Wenn von Vernetzung gesprochen wird, ist von der Kommunikation zwischen komplexen Systemen die Rede. Sie ist das Kernelement neuer IT-Systeme. Im Zusammenhang mit stationärer Nutzerinteraktion hat sich das Internet (Web) durchgesetzt. In den vergangenen zwei Jahrzehnten entwickelte sich dieses unter den Schlagworten Web 1.0 bis hin zum Web 4.0/5.0/6.0 immer weiter. Das sogenannte Internet of Things (IoT) integriert zukünftig Offline-Technologien mit dem Internet, dem Nutzer und auch letztlich alle Systeme untereinander.

Im Verkehrsbereich entwickelte sich aus Verkehrssteuerung, Telekommunikation und Informatik die Verkehrstelematik. Diese „Intelligent-Transportation-Systems“ (ITS) bezeichnen das Erfassen, Übermitteln, Verarbeiten und Nutzen verkehrsbezogener Daten mit dem Ziel der Information und Organisation des Verkehrs durch Nutzung von IKT. Verkehrspolitisch besteht gegenüber ITS eine sehr hohe Erwartung. ITS soll das Verkehrsgeschehen effizienter, ökologischer und sicherer abwickeln, vorhandene Infrastruktur optimal nutzen, die Verkehrsteilnehmer informieren, den Verkehr gezielt steuern und zum Umstieg auf ökologische Verkehrsmittel anregen. Im Logistikbereich dient Verkehrstelematik der effizienten Organisation und dynamischen Planung von Transportprozessen. Auch zur Abwicklung monetärer Steuerungsmaßnahmen (Maut, Citymaut) werden ITS-Applikationen eingesetzt. Für den motorisierten Individualverkehr bestehen bereits umfangreiche Verkehrstelematiklösungen.

Vernetzung und Automatisierung sind Trends, die im Bereich des Fahrzeuges (PKW, LKW, Bus und Bahn) zusammen gedacht werden müssen. Schnittstellen zwischen Automatisierungs- und Vernetzungsfunktionen finden sich im Bereich Security, Connected Services und funktionale Sicherheit. Die Kombination von Automatisierungs- und Vernetzungsfunktionen soll die Verkehrssicherheit und den Fahrkomfort steigern. Außerdem kann der Verkehrsfluss effizienter gestaltet und somit auch die verkehrsbedingte Emission gesenkt werden. Zudem kann der Mensch seine Zeit anders nutzen und bisher benachteiligte Gruppen (Führerscheinlose, Ältere, in ländlichen Regionen Wohnende) durch vollautomatisierte Fahrzeuge bedarfsgerecht und flexibel in eine neue Form des ÖPNV integrieren. Damit hat Smart Mobility auch eine soziale Dimension. Auf dem Weg hin zu dieser Mobilitätsutopie liegen jedoch zahlreiche Herausforderungen.

Kooperative Assistenzsysteme / C-ITS

Smart Mobility Relevanz

Die Smart Mobility Relevanz beschreibt inwieweit eine Unternehmung in der strukturellen und organisationalen Lage ist, eine Technologie zu einem Produkt in einem Markt zu entwickeln, zu vermarkten und zu produzieren. Je kompetenter eine Institution in einem für den Use Case relevanten Themengebiet ist, desto bereiter ist sie, eine spezifische Smart Mobility Anwendung umzusetzen.

Nutzenbeschreibung: Kooperative intelligente Verkehrssysteme (C-ITS) sind eine der wichtigsten Grundlagen von Smart Mobility. Sie verbinden Vernetzung und Automatisierung. Moderne Fahrzeuge verfügen über eine Vielzahl an möglichen Verbindungen in das Internet oder Mobilfunknetz. Für teilautomatisierte Fahrfunktionen bis hin zum automatisierten Fahren ist daher künftig auch eine sichere Verbindung des Fahrzeugs zur Verkehrsinfrastruktur erforderlich. Diese Interaktion zwischen Fahrzeug und Infrastruktur ist die zentrale Herausforderung für kooperative intelligente Verkehrssysteme (C-ITS), die es Verkehrsteilnehmern ermöglichen soll, Informationen und Daten zu teilen und im Sinne der Verbesserung der Verkehrssicherheit zu nutzen.
Im Saarland werden Sie im Testfeld Merzig entwickelt und erprobt. Durch die Einführung von 5G Mobilfunk ergeben sich Möglichkeiten für neue Echtzeitanwendungen wie dem Platooning. Zu dreien der wichtigsten derzeitigen Anwendungen zählen Sub-Use Cases wie:

  • Wrong Way Driver Warning (WWDW): Das System ermöglicht die Detektion von Falschfahrern anhand von GPS und Ad-hoc WLAN ITS G5 und warnt Fahrzeuge in einer lokal relevanten Umgebung über den Nachrichtenstandard DENM. Diese sog. Vehicle-to-Vehicle Kommunikation ist auch über Mobilfunk realisierbar.
  • Green Light Optimized Speed Advisory (GLOSA): Gibt dem Fahrer Empfehlungen für eine Geschwindigkeit zur optimalen und kooperativen Überquerung einer Kreuzung. Verkehrsinfrastrukturen wie Lichtsignalanalagen werden somit mit Verkehrsteilnehmern vernetzt.
  • Electronic Brake Light (EBS): Als Weiterentwicklung des Adaptive Cruise Control (ACC) können Fahrzeuge vor der Bremsung eines vorausfahrenden Fahrzeugs gewarnt werden, auch wenn aufgrund eines anderen Fahrzeugs dazwischen, die Sicht verdeckt ist. Eine sichere und schnell Übertragung hat hier höchste Wichtigkeit.

