die es schaffen Dritthardware wie Smartphones und bestehende Betriebssysteme an die eingebetteten Systeme anzubinden. Die Entwicklung direkter Schnittstellen und Oberflächen könnte hierbei für das IT-kompetente Saarland besondere Chancen bieten.

Smart Logistics – Transparente und automatische Steuerung

Smart Mobility Blume

Die Smart Mobility Blume beschreibt wieviel Knowhow ein Unternehmen in einem der fünf Themengebiete der Smart Mobility besitzt. Je mehr eines der farbigen Blütenblätter dunkel eingefärbt ist, desto höher ist die Relevanz im entsprechenden Themengebiet. Analog ist kann dies auf die Anwendungsfälle übertragen werden.

Smart Logistics beschreibt die Auswirkungen von Industrie 4.0 auf die Logistik und ist die Vernetzung und Verzahnung von Prozessen, Objekten, Lieferkettenpartnern (Lieferanten, Herstellern, Großhändlern, Einzelhändlern und Logistikdienstleistern) und Kunden durch Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) mit dezentralen Entscheidungsstrukturen, um Effizienz (z. B. durch Transparenz und Automatisierung) und Effektivität (z. B. durch Flexibilität und individualisierte Dienstleistungen) zu erhöhen. Technologische Grundlage sind Prozesse und Objekte, die sich selbst steuern und organisieren, z. B. GPS zur Lokalisation, Barcode, Radiofrequenzidentifikation (RFID) und Sensoren zur Identifikation, Internet, und Telematik zum elektronischen Datenaustausch, sowie Algorithmen und Applikationen. Das bedeutet einen Paradigmenwechsel vom herkömmlichen Ansatz „Die Logistik bringt die richtige Ware zur richtigen Zeit zum richtigen Ort“ zum neuen Ansatz „Logistik bestimmt, wie welche Ware wann zu welchem Ort bewegt wird.“ Mit zunehmender Vernetzung der Produktion und weiterentwickelten Technologien sind immer mehr Hersteller in der Lage, Produkte nach individuellen Bedarfen kurzfristig herzustellen und direkt zu vermarkten. Für die Logistik, die bereichs- und unternehmensübergreifend tätig ist, bedeute dies aber eine Erhöhung der Komplexität, der Kosten und des Kostendrucks. Diese sich selbststeuernden Objekte und Prozesse werden als „smart“ bezeichnet. Sie kommunizieren miteinander, lernen voneinander, treffen Entscheidungen, überwachen und melden Umgebungszustände und steuern Logistikprozesse. Smart Logistics bildet die Grundlage für ein ganzheitliches Digital-Supply-Chain-Management.

Virtualisierungssysteme für Komfort und Sicherheit / Rundumblick / nur Technologie

Smart Mobility Blume

Die Smart Mobility Blume beschreibt wieviel Knowhow ein Unternehmen in einem der fünf Themengebiete der Smart Mobility besitzt. Je mehr eines der farbigen Blütenblätter dunkel eingefärbt ist, desto höher ist die Relevanz im entsprechenden Themengebiet. Analog ist kann dies auf die Anwendungsfälle übertragen werden.

Intelligente Assistenzsysteme der Zukunft analysieren immer komplexere Situationen und erkennen dank verbesserter Umfeldsensorik das Gefahrenpotenzial im Straßenverkehr noch besser als heute. Die Augen des Autos sind die Kameras. Die Kamera hinter der Frontscheibe sieht im Bereich von 45 Grad alles. Sie erfasst Schilder, Markierungen, Fußgänger und andere Autos. Die zusätzlichen vier um das Auto herum verteilten Kameras und die Radar- und Ultraschallsensoren sorgen für eine 360-Grad-Wahrnehmung. Bald sollen Live-Bilder aus der Kamera künftig die bisherige Kartendarstellung im Navigationssystem ersetzen. Darin blendet das futuristische Navi Fahrhinweise ein, wie man sie aus bisherigen Navigationssystemen kennt wie Richtungspfeile und Geschwindigkeitshinweise. Ebenfalls angezeigt werden Points-of-Interest wie Tankstellen oder Parkplätze. Denn wie Google mit der Brille wollen auch die Fahrzeughersteller das Blickfeld des Fahrers als Bühne für eine digitale Datenshow nutzen. Dazu soll das sogenannte Head-up-Display (HUD), das bislang nur die Geschwindigkeit und Navigationspfeile auf die Frontscheibe projiziert, deutlich aufgerüstet werden. „Augmented Reality“ (AR – „erweiterte Realität“) heißt die Technik. Gesteuert von einer Bilderkennungssoftware, einer Kamera und den Bewegungssensoren des Autos wirft ein Projektor die Grafiken so in die Landschaft, dass sie immer am richtigen Fleck erscheinen. Bleibt die Frage, wie sehr die AR Anwendungen im Automobilumfeld die Fahrer ablenkt und auf welche Akzeptanz sie stößt.

Vernetzung mit Smart Grid

Smart Mobility Blume

Die Smart Mobility Blume beschreibt wieviel Knowhow ein Unternehmen in einem der fünf Themengebiete der Smart Mobility besitzt. Je mehr eines der farbigen Blütenblätter dunkel eingefärbt ist, desto höher ist die Relevanz im entsprechenden Themengebiet. Analog ist kann dies auf die Anwendungsfälle übertragen werden.

Intelligente Stromnetze (Smart-Grids) kombinieren Erzeugung, Speicherung und Verbrauch. Eine zentrale Steuerung stimmt sie optimal aufeinander ab und gleicht somit Leistungsschwankungen – insbesondere durch fluktuierende erneuerbare Energien – im Netz aus. Die Vernetzung erfolgt dabei durch den Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) sowie dezentral organisierter Energiemanagementsysteme zur Koordination der einzelnen Komponenten. Das bedeutet, dass in einem Smart-Grid nicht nur Energie sondern auch Daten transportiert werden. Bei den Elektroautos der Zukunft tauschen etwa das Bordnetz des Autos, die Steuerung des Energienetzes, die Abrechnungsdatenverwaltung oder auch Verkehrsinformationssysteme untereinander Daten aus. Elektrofahrzeuge sollen so nicht nur die individuelle Mobilität für die Zukunft sicherstellen, sondern auch als Speicher für erneuerbare Energien und Stabilisatoren des Stromnetzes eingesetzt werden. Damit die Elektromobilität sich durchsetzen kann, müssen die Smart-Grid-Technologien ausgebaut werden, die auch notwendig sind, um größere Mengen erneuerbarer Energien sowie eine Vielzahl dezentraler Energieerzeuger ins Netz integrieren zu können. Umweltfreundliche Elektroautos können optimal in intelligente Stromnetze integriert werden. Über eine Verkehrssteuerung werden Autos künftig beispielsweise direkt zu freien Ladesäulen geführt.
Für die Kommunikation im Smart Grid empfiehlt sich eine Kommunikationsinfrastruktur auf Basis des weit verbreiteten Internet Protocol (IP). Für die Datenübertragung kommen dabei unterschiedliche Technologien in Frage – von der optischen Übertragung über Glasfaser, über die elektrische Übertragung über das Stromnetz selbst (Power Line Communication) bis zur Übertragung über bestehende Mobilfunknetze oder eigens für das Smart Grid aufgebaute Funknetze. Durch intelligente Vernetzung, Lastmanagement und Nachfrageflexibilisierung können somit eine effiziente Nutzung und Integration der erneuerbaren Energien sowie eine Optimierung der Netzauslastung erreicht werden.