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Automobilindustrie 2023: Megatrends & Regulations

von Nada Welker | Feb. 24, 2023 | Automotive, Automotive Cyber Security, Future Economy, High Tech Trends, Internet of Things, Marktentwicklung & Trends, New Mobility, Smart Cities, Strategie im Wandel, Technologien für neue Märkte

Die Automobilindustrie befindet sich aufgrund der beständigen Weiterentwicklung bestehender und durch neu hinzukommende Technologien und Innovationen in einer Dauertransformation. In den letzten Jahren haben sich die autonomen Fahrfunktionen und viele weitere Fahrzeug- und Softwarefunktionen, die unsere Straßen sicherer und die Verkehrssituation effizienter machen sollen, rasanter entwickelt als in mehreren Jahrzehnten zuvor. Mit diesem schnellen Wandel geht eine Reihe neuer Trends einher, die sich in der Branche abzeichnen. In diesem Artikel fassen wir von Magility GmbH zusammen, was derzeit in der Automobilindustrie vor sich geht und welchen Megatrends Sie zukünftig begegnen werden.

[infobox headline=“Das Wichtigste in Kürze“]

China ist der größte Automobilmarkt der Welt; der Absatz elektrischer Fahrzeuge verdoppelte sich im Jahr 2021
UN-Regulations zu Schadstoffausstoß und Automotive Cyber Security sind teilweise schon aktiv oder treten bald in vielen Ländern in Kraft
Technologien und Trends, die früher noch Zukunftsmusik waren, bestimmen heute schon maßgeblich die Aktivitäten in der Automobilindustrie – darunter u.a. Konvergenzen, Autonomes Fahren und E-Antriebe, 3D-Druck, neue Batterietechnologien
Magility identifiziert acht Megatrends, die die Aktivitäten und die Zukunft der Automobilindustrie in den nächsten Jahren maßgeblich prägen werden

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Interessante Daten und Fakten

Deutschland exportiert mehr Fahrzeuge als jedes andere Land
Produktion von Fahrzeugen geht von 2019 bis 2020 um 15% zurück
China ist derzeit der größte Automarkt der Welt:

Quelle: Statista – Größte Automobilmärkte weltweit im Jahr 2021, basierend auf Neuzulassungen (in Millionen)

Der globale Markt für autonome Fahrzeuge erreichte im Jahr 2021 eine Größe von fast 106 Milliarden US-Dollar. Es wird prognostiziert, dass dieser Markt im Jahr 2030 eine Größe von über 2,3 Billionen US-Dollar erreichen wird
Im ersten Quartal 2019 entschieden sich 61,88 % der Autokäufer für einen Gebrauchtwagen
Im Jahr 2021 wurden in Amerika fast 15 Millionen Autos verkauft
Toyota Motor erwirtschaftete im Jahr 2020 einen Umsatz von fast 250 Milliarden Dollar
Der weltweite Umsatz der Automobilindustrie wird bis 2030 fast 6,6 Billionen Dollar erreichen
Tesla brach mit der Auslieferung von über 936.172 Elektrofahrzeugen im Jahr 2021 den Rekord

UN-Regulations prägen die Automobilindustrie nachhaltig

Da die Automobilindustrie weiter wächst, wird es immer wichtiger, die Auswirkungen auf die Umwelt zu berücksichtigen. Aus diesem Grund unterstützen viele Länder, aber auch Automobilhersteller, darunter General Motors und BMW, Teslas Forderung nach einer Kohlenstoffregulierung.

Quelle: Automotive World, 2020

Wenn die Vorschriften angenommen werden, dürfte dies eine neue Innovationswelle in der Branche zugunsten der Umwelt auslösen. Glücklicherweise wird dieses Thema von den politischen Entscheidungsträgern ernst genommen. Während der Feierlichkeiten zum Weltumwelttag kündigte die UNO ihren Plan an, sich für strengere Kohlenstoffvorschriften einzusetzen. Dies könnte einen großen Einfluss auf die Zukunft der Automobilindustrie haben. Darüber hinaus planen Regierungen auf der ganzen Welt, einschließlich der USA und Chinas, neue politische Maßnahmen, um die Einführung von Elektrofahrzeugen zu fördern und die Nutzung öffentlicher Verkehrsmittel zu unterstützen.

Die drei UN-Regelungen 155, 156 und 157 sind in den kommenden Jahren für alle Unternehmen der Automobilindustrie besonders wichtig. Sie sind dazu da, einen internationalen Standard für Cybersicherheit und Software-Updates zu gewährleisten.