Die EU arbeitet an einer übergreifenden C-ITS Plattform (https://ec.europa.eu/transport/themes/its/c-its_en).

Vehicle Service Systems – Online Fahrzeug Service

Smart Mobility Relevanz

Die Smart Mobility Relevanz beschreibt inwieweit eine Unternehmung in der strukturellen und organisationalen Lage ist, eine Technologie zu einem Produkt in einem Markt zu entwickeln, zu vermarkten und zu produzieren. Je kompetenter eine Institution in einem für den Use Case relevanten Themengebiet ist, desto bereiter ist sie, eine spezifische Smart Mobility Anwendung umzusetzen.

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 Relevanz

Die Smart Mobility Relevanz beschreibt inwieweit eine Unternehmung in der strukturellen und organisationalen Lage ist, eine Technologie zu einem Produkt in einem Markt zu entwickeln, zu vermarkten und zu produzieren. Je kompetenter eine Institution in einem für den Use Case relevanten Themengebiet ist, desto bereiter ist sie, eine spezifische Smart Mobility Anwendung umzusetzen.

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

Smart Mobility Relevanz

Die Smart Mobility Relevanz beschreibt inwieweit eine Unternehmung in der strukturellen und organisationalen Lage ist, eine Technologie zu einem Produkt in einem Markt zu entwickeln, zu vermarkten und zu produzieren. Je kompetenter eine Institution in einem für den Use Case relevanten Themengebiet ist, desto bereiter ist sie, eine spezifische Smart Mobility Anwendung umzusetzen.

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.

Human Machine Interaktion im Auto der Zukunft

Smart Mobility Relevanz

Die Smart Mobility Relevanz beschreibt inwieweit eine Unternehmung in der strukturellen und organisationalen Lage ist, eine Technologie zu einem Produkt in einem Markt zu entwickeln, zu vermarkten und zu produzieren. Je kompetenter eine Institution in einem für den Use Case relevanten Themengebiet ist, desto bereiter ist sie, eine spezifische Smart Mobility Anwendung umzusetzen.

Die Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI = human-machine interface) wird im Auto neu definiert. Neben den klassischen HMI-Konzepten, die die Kommunikation zwischen Fahrer und Fahrzeug über die Armaturentafel/Mittelkonsole und Schalthebel, Lenkrad und Pedale bündeln, erfordert die wachsende Zahl und Art der Informationen ein hohes Maß an Aufmerksamkeit und Reaktionsschnelligkeit vom Fahrer. Bedienkonzepte werden zunehmend multimodal. Bei der Interaktion zwischen Mensch und Maschine können verschiedenste Arten der Interaktion wie beispielsweise Sprache, Haptik oder auch Gestik zum Einsatz kommen. Eine immer größere Bedeutung kommt dabei der Gestensteuerung zu. Zukünftig kommen noch Apps hinzu, die erkannt und bedient werden wollen. Die Autoindustrie ist nun gefordert, diese neuen Funktionen intelligent zu integrieren. Dies muss in logische, intuitiv umsetzbare Bedienschritte gefasst werden. Das fängt bei der visuellen Wahrnehmung an und reicht bis zur akustischen sowie haptischen Rückmeldung.
Wichtig ist in diesem Zusammenhang auch ein geeignetes neurokognitives Monitoring. Die Analysetechniken erlauben hierbei eine objektive und differenzierte multimodale Abschätzung der durch die einzelnen Sinne hervorgerufenen, kognitiven Anstrengung während des Fahrens. So können die einzelnen HMI-Modalitäten objektiv, d.h. messtechnisch, bewertet und optimiert werden. So können die Auswirkungen neuster, telematikgestützter Anwendungen, wie z.B. Ampelinformationssysteme, elektronisches Bremslicht oder Falschfahrerwarnung, auf den Fahrer beobachtet werden.
Zudem muss der Gesetzgeber dafür sorgen, dass HMI-Technologien nicht zu einer Gefahr im Straßenverkehr werden.

Smart Logistics – Transparente und automatische Steuerung

Smart Mobility Relevanz

Die Smart Mobility Relevanz beschreibt inwieweit eine Unternehmung in der strukturellen und organisationalen Lage ist, eine Technologie zu einem Produkt in einem Markt zu entwickeln, zu vermarkten und zu produzieren. Je kompetenter eine Institution in einem für den Use Case relevanten Themengebiet ist, desto bereiter ist sie, eine spezifische Smart Mobility Anwendung umzusetzen.

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.