Unterrichtsmaterial zum E-Magazin · 2014-07-24 · INTERNET dER DINgE Lehrerinformation 2/13 ... der Technik aufgreifen und präsentieren. Die Inhalte sind so aufbereitet, dass die

INTERNET dER DINgELehrerinformation

1/13

Unterrichtsmaterial zum E-Magazin

TECMANIA.CH

INTERNET dER DINgELehrerinformation

2/13

Information / Einleitung

Auf der Website www.tecmania.ch finden Sie spannende und informative E-Magazine, die Themen aus

der faszinierenden Welt der Technik aufgreifen und präsentieren. Die Inhalte sind so aufbereitet, dass

die Jugendlichen einen schnellen Zugang zum Thema finden und die unterschiedlichsten Facetten des

Themas erkennen können. Neben Texten und Beschreibungen sind jeweils tolle Filmsequenzen,

Bildergalerien und Grafiken vorhanden.

Einsatz der E-Magazine in der Schule

Die Inhalte eignen sich perfekt für den Einsatz im Unterricht. Um die Verwendung im Klassenzimmer zu

vereinfachen, finden Sie auf kiknet.ch Unterrichtsmaterial zu den einzelnen E-Magazin-Themen. Jedes

E-Magazin wird durch die folgenden Elemente begleitet:

1. Informationstext für die Lehrperson zum behandelten Thema

2. Arbeitsblätter (ca. 3–4)

3. Unterlagen zur Arbeit mit dem vorhandenen Film

4. Diskussions-Idee

E-Magazin: Internet der Dinge

Waschmaschinen, die genau dann waschen, wenn der Strom billiger ist und Heizungen, die ihre Leistung

drosseln, wenn keine Menschen im Haus sind. Beim so genannten Internet der Dinge werden Häuser und

Elektrogeräte intelligent und können über das Internet untereinander Informationen austauschen. Ziel

ist es, Strom zu sparen.

Das E-Magazin „Internet der Dinge“ zeigt auf, was hinter der Technologie steckt, welche Möglichkeiten

die Vernetzung von Geräten und Gegenständen bietet und welche Ideen für die Fabrik der Zukunft

daraus abzuleiten sind. Alle Informationen und Lösungen sind auf der Website www.tecmania.ch

ersichtlich.

In der kiknet.ch-Lektion sind die folgenden Inhalte vorhanden:

Arbeitsblatt 1: Einstieg Internet

Arbeitsblatt 2: Film von Tecmania

Arbeitsblatt 3: Beispiele und Rechercheauftrag

Arbeitsblatt 4: Industrie 4.0

Arbeitsblatt 5: Diskussion

08 / INTERNET DER DINGE

INTERNET DER DINGEArbeitsblatt

3/13

Aufgabe:Überlege dir, wozu du das Internet nutzt. Notiere deine täglichen

Berührungspunkte mit dem World Wide Web.

Internet, wozu brauchst du es?Mit einem Tablet oder dem Smartphone werden uns heute die Türen

ins Internet geöffnet und somit eine weltweite Vernetzung und

Kommunikation ermöglicht. Sei es für eine kurze Online-Recherche,

eine Banktransaktion, den Einkauf eines Kleidungsstückes, die

Buchung einer Reise oder das Posten des aktuellen Status für den

Freundeskreis. In Windeseile werden noch ein paar Zeitschriften

oder News auf das mobile Gerät geladen und von einem

Musikanbieter die neusten Songs gestreamt. Alles kinderleicht und

mit einer grossen Selbstverständlichkeit! Ein einziges Gerät

ermöglicht uns den Zugang zu einer fast unbegrenzten und globalen Welt.

Wie/Medium Wozu

Smartphone Emails lesen und teilweise auch beantworten

Bild: oecd.org



4/13

Aufgabe:Schau dir den folgenden Film an und beantworte anschliessend die Fragen.

http://www.tecmania.ch/de/wissen/articles/das-internet-der-dinge

Was ist ein Smart Home?

Was sind Smart Grids?

Welche Vorteile zeichnet

das Internet der Dinge aus?

Nenne konkrete

Umsetzungen vom Internet

der Dinge.



5/13

Internet der DingeEin Auto, das alleine fahren und die Spur halten kann, ein

Kühlschrank, der erkennt, wenn die Milch ausgeht oder die

elektrische Zahnbürste, die den Nutzer beim Putzen prüft. Dies

sind nur ein paar Beispiele, welche das Internet der Dinge möglich

macht.

Das Internet der Dinge vernetzt Gegenstände mit dem Internet, so

dass diese Gegenstände via Internet einerseits miteinander

kommunizieren können und andererseits verschiedene Aufgaben

für den Besitzer oder Auftraggeber erledigen können.

Das bedeutet, dass nicht mehr nur Smartphones, Tablets und

Computer mit dem weltweiten Internet verbunden sind, sondern alle möglichen Geräte. Die

Anwendungsbereiche reichen von allgemeinen Informationsversorgungen über Warnfunktionen bis zu

automatischen Bestellvorgängen und werden ständig weiter ausgebaut und verbessert.

Die Einsatzmöglichkeiten scheinen nahezu unbegrenzt.

Es wird vermutet, dass das Internet der Dinge vieles verändern wird, sowohl Firmen, Firmenstrukturen,

aber auch, wie wir arbeiten und leben. Schätzungen vom weltgrössten Netzwerkausrüster Ericsson gehen

davon aus, dass es bis zum Jahr 2020 mehr als 50 Milliarden vernetzte Geräte weltweit geben wird.

Bild: euronics.de

Es wird in wenigen Jahrzehnten kaummehr Industrieprodukte geben, inwelche die Computer nichthineingewoben sind.

Karl Steinbuch, 1966

Wir wollen alle Gerätesmart machen.

Brian Krzanich, CEO Intel 2014

Jede Sensation, die über Nacht kommt,wurde 20 Jahre lang vorbereitet. So istes auch mit dem Internet der Dinge.

Doug Davis, Intel-Vizepräsident 2014



6/13

Beispiel 1: Smart Home – moderner, vernetzter Haushalt

Die Digitalisierung unseres Alltags schreitet in allen

Altersgruppen rasant voran. Smartphones, Tablets und unzählige

internetbasierte Anwendungen sind heute wertvolle Assistenten,

die uns täglich in vielen Lebensbereichen begleiten.

Dazu werden sich in den kommenden Jahren Milliarden von

Geräten im Internet der Dinge vernetzen und weitere völlig

neue Anwendungen ermöglichen.

Wo es bisher vor allem um Gadgets ging, wird intelligentes

Wohnen in Zukunft den Alltag prägen – beim Energiesparen, bei

Sicherheitssystemen oder bei technischen Hilfen für alte

Menschen.

Das kennen wir alle: Wir sind ausser Haus und fragen uns

unterwegs, ob die Herdplatte abgeschaltet ist oder die Haustüre

wirklich abgeschlossen ist… Diese Bedenken werden uns in

Zukunft nicht mehr beunruhigen.

Denn via eine Internetverbindung, zum Beispiel mit dem

Smartphone, können solche und viele weitere Kontrollen

durchgeführt werden.

Licht, Beschattung, Klima, improvisierte Funknetzwerke sind

heute teilweise bereits Bestandteile von Wohnungen und

Häusern. Jedoch oft als eigenständige, geschlossene

Teilsysteme, die eine systemübergreifende, vernetze und somit

intelligente Lösung nicht zulassen.

Smart Homes bringen dies alles unter einen Hut: Dabei geht es

nicht um Visionen aus Science-Fiction-Filmen, sondern vielmehr

um eine intelligente Gebäudetechnik für den privaten Bereich

wie auch Industrieanwendungen. Laut einer Studie des

deutschen Fraunhofer-Instituts lässt sich dank intelligenten

Systemen bis zu einem Drittel der Energie im Privathaushalt

sparen.

Damit dieser Markt massentauglich wird, müssen

gezwungenermassen Haushaltsgeräte, Computer,

Unterhaltungselektronik, Heizung und Gebäudetechnik alle die

gleiche Sprache sprechen respektive über das Smartphone oder

ein Tablet PC gesteuert werden können. Daraus resultieren

Mehrwerte in den Bereichen Wohnkomfort, Sicherheit,

Energieeffizienz und Unterhaltung.Quelle shc.ch, nzz.ch

Bild: sma.de

Bild: nzz.ch



7/13

Beispiel 2: Smart Grid – modernes, intelligentes Stromnetz

Europa und damit auch die Schweiz haben sich ehrgeizige Klimaschutzziele gesetzt. Diese können nur

erreicht werden, wenn Energie effizient genutzt wird. Sogenannte Smart Grids (intelligente Stromnetze)

unterstützen diese Entwicklung.

Die Nachfrage und damit die Produktion von

Strom aus erneuerbaren Energiequellen

steigen stetig an. Damit verändern sich auch

die Anforderungen an die Stromnetze.

Die Produktion von Strom aus Sonnen- oder

Windkraft lässt sich nur sehr schwer planen

und unterliegt grossen Schwankungen.

Vermehrt treten kleine Stromerzeuger in den Markt

ein, die ebenfalls Strom aus regenerativen Quellen

erzeugen. Die Anzahl der Stromproduzenten steigt.

Um mit den zunehmenden Schwankungen der Stromproduktion zurechtzukommen, müssen die

Stromübertragungsnetze intelligenter werden. Die Produktion und der Verbrauch müssen besser

ausbalanciert werden: Eine stärkere Automatisierung der Netze ist notwendig.

Smart Grids sind ein Lösungsansatz für diese Herausforderungen. Dabei geht das Stromnetz eine

Symbiose mit modernen Informations- und Kommunikationstechnologien ein und wird so intelligenter

und flexibler steuerbar:

Ablesen: Smart Metering bezeichnet die Möglichkeit, den Energiebedarf von Konsumenten zu

erfassen, weiterzuverarbeiten und abzurechnen. Dies erlaubt eine genauere Analyse des

Stromverbrauchs: Konsumenten können so besser entscheiden, wann sie Strom beziehen und

erfahren, welches die grossen Stromfresser sind. Erzeuger können Produktion und Netze

optimieren.

Einspeisen: Die Stromproduktion in Sonnen- und Windkraftwerken unterliegt grossen

Schwankungen. Überschüssiger Strom muss zwischengespeichert werden. Sensoren und

intelligente Zähler sind die Grundlage, um Stromspeicher abund anzuschalten.

Smart Grids können dabei helfen, einen effizienten und zuverlässigen Betrieb in der Stromversorgung

sicherzustellen – und damit für eine nachhaltige Stromproduktion zu sorgen. Bis es so weit ist, müssen

allerdings noch ein paar Hürden überwunden werden.Quelle: Swissgrid.ch



8/13

Rechercheauftrag:Du kennst nun Anwendungen vom Internet der Dinge; auch im

Filmbeispiel hast du einige gesehen. Recherchiere jetzt selbstständig

nach weiteren zukunftsträchtigen Ideen. Hast du sogar eigene Ideen?

Ideen für private

Nutzungen

Ideen für den öffentlichen

Bereich



9/13

Aufgabe:Betrachte die Grafik. Was stellst du dir unter der 4. Industriellen Revolution

respektive Industrie 4.0 vor? Schreibe deine Gedanken auf und tausche dich mit

deinen Klassenkolleginnen und Kollegen aus.



10/13

Industrie 4.0Den Start zur ersten industriellen Revolution machte die Dampfmaschine. Sie gab der Industrialisierung

den entscheidenden Schub: Durch die Erfindung von Thomas Newcomen war man in Fabriken weniger

abhängig von menschlicher Muskelkraft und konnte Waren schneller und in grösserer Stückzahl

anfertigen als bisher. Auf diese erste industrielle Revolution folgten weitere Entwicklungssprünge,

ausgelöst durch technologische Fortschritte:

Elektrische Energie ermöglichte anfangs des 20. Jahrhunderts eine grössere Massenproduktion. Durch

neue Elektronik- und Informationstechnologien zu Beginn der 1970er-Jahre konnten in Fabriken Auto-

matismen und Produktionsprozesse weiter verbessert werden: Maschinen übernahmen Arbeitsschritte,

die zuvor per Hand erledigt worden waren. In dieser dritten Phase des Industrialisierungsprozesses

befinden wir uns auch heute noch – und stehen an der Schwelle zur Industrie 4.0.

Neu verändern Internet, mobile Computer und IT-Ressourcen aus der Cloud die Arbeits- und

Produktionsprozesse entscheidend. Dank leistungsfähiger Kleinstcomputer, die in Objekte implementiert

werden, können Produkte und Maschinen miteinander kommunizieren und selbstständig Informationen

austauschen. Der industrielle Prozess wird nicht mehr zentral aus der Fabrik heraus organisiert, sondern

dezentral, dynamisch und via Internet gesteuert.

Visionen

Welches Waschmittel gehört in die Flasche? Wie muss der Rohling

geschliffen werden? Wohin muss das Ersatzteil gesendet werden? Im

Zeitalter der Industrie 4.0 geben die Produkte selbst die Antwort und

informieren die Maschinen, was mit ihnen passieren soll. Kurz: Die

Objekte werden intelligent. Sie tragen Barcodes1 oder RFID-Chips2 auf

der Oberfläche, die die entsprechenden Informationen enthalten.

Scanner und Computer lesen die Daten aus, übermitteln sie online

weiter – und sorgen dafür, dass die Maschinen richtig agieren. Auf

diese Weise kommunizieren die smarten Objekte miteinander. Es

entsteht ein Internet der Dinge und Dienste. Die physikalische Welt

und die virtuelle Welt verschmelzen zu cyber-physischen Systemen.Quelle: plattform-i40.de

Barc

ode

RFID

-Chip

Bild: infineon.com

1Definition gemäss Duden: maschinenlesbarer Code auf Waren und Verpackungen (meist mit Angaben zu Preis und Hersteller)

2Definition gemäss Wikipedia: RFID (engl.) steht für radio-frequency identification. Ein RFID-System besteht aus einem Transponder

(umgangssprachlich auch Funketikett genannt), der sich am oder im Gegenstand bzw. Lebewesen befindet und einen kennzeichnenden Code enthält,sowie einem Lesegerät zum Auslesen dieser Kennung.



11/13

Individueller, flexibler, schneller

Die Vision zeigt, dass Industrie 4.0 ganz neue Anforderungen an Produktionssysteme und Maschinen

stellt. Sie müssen anpassungsfähig sein, da die zu fertigenden Produkte ständig wechseln können. Im

Ergebnis heisst das: Die Produktion wird individueller, flexibler und schneller. Die vierte industrielle

Revolution bietet damit das Potenzial, aktuelle wirtschaftliche und gesellschaftliche Herausforderungen

zu meistern.Quelle: plattform-i40.de

Unter Experten besteht heute kaum Zweifel, dass nach den drei

vorangegangenen industriellen Revolutionen nun der nächste

Schritt kommt: Industrie 4.0.

Sensoren, welche in Geräte, Roboter, Maschinen und Werkzeuge integriert werden, führen zu neuen

Automatismen: Lässt die Leistung einer Bohrmaschine nach, wird automatisch ein neuer Motor bestellt

und der Servicemann, der den neuen Motor installiert, gleich dazu gebucht. Landmaschinenbauer lassen

die Mähdrescher entsprechend der Wetterprognosen warten. Windräder lassen sich künftig via

Smartphone steuern … etc.

Beispiel AutoEin Bauteil im Auto istkünftig so ausgestattet, dasses kontinuierlich Daten überseinen Zustand sammelt undmitteilen kann, wenn einAustausch nötig wird – unddas, bevor es zum Ausfallkommt. Das Produkt sendetselbstständig eine Mitteilungan den Hersteller, dassErsatz gefertigt werdenmuss. Die Bestellung enthältneben genauen Angabenzum Fahrzeugtypen auch dieInformation, wohin dasBauteil anschliessendversendet werden muss. Inder Fabrik wird der Auftragbearbeitet, die Maschinenkonfigurieren sich selbst so,dass das passende Teilgefertigt wird und schickenes schliesslich auf die Reisean den richtigen Zielort. DerTermin in der Werkstatt istdann bereits vereinbart –auch darum hat sich dasAuto gekümmert.

Beispiel ABBEin Roboter oder ein Antrieb in einer Anlage istdefekt – um welche Maschine bzw. welchesGerät handelt es sich und was ist zu tun? DieAntwort auf diese Frage erhält derServicetechniker durch einen Tablet-PC, mitdem er den defekten Roboter oder Antrieb vorOrt einfach ausfindig macht und sofort onlinealle wichtigen Informationen für eine rascheFehlerbehebung erhält. Der Servicetechnikerbetrachtet durch die Kamera des Tablet-PCs dieRoboterzelle. Die Software erkennt diefehlerhafte Maschine, zeigt auf dem Bildschirmüber das Internet direkt die komplette Historiedes Roboters wie Typ, Liefertermin,Ansprechpartner oder letzter Servicetermin undinformiert den Techniker damit über diebisherige Beanspruchung und Verfügbarkeit desRobotersystems.

ABB arbeitet bereits an einem entsprechendenServicekonzept einer solchen Augmented-Reality-Lösung (erweiterte Realitäts-Lösung).



12/13

Diskussion Diskutiert in der Klasse die folgenden Thesen.

Das Internet der Dingehat ein unglaublichesPotenzial und wird Vielesim täglichen Lebenvereinfachen.

Internet der Dingeschafft Arbeitsplätze abund bringt Unsicherheitim Arbeitsmarkt.

Industrie 4.0Die Möglichkeiten sindunendlich gross und eseröffnen sich neueGeschäftsmodelle.

Industrie 4.0Das tönt wie eine Ideevon Daniel Düsentriebund ist nicht realisierbar.



13/13

Internet der DingeGegenstände mitimplementierten Chipssind wartungsanfälligund teuer.

Industrie 4.0Durch die neuenTechnologien wird dieUmwelt noch mehrdurch Elektrosmogbelastet.

Industrie 4.0Industrie 4.0 wird michaktiv oder passiv auchbetreffen, da diessicherlich die Zukunft ist.

Internet der DingeDadurch kann vielEnergie gespart werden.

Industrie 4.0Durch die Digitalisierungsind neue Technikergefragt.

Internet der DingeDie Vernetzung führt zueiner zusätzlichenGlobalisierung derWirtschaft.

Documents

Unterrichtsmaterial zum E-Magazin · 2014-07-24 · INTERNET dER DINgE Lehrerinformation 2/13 ... der Technik aufgreifen und präsentieren. Die Inhalte sind so aufbereitet, dass die