Die UN-Regelung 155 befasst sich mit Cybersecurity und Cybersecurity-Managementsystemen, während die UN-Regelung 156 auf Software-Updates und Software-Update-Managementsysteme abzielt. Die UN-Regelung 157 schließlich befasst sich mit automatisierten Spurhaltesystemen (ALKS) und den mit diesen verbundenen Sicherheitsrisiken. Diese Regelungen bilden eine Grundlage für Unternehmen der Automobilbranche, die sicherstellen müssen, dass ihre Fahrzeuge angemessen gegen Cybersicherheitsrisiken geschützt sind. Laut United Nations Economic Commission for Europe (UNECE) werden die Verordnungen eine wichtige Rolle bei der Minderung von Cybersicherheitsrisiken in Fahrzeugen sowie bei der Aktualisierung von automatisierten Fahrsystemen spielen. Japan hat bereits angekündigt, dass es die Verordnungen umsetzen wird, und auch die Europäische Union plant, sie verbindlich vorzuschreiben. Darüber hinaus enthalten die Verordnungen eine Reihe von Normen, die erfüllt werden müssen, um die Sicherheit von Straßenfahrzeugen zu gewährleisten. Diese sind den Normen ISO/SAE 21434 und ISO 26262 entnommen.

Frühere Zukunftstechnologien sind in der Automobilindustrie heute schon Realität

Der Wandel in der Automobilindustrie ist ein komplexer und fortlaufender Prozess, der eine Verlagerung von der traditionellen Fertigung hin zur Entwicklung softwaredefinierter Fahrzeuge beinhaltet. Dieser Wandel wurde durch den zunehmenden Wettbewerb durch neue Marktteilnehmer, wie zum Beispiel Technologieunternehmen wie Tesla und Waymo, sowie die wachsende Nachfrage nach elektrischen und autonomen Fahrzeugen vorangetrieben. Viele Technologien waren vor wenigen Jahren für den Einsatz noch Zukunftsmusik, im Jahr 2022 wurden viele davon real.

Im Jahr 2022 haben wir gesehen, dass mehr traditionelle Automobilhersteller in elektrische und autonome Fahrzeugtechnologie investieren, und Unternehmen wie General Motors und Ford große Investitionen in diesen Bereichen angekündigt haben. Dieser Trend wird sich wahrscheinlich fortsetzen, da die Automobilhersteller versuchen, mit dem sich verändernden Umfeld der Branche Schritt zu halten und die Anforderungen der Verbraucher zu erfüllen, die zunehmend an nachhaltigen und hochtechnologischen Fahrzeugen interessiert sind.

Über die kommenden und fortlaufenden Veränderungen in der Automobilindustrie haben wir in unserem Magility-Blog die letzten Jahre regelmäßig informiert. Digitalisierung und Konnektivität werden eine immer wichtigere Rolle spielen, wobei die Fahrzeuge vernetzter und intelligenter werden als je zuvor. Dies wird zu einer Verlagerung vom Verkauf von Fahrzeugen hin zum Verkauf von Mobilitätsdienstleistungen führen, da die Automobilhersteller versuchen, den Kunden ein ganzheitlicheres Verkehrserlebnis zu bieten.

Schließlich ist auch der Weg zum softwaredefinierten Fahrzeug ein wichtiges Thema in der Branche, da die Fortschritte in der Technologie zu einer neuen Generation von Fahrzeugen führen, die stärker als je zuvor softwaregesteuert sind. Dies bedeutet, dass Softwareentwicklung und -engineering in der Automobilindustrie immer wichtiger werden und die Automobilhersteller neue Fähigkeiten und Fertigkeiten entwickeln müssen, um mit diesen Veränderungen Schritt zu halten.

Insgesamt ist der Wandel in der Automobilindustrie ein fortlaufender Prozess, der durch eine Vielzahl von Faktoren angetrieben wird, darunter technologischer Fortschritt, veränderte Verbraucherpräferenzen und zunehmender Wettbewerb.

Konvergenz der Industrien

Die Konvergenz der Automobil- und Technologiebranche führt dazu, dass Fahrzeughersteller zu Softwareunternehmen werden. Da die Fahrzeuge immer vernetzter und intelligenter werden, nimmt die Bedeutung der Softwareentwicklung und -technik in der Automobilindustrie immer weiter zu. Darüber hinaus wird auch die Bedeutung der Kundenbeteiligung an der Entwicklung von Diensten und Apps in der Automobilindustrie immer wichtiger. Mit der zunehmenden Vernetzung und Intelligenz der Fahrzeuge wird die Nachfrage nach personalisierten Diensten und Apps, die auf individuelle Bedürfnisse und Vorlieben eingehen, steigen. Dies bedeutet, dass die Automobilhersteller die Kunden in den Entwicklungsprozess einbeziehen müssen, um Feedback und Anregungen einzuholen und sicherzustellen, dass die von ihnen entwickelten Dienste und Apps den Bedürfnissen ihrer Zielgruppe entsprechen.

