Yuriy Golotsevich, Sascha Thiergart und Sujan Adhikari von Embever (v.l.n.r.).
21.10.2020 aus 
Forschung + Transfer
Besser vernetzt im Internet der Dinge

Alles begann mit der Idee, einen GPS-Tracker für Fahrräder zu bauen. „Die Geräte auf dem Markt sind sehr ineffizient und verbrauchen viel Energie. Das wollten wir einfach besser machen“, erinnert sich Sascha Thiergart, Mitgründer der Embever GmbH und externer Doktorand an der Fakultät für Wirtschaftswissenschaft der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. Da sich der Ansatz auch auf andere Bereiche übertragen lässt, haben die Magdeburger eine Plattform gebaut, mit der Entwickler vernetzte Geräte mit längeren Batterielaufzeiten herstellen können. Die Embever IoT-Core Middleware war geboren – spezialisiert auf Internet-of-Things-Produkte.

Internet of Things (IoT) kennen viele bereits durch Smart-Home-Anwendungen – wenn der Saugroboter per App von der Arbeit aus in Betrieb genommen werden kann oder der Stromzähler selbstständig die Daten an die Stadtwerke sendet. Die physische Welt wird also mit der digitalen verbunden. „Jedes IoT-Produkt besteht aus Hardware – also einer Platine und einem Sensor – und einer Cloud-Applikation. Die einzelnen Komponenten sind miteinander vernetzt und der Datentransfer zwischen ihnen läuft immer ähnlich ab“, erklärt Sascha Thiergart. Die Entwicklung solcher Geräte ist allerdings ziemlich kompliziert. Insbesondere, wenn sie sehr energieeffizient sein müssen. Embever bietet nun eine Plattform, mit der Unternehmen solche Produkte sehr schnell und einfach entwickeln können, weil sie sich nicht mehr um die komplizierte Datenübertragung kümmern müssen.

Die Schnittstellen von Embever IoT Core sind so einfach wie möglich gestaltet, damit auch weniger erfahrene Entwickler in kurzer Zeit langlebige IoT-Geräte entwickeln können. Darüber hinaus haben sie die Art und Weise, mit der die Daten vom Gerät in die Cloud und zurück geschickt werden so optimiert, dass deutlich weniger Energie verbraucht wird. „Man kann sagen, dass unsere Anwendung bei der Übertragung von größeren Datenmengen, wie Bildern, zehnmal so effizient ist wie herkömmliche IoT-Protokolle. Im Gegensatz zum bekannten HTTPS-Protokoll sind wir sogar 30 Mal effizienter“, so Thiergart.

Komponenten eines von Embever entwickelten IoT-Protoypen (c) Jana Dünnhaupt Uni Magdeburg 2 Komponenten eines von Embever entwickelten IoT-Protoypen (Foto: Jana Dünnhaupt / Uni Magdeburg

Dazu hat das Team ein eigenes Betriebssystem für IoT-Geräte entwickelt, das bereits viel weniger Energie verbraucht als andere. Es beinhaltet spezielle von Embever entwickelte Protokolle, die den Datentransfer zwischen Cloud und IoT-Gerät regeln. Diese eigens geschriebenen Protokolle übertragen möglichst kleine Datenmengen, um so Ressourcen zu schonen. „Wenn Geräte eine lange Laufzeit haben, müssen sie sehr oft im Ruhezustand sein; also schlafen. Da diese Geräte dann aber nicht empfangsbereit sind, müssen die Zeiten, in denen sie aktiv sind, ausgenutzt werden. Unsere Plattform optimiert die Zeiten, wann Daten übertragen werden, ohne dass der Nutzer sich selbst darum kümmern muss“, erklärt Thiergart.

Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser

Aber auch die Zuverlässigkeit der Datenübertragung hat das Team verbessert. Für ihr aktuelles Projekt mit der Deutschen Bahn unverzichtbarer Bestandteil: Embever entwickelt für den Konzern ein Sensorsystem, das den Zustand der Züge überwacht. Dies übernimmt bisher das Bahnpersonal, das in regelmäßigen Abständen zu den Zügen geht und prüft, ob zum Beispiel die Batterien noch geladen werden. Ein automatisiertes System soll diese Arbeit nun erleichtern. Außen angebrachte Sensoren messen zuvor festgelegte Parameter und senden diese an eine Kontrollstation. Das Personal muss die Daten dann nur noch auswerten. „Das Besondere daran ist aber vor allem, dass wir innerhalb einer Woche und nicht wie üblich innerhalb mehrerer Monate das erste einsatzbereite IoT-Gerät gebaut haben“, weiß der 31-jährige Gründer um den Vorteil seines Produktes. Möglich macht das ein sogenannter Embedded OS auf einem Microchip, also eine Programmierschnittstelle, um die herum die Anwendung entwickelt werden kann.

Abgesehen von stressigen Phasen hatte das Start-up nie wirklich große Krisen zu bewältigen; die ersten Kunden zu gewinnen, war jedoch viel Arbeit. Da diese dann von der Software ein Stück weit abhängig sind, mussten sie noch mehr von den Vorteilen überzeugt werden. Die Firma VISI/ONE war eine der ersten, die das Potenzial für sich entdeckt hatte. Das Unternehmen stellt unter anderem digitale Preisschilder für Autohäuser her. „Unsere Technologie regelt dabei die Datenübertragung, übernimmt die Steuerung und Bearbeitung an den Anzeigen und führt Firmware-Updates durch“, erklärt Sascha Thiergart. Für das junge Start-up sei so ein spezieller Anwendungsfall besonders erfreulich, um ihr Produkt weiter entwickeln zu können.

Komponenten eines von Embever entwickelten IoT-Protoypen (c) Jana Dünnhaupt Uni MagdeburgKomponenten eines von Embever entwickelten IoT-Protoypen (Foto: Jana Dünnhaupt / Uni Magdeburg)

Alle Erfolge und Misserfolge hautnah mitzuerleben – das macht eine Unternehmensgründung für Sascha Thiergart so wertvoll: „Es lohnt sich auf jeden Fall, selbst etwas zu gründen, weil man viel mehr lernt.“ Was es heißt, ein Unternehmen zu führen, die rechtlichen Vorschriften und auch die kleinen organisatorischen Herausforderungen des Alltags. „Besonders schön ist es aber für die Mitarbeiter, dass sie sehr nah an der Vision des Unternehmens dran sind. Dadurch kann ein Team viel mehr erreichen.“ Und viel erreichen möchte das junge Unternehmen in jedem Fall: Das Ziel ist es, Testprodukte noch schneller und kostengünstiger entwickeln zu können, um unnötige Produktentwicklungen zu vermeiden. „Dazu wollen wir uns mit Partnern zusammenschließen, damit diese Prozesse schneller und trotzdem hochwertig ablaufen“, blickt Sascha Thiergart in die Zukunft.

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