Im Laufe des letzten Jahres standen in der Automobilindustrie große Fusionen, Übernahmen und Partnerschaften fast schon auf der Tagesordnung. Diese Deals reichen von den ganz großen wie der Übernahme von Argo AI durch Ford bis hin zu eher nischenorientierten Kooperationen wie der Partnerschaft zwischen GM und Lyft. Die Automobilhersteller haben sich auch im Bereich der Kundenbindung angestrengt und bieten mehr, teilweise auch in die Fahrzeugumgebung integrierte, Services und Zusatzleistungen. So z.B. der neue Service von Ford, der den Verbrauchern die Integration neuer Funktionen oder auch Reparaturen für ihr Fahrzeug deutlich erleichtert. Darüber hinaus setzen die Automobilhersteller zunehmend auf die Einbindung ihrer Kunden, um den Absatz und die Markentreue zu steigern. So bietet BMW beispielsweise ein „Owner’s Circle“-Programm an, das Kunden Zugang zu exklusiven Rabatten, Veranstaltungen und Seminaren verschafft. Volkswagen bietet ein „Online Owner’s Manual“ an, das den Kunden hilft, sich in den Funktionen ihres Autos zurechtzufinden, zu entscheiden, wann eine Wartung fällig ist, und sogar die Bluetooth-Verbindung ihres Autos einzurichten. Die Sync Connect-App von Ford ermöglicht es den Kunden, sich aus der Ferne mit ihrem Fahrzeug zu verbinden und den Motor zu starten, den Zustand des Fahrzeugs zu überwachen und sogar die Klimaeinstellungen zu steuern. Mit Toyotas „Toyota+Alexa„-Programm können Kunden Alexa bitten, ihr Auto zu starten, die Türen zu ent- und verriegeln oder die Lichthupe mit einfachen Sprachbefehlen zu betätigen. Nissan hat eine „Carwings“-App, mit der Kunden Zugang zu Echtzeit- und historischen Daten über ihre Fahrzeuge haben, wie Geschwindigkeit, Standort und Kraftstoffstand. Die Möglichkeiten sind schier endlos, denn die Autohersteller erforschen weiterhin innovative Wege, um ihre Kunden einzubinden.

Autonomes Fahren und Elektroantriebe

Neue Funktionen und Technologien für das autonome Fahren wurden eingeführt und in den Markt gebracht, wie die Option des vollständigen Selbstfahrens von Tesla. Zudem wurden zahlreiche Pläne der Automobilhersteller öffentlich gemacht, wie der von Volvo, in nicht allzu ferner Zukunft eine autonome Fahrfunktion der Stufe 4 anzubieten. Dank neuer Technologien und insbesondere der rasanten Entwicklung künstlicher Intelligenz (KI) werden selbstfahrende Fahrzeuge eine steile Entwicklungskurve haben. Im Laufe der Zeit wird die Mehrheit der neuen Fahrzeuge selbstfahrend sein oder mindestens selbstfahrende Funktionen haben. KI wird in Fahrzeugen heute schon eingesetzt für Funktionen wie automatisches Bremsen und Kollisionsvermeidung. Die selbstfahrenden Autos von Google sind ein gutes Beispiel dafür. Diese Autos sind mit einer Vielzahl von Sensoren ausgestattet, die es ihnen ermöglichen, Hindernisse in ihrer Umgebung, wie Fußgänger und andere Autos, zu erkennen und mit dem internen Kommunikationssystem das Fahrverhalten entsprechend anzupassen.

Die Autohersteller bereiten sich darauf vor, mehr selbstfahrende Fahrzeuge auf die Straßen zu bringen. Ford zum Beispiel testet seit einem Jahr autonome Fahrzeuge auf den Straßen von Pittsburgh. Auch dies zeigt, dass Autohersteller und Technologieunternehmen große Anstrengungen unternehmen, um die heute schon theoretisch existierenden technischen Möglichkeiten in praktische Lösungen zu übersetzen.

Auch das Interesse der OEMs am aufstrebenden Markt für Elektrofahrzeuge ist sehr groß, und viele Hersteller kündigen an, in den nächsten Jahren neue E-Fahrzeugmodelle auf den Markt zu bringen.

Die Verkaufszahlen für Elektrofahrzeuge sind in den letzten Jahren weiter gestiegen, da sich immer mehr Verbraucher für nachhaltige und umweltfreundliche Fahrzeuge entscheiden. Unseren Magility-Recherchen zufolge hat sich der Absatz von Elektrofahrzeugen im Jahr 2021 sogar verdoppelt, trotz des durch die COVID-19-Pandemie verursachten Wirtschaftsabschwungs und der zunehmenden Lieferkettenschwierigkeiten. Dieser Trend wird sich wahrscheinlich fortsetzen, da die Automobilhersteller mehr in die Technologie von Elektrofahrzeugen investieren und die Verbraucher sich zunehmend der Umweltvorteile dieser Fahrzeuge bewusst werden.

[infobox headline=“EV-Verkäufe haben sich in 2021 verdoppelt“]

Mehr als 6,5 Millionen E-Fahrzeuge wurden weltweit im Jahr 2021 verkauft
Das Absatzwachstum in 2021 basiert alleine auf dem Verkauf von E-Fahrzeugen
Tesla hat den Status eines Mega-Tech-Unternehmens erreicht; viele neue E-Fahrzeughersteller folgten

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Die Automobilindustrie ist in hohem Maße auf Zulieferer angewiesen, um die für die Fahrzeugproduktion erforderlichen Teile und Komponenten zu bekommen. Derzeit steht die Branche vor einer Reihe von Herausforderungen im Zusammenhang mit den Zulieferern und ihrer Fähigkeit, Teile rechtzeitig zu liefern.

Eine große Herausforderung ist der Mangel an Halbleiterteilen, die für die Produktion moderner, mit fortschrittlichen Technologien ausgestatteter Fahrzeuge unerlässlich sind. Die COVID-19-Pandemie hat die globalen Lieferketten unterbrochen, was zu einer Verknappung dieser kritischen Komponenten geführt hat. Infolgedessen mussten die Automobilhersteller ihre Produktionspläne anpassen und die Produktion drosseln, was sich auf die gesamte Lieferkette ausgewirkt hat.

Neben der Halbleiterknappheit gibt es noch weitere Herausforderungen für die Zulieferer und die Automobilindustrie. Dazu gehören steigende Rohstoffkosten, Handelskonflikte und die zunehmende Nachfrage nach Komponenten für Elektrofahrzeuge.

Um diesen Herausforderungen zu begegnen, suchen Automobilhersteller und Zulieferer nach neuen Wegen, um die Lieferkette zu verbessern und sicherzustellen, dass die Teile pünktlich zur Verfügung stehen. Dazu gehören Investitionen in neue Technologien, die Verbesserung der Kommunikation und Zusammenarbeit zwischen Zulieferern und Automobilherstellern sowie die Entwicklung alternativer Lieferkettenstrategien.

3D-Druck in der Automobilindustrie

Einer der Techniktrends, der sich in der Automobilbranche durchgesetzt hat, ist der 3D-Druck. Einige Automobilhersteller tätigen beträchtliche Investitionen in die Weiterentwicklung der 3D-Drucktechnologie. Audi und auch Porsche haben den 3D-Druck in die Produktion ihrer Fahrzeuge integriert. Durch den Einsatz des 3D-Drucks können lange Vorlaufzeiten in der Fertigung reduziert werden und die Hersteller können ihre Modelle schneller auf den Markt bringen. Viele Automobilhersteller, so auch Toyota und Honda, experimentieren derzeit mit dem 3D-Druck von Teilen für autonome Autos.

Batterien: Von Lithium über LiFePO4 bis hin zu Neuentwicklungen

Auch in der Batterietechnologie hat es Entwicklungen gegeben, die die Zukunft der Branche erheblich beeinflussen könnten. Erst gab es einen großen Hype um Lithium-Ionen-Batterien. Lithium-Ionen-Batterien sind leicht und einfach zu produzieren, was für den Einsatz z.B. in autonomen Fahrzeugen spricht. Doch auch wenn sie nach wie vor eine gute Wahl sein können, erforschen die Automobilhersteller weitere Batterietypen. Dazu gehört auch die Verwendung von Seltenerdmineralien wie bei Lithium-Eisen-Phosphat (LiFePO4).

LiFePO4-Batterien eignen sich am besten für Tesla-Autos, da sie während des Ladevorgangs eine höhere Überspannungstoleranz aufweisen, länger haltbar sind, eine bessere Kältebeständigkeit aufweisen und im Vergleich zu anderen Lithiumbatterien günstiger sind. Darüber hinaus sind LiFePO4-Batterien sicherer und stabiler als Lithium-Ionen-Batterien, und sie kombinieren eine hohe Energiedichte mit langen Laufzeiten und einer gleichmäßigen Entladespannung, was sie ideal für den Einsatz in USV-Systemen macht. Zu den Nachteilen von LiFePO4-Batterien gehören eine niedrige Nennspannung, eine hohe Selbstentladungsrate, eine geringere Energiedichte, schlechte Leistung bei niedrigen Temperaturen und Schwierigkeiten beim Aufladen in einigen Geräten. Außerdem müssen LiFePO4-Batterien vor Überladung und Alterung geschützt werden.

Ein neuer Batterietyp, bei dem Nanomaterialien zur Speicherung von mehr Energie verwendet werden, könnte erhebliche Auswirkungen auf die Zukunft der Autoindustrie haben. Dieser Batterietyp wird als Batterie auf der Basis von Nanomaterialien bezeichnet. Er wurde bereits mehrfach erforscht und kommt in einigen Anwendungen, darunter auch in Elektrofahrzeugen, zum Einsatz. Dieser Batterietyp hat das Potenzial, die Automobilindustrie zu revolutionieren, indem er die notwendige Energiespeicherkapazität für die gesamte Branche bereitstellt. Die auf Nanomaterialien basierende Batterie könnte aufgrund ihrer höheren Energiespeicherkapazität auch die Kosten und Umweltauswirkungen herkömmlicher Lithium-Ionen-Batterien verringern. Darüber hinaus könnte dieser Batterietyp aufgrund seines hohen Leistungsgewichts die Entwicklung kleinerer, leichterer und effizienterer Fahrzeuge ermöglichen.

Ausblick – Megatrends in der Automobilindustrie

Wir von Magility haben acht Megatrends identifiziert, die schon heute und vor allem aber in den kommenden Jahren die gesamte Automobilindustrie mit all ihren Herstellern und Zulieferern nachhaltig beeinflussen werden:

OEM-Transformation vom reinen Fahrzeughersteller hin zum Software-Unternehmen
Fahrzeugentwicklung hin zum Software-defined vehicle mit Einsatz im automatisierten Fahren, für Anwendungen mit Künstlicher Intelligenz oder Konnektivität
Lifecycle Management – Entwicklung verschiedener Diagnostics as a Service
Umstellung auf Smart factories
Herausforderung Ladeinfrastruktur für Hersteller von EVs
Neue Anforderungen an Battery Management – mit steigendem Absatz und Nutzung von EVs
Vertikale Integration bei der EV-Produktion
Nachhaltigkeit im Product Lifecycle – ESG-Themen werden essenziell

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Integrale Planung als Garant für nachhaltiges Bauen

von Nada Welker | Dez. 7, 2022 | Bauindustrie, Cyber Security Management Systeme, IoT Cyber Security, Smart Cities

Die Integrale Planung ist laut Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV) eine Grundvoraussetzung und Garant für nachhaltiges Bauen. Gleich einer Kunstturnerin übt sie sich im Spagat zwischen maximaler Ressourcenschonung und Emissionsreduzierung einerseits sowie der Gewinn- und Komfortoptimierung eines Unternehmens andererseits.

Alles ist mit allem verbunden

Kleider machen Leute und moderne Fassaden spiegeln heute oft das Selbstverständnis von Unternehmen. Und wie z.B. die Kleiderbranche unterliegt auch die Architektur den Trends der Zeit. Während in den 1970er Jahren die Stahl- und Glastempel großer Unternehmen aller Branchen ohne Rücksicht auf Energieeffizienz aus dem Boden schossen, liegt heute die Vorzeigereferenz in hoch technologisierten Details, die auf den ersten Blick nicht unbedingt sichtbar sind. Doch im Gegensatz zu rein ästhetischen Elementen müssen sie zum Beispiel beim Bau von Büro- und Verwaltungsgebäuden nach dem Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB) nachweisbar vorliegen. Und weil immer alles mit allem verbunden ist, ergibt sich hierdurch eine Wechselwirkung zu allen anderen Kriterien des Systems.

Ein Leben lang unter Beobachtung

Der Bau komplexer Industrie- oder Verwaltungsgebäude ähnelt heutzutage der logistischen Herausforderung wie einst beim Umzug des Münchner Flughafens. Denn integrale Planung beginnt mit der gedanklichen Entwicklung des Projekts auf dem Reißbrett, umspannt dann den kompletten Lebenszyklus der Anlage und endet erst nach der umweltgerechten Wiederverwertung oder Entsorgung ihrer Einzelteile nach deren Abbruch oder Rückbau. Von Anfang bis Ende eines solchen Lebenszyklus bleiben die einzelnen Komponenten in ihrer Abhängigkeit überschaubar, so dass Abläufe simultan wie auch iterativ optimiert werden können. Sollten Störungen auftreten, könnten diese behoben werden, bevor sich der Domino-Effekt großräumig auf andere Bereiche auswirken kann.

Notfalls redet jeder mit jedem

Damit am Ende jedoch nicht nur die Energiebilanz und die Wirtschaftlichkeit den modernen Anforderungen entsprechen, sondern die Anlage auch von ihren Nutzern akzeptiert werden kann, bedarf es der vernetzten und transparenten Zusammenarbeit aller Beteiligten von den Architekten bis zur Haustechnik. Ein Schlüssel bei der integralen Planung ist folglich gute, schnittstellenübergreifende Kommunikation.

Integrale Planung als innere Überzeugung

Integrale Planung ist jedoch laut Professor Christoph M. Achammer kein Leistungsbild, das nach traditioneller Vorgehensweise per Knopfdruck abrufbar ist. Vielmehr sieht der CEO der Vereinigung ATP in der integralen Planung eine Haltung, die gelebt werden müsse. Achammers Aussage nach ist integrale Planung

„eine Kultur, die fächerübergreifend und in gegenseitigem Verständnis über lange Zeit in unseren Büros geübt wurde und die unsere Mitarbeiter*innen mit Begeisterung leben.”

Das entsprechende Gütesiegel steht laut ATP

„für den ausgereiften integralen Planungsprozess, in dem die traditionelle Abgrenzung zwischen den einzelnen Fachbereichen nahezu vollständig aufgelöst wird.“

Es gibt genug Luft nach oben

Wie wichtig die Vernetzung aller Beteiligten an großen Bauprojekten ist, zeigt die PWC-Studie 2021 zum Umgang der Bauindustrie mit Digitalisierung, Nachhaltigkeit und der Corona-Pandemie. Aus der Studie geht hervor, dass Planer stärker von der Covid-19-Krise betroffen sind als die Bauunternehmen. Dennoch gaben neun von zehn Befragten an, dass sie mit Problemen in den Lieferketten ebenso zu kämpfen hätten wie mit der Verfügbarkeit von Rohstoffen. Gleichzeitig stellen rund 75% der Befragten Schwierigkeiten bei der Umstellung auf mehr digitale Zusammenarbeit fest. Immerhin sind sich fast alle Bauunternehmer und Planer darin einig, dass die Digitalisierung der Prozesse zunehmen und zur Lösung infrastruktureller Probleme beitragen wird. Beim Blick auf die eigenen Kompetenzen im digitalen Bereich sehen sich die Planer jedoch nur knapp zur Hälfte und die Bauunternehmer sogar nur zu etwa einem Drittel gut aufgestellt.

Angst vor Cyberkriminalität blockiert den digitalen Ausbau

Den Grund hierfür sieht man laut PWC-Umfrage einerseits in der unzulänglichen fachlichen Qualifikation der Mitarbeiter sowie im allgemein beklagten Fachkräftemangel. Auf der anderen Seite geht in der Baubranche aber auch die Angst vor der Cyberkriminalität um. Wir von Magility bieten mit der Magility Cyber Security GmbH deshalb maßgeschneiderte Lösungen zur Sicherstellung der Cyber Security von Unternehmen und öffentlichen Einrichtungen.

Auch die EU setzt auf integrale Planung

Laut Technischer Universität Wien sieht auch die Europäische Union den richtigen Weg zu einer nachhaltigen Bauwirtschaft in der interdisziplinären, integralen Planung. Allerdings rügt sie die Bauverantwortlichen für deren Zögerlichkeit, so genannte „green buildings“ verstärkt in die Planung mit aufzunehmen, weil diese höhere Kosten verursache. Dabei stünden diesen höheren Kosten von rund zwei Prozent Einsparungen bei den lebenszyklischen Kosten von etwa 40 Prozent gegenüber.

Komplexere Anforderungen brauchen mehr Zeit

Mit den komplexeren Anforderungen an energieeffizientes Bauen und vernetzte Zusammenarbeit steigt auch der zeitliche Aufwand für die Planung. Nach dem Bericht der TU Wien sind die dafür erforderlichen Leistungen in den Honorarverordnungen Österreichs und Deutschlands jedoch nur teilweise unter den frei verhandelbaren Leistungen berücksichtigt. Einen großen Teil der komplexen Mehrleistungen müssen Architekt*innen demnach im Rahmen ihrer regulären Beauftragung leisten. Gänzlich unberücksichtigt bleibt die für den Erfolg eines integral geplanten Bauprojekts elementare professionelle Kommunikation zwischen allen Beteiligten.

Integrale Planung ist kein Pro Bono-Projekt

Letztlich bedeutet dies unter dem Strich für die Planer, dass sie derzeit auf den aufwändigen, nicht vergütungspflichtigen Mehrleistungen sitzen bleiben. Damit wird integrale Planung fast schon zum Privatvergnügen der Planer degradiert. Mit Blick auf die ambitionierten Klimaziele der Europäischen Union sollte darüber vielleicht noch einmal nachgedacht und das sogenannte Kaskaden-Prinzip der Honorarverordnung entsprechend angepasst werden.

Dadurch könnten unangenehme Überraschungen in Form deutlich überschrittener Kostenrahmen bei der Endabrechnung von Projekten vermieden werden und keiner müsste sich darüber wundern, wenn geplanten Kosten am Ende oft um ein Vielfaches überschritten werden.

Magility unterstützt sie beratend zum Thema nachhaltiges Bauen und integrale Planung. Kontaktieren Sie uns gerne!

Software Defined Products

von Julia Riemer | Mai 18, 2022 | Automotive, Automotive Cyber Security, Cyber Security Management Systeme, Future Economy, High Tech Trends, Internet of Things, IoT Cyber Security, Marktentwicklung & Trends, Smart Cities, Technologien für neue Märkte

Software Defined Products beschreiben eine neue Art von Produkten, bei der die Software und nicht die Hardware im Mittelpunkt steht und die zur Bereitstellung vielfältigster Lösungen verwendet wird.

Die Charakteristika von Software Defined Products

Software Defined Products lassen sich anhand der folgenden Charakteristika beschreiben:

Produktnutzen wird programmierbar: Weite Teile des Funktions- und Nutzenspektrums eines Produktes erschließen sich nur noch digital und werden über Apps oder digitale Displays gesteuert.
Produkt-Release = Software-Update: Neue Features werden als Software-Update eingespielt und bereitgestellt. Der Kunde muss dafür nicht mehr auf die neue Geräte- bzw. Hardwaregeneration warten.
Differenzierung über Software-Funktionen und Usability: Die Hardware- und Material-Eigenschaften von Produkten treten sukzessive in den Hintergrund. Ein wesentlicher Teil des Produktnutzens ergibt sich zukünftig aus den software-basierten Funktionalitäten, der Sensorik und der Vernetzung der Geräte zu einer ganzheitlichen IoT-Lösung.

Demzufolge wird die Software-Entwicklung ein zentraler Aspekt des Product-Lifecycles. Denn vom Prototyping bis in die Produktivphase hinein ist die Software die wesentliche Stellgröße, welche die Produktentwicklung maßgeblich beeinflusst.

Potential, Komplexität und Kosten

Im Eifer des Gefechts um Digitalisierung, Analytik und Cloud kann man leicht die Fortschritte übersehen, die derzeit in den Bereichen Infrastruktur und Betrieb von statten gehen. Die gesamte Betriebsumgebung – Server, Speicher und Netzwerk – kann heute virtualisiert und automatisiert werden. Das Rechenzentrum der Zukunft bietet das Potenzial, nicht nur Kosten zu senken, sondern auch die Geschwindigkeit drastisch zu erhöhen sowie die Komplexität der Bereitstellung, Implementierung und Wartung von Technologien zu reduzieren. “Software Defined Everything” kann Infrastrukturinvestitionen wesentlich kostengünstiger möglich machen und so zu einem Wettbewerbsvorteil werden.

Herausforderung an die Mobility Industrie – Aufbau einer ganzheitlichen Software-Systemkompetenz

Der softwaregesteuerte Wandel vollzieht sich in allen Branchen. Auch die Automobilindustrie ist seit Jahren mitten drin im Strukturwandel: Vernetzte Dienste gibt es schon seit Jahrzehnten, Autos enthalten bereits bis zu 100 elektronische Steuergeräte, die von Millionen von Codezeilen unterstützt werden, und es werden fortschrittliche KI-Algorithmen für das autonome Fahren entwickelt. Das Hard- und Software-Engineering für Automobilsysteme verändert sich grundlegend und umfasst moderne eingebettete und Cloud-Technologien, verteiltes Computing, Echtzeitsysteme und verteilte Sicherheitssysteme.

Automobilhersteller und Software-Systemkompetenz

Dennoch sind die meisten Automobilhersteller derzeit nicht in der Lage, softwaredefinierte Traumautos zu bauen. Einige Unternehmen haben gar den Strukturwandel nicht überlebt, und es ist sicherlich ein Fehler, Schlüsselindikatoren für potenzielle groß angelegte Umwälzungen außer Acht zu lassen. Besonders ist auf Akteure anderer Industrien, wie z.B. der Telekommunikationsindustrie, zu achten. Diese drängen oftmals mit überlegener Technologie in den Markt der Automobilindustrie. Die hard- und softwareintensiven Systeme in modernen Autos bieten viele neue Möglichkeiten, aber sie erfordern auch eine sorgfältige Konzeption, Implementierung, Überprüfung und Validierung, bevor sie für die Nutzer freigegeben werden können. Um die schnell wachsende Komplexität zu beherrschen, braucht die Software für die Automobilindustrie eine klare Architektur. Natürlich muss die Architektur auch die Anforderungen an SW/HW-Qualität, funktionale Sicherheit und Cybersicherheit erfüllen.

Zwei zusammenlaufende Trends

Trotz pandemiebedingter Verzögerungen müssen die Akteure der Automobilindustrie auf den Übergang zu Produkten setzen, deren Eigenschaften ganz wesentlich von der implementierten Software bestimmt werden, ja, sie müssen diesen Übergang jetzt beschleunigen. Es gibt Anzeichen dafür, dass sich der Automobilabsatz erholen wird. Und es liegt nahe, dass die Pandemie eine Kundschaft fördert, die aus Sicherheitsgründen zum Autobesitz tendiert und zudem an softwarebasierte Funktionen gewöhnt ist – zwei Trends, die zusammenlaufen werden, wobei die Autokäufer Fahrzeuge bevorzugen, welche dieselben softwarebasierten Optionen enthalten, auf die sie sich zu Hause, bei der Arbeit und in der Freizeit schon verlassen. Um sich auf diese Nachfrage vorzubereiten, müssen die Autohersteller Software in den Mittelpunkt ihrer Aktivitäten und Produkte stellen – mithilfe einer ganzheitlichen Software-Systemkompetenz. Agile Servicebereitstellungsmodelle, die DevOps, Microservices und Cloud-Lösungen kombinieren, werden funktionale Veränderungen ermöglichen, die weit über den traditionellen V-Entwicklungsansatz hinausgehen. Das softwaredefinierte Auto kombiniert verschiedene Arten von Hard- und Software-Architekturen und die HW/SW-Designer und -Architekten müssen mit einer Reihe von Paradigmen und bewährten Praktiken aus verschiedenen Hard- und Software-Disziplinen vertraut sein.

Big Data Services, Autonomes Fahren, Smart City und Smart Grids

Eine Smart City definiert sich wesentlich über Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT). Es geht dabei darum den wachsenden Herausforderungen der Urbanisierung zu begegnen. Ein großer Teil dieses IKT-Rahmens ist ein intelligentes Netz von miteinander verbundenen Objekten und Maschinen, das Daten mithilfe von Drahtlostechnologie und Cloudanwendungen überträgt.

Cloud-basierte IoT-Anwendungen

Cloud-basierte IoT-Anwendungen empfangen, analysieren und verwalten Daten in Echtzeit, um Kommunen, Unternehmen und Bürgern zu helfen, bessere Entscheidungen zu treffen, die die Lebensqualität verbessern können.

Smart City Ökosysteme

Die Bürgerinnen und Bürger interagieren auf verschiedene Weise mit Smart-City-Ökosystemen, indem sie Smartphones und mobile Geräte sowie vernetzte Autos und Häuser nutzen. Die Verknüpfung von Geräten und Daten mit der physischen Infrastruktur und den Diensten einer Stadt kann Kosten senken und die Nachhaltigkeit verbessern. So können beispielsweise Gemeinden mit Hilfe des IoT die Energieverteilung verbessern, die Müllabfuhr rationalisieren, Verkehrsstaus verringern und die Luftqualität verbessern.

Beispiele des Automotive-Bereichs in einer Smart City:

Autonomes Fahren: Fortbewegung mithilfe von Fahrzeugen, mobilen Robotern und fahrerlosen Transportsystemen, die sich weitgehend autonom verhalten.
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.
Smarte Verkehrssteuerung: Vernetzte Ampeln empfangen Daten von Sensoren und Autos und passen die Ampelschaltung und den Zeitplan an das Verkehrsaufkommen in Echtzeit an, um Staus auf den Straßen zu verringern.
Vernetzte Autos können mit Parkuhren und Ladestationen für Elektrofahrzeuge (EV) kommunizieren und die Fahrer zum nächsten freien Parkplatz leiten.
Intelligente Mülltonnen senden automatisch Daten an die Entsorgungsunternehmen und planen die Abholung nach Bedarf und nicht nach einem im Voraus festgelegten Zeitplan.
Smarte Administration: Und das Smartphone der Bürgerinnen und Bürger wird zum mobilen Führerschein und Personalausweis mit digitalem Ausweis, was den Zugang zur Stadt und zu den Dienstleistungen der Kommunalverwaltung beschleunigt und vereinfacht.

Zusammen optimieren diese Smart-City-Technologien die Infrastruktur, die Mobilität, die öffentlichen Dienstleistungen und die Versorgungseinrichtungen. Der Automotive Bereich wird durch umfassende Flotten- und Fahrzeugfunktionen profitieren.

Software-Qualität (ASPICE), funktionale Sicherheit, TISAX und Cyber Security

In der Telekommunikation wurden in den 90er und frühen 2000er Jahren schon Cybersecurity-Vorschriften eingeführt, im medizinischen Bereich sogar noch früher. Und obwohl schon seit vielen Jahren auch die Internetfähigkeit von Fahrzeugen technisch realisiert ist und Software-Updates vieler auf dem Markt befindlicher Fahrzeuge schon Over the Air (OTA), also drahtlos laufen, hat die Automobilindustrie in den letzten 40 Jahren die Cybersicherheit nicht besonders priorisiert, so dass die Branche im Vergleich zu vielen anderen Sektoren heute einen Rückstand aufweist. Dies ist umso bedrohlicher als die Funktionsfähigkeit von Fahrzeugen heute auf Millionen von Codezeilen basiert, und Kommunikationsbusse wie z.B. CAN, LIN oder auch Ethernet beliebte Einfallstore für Hacker-Angriffe geworden sind.

Cyber Security als erfolgskritischer Faktor

Cyber Security ist also zum erfolgskritischen Faktor geworden und muss Teil der Unternehmens-Gesamtsystemfunktion werden. Alle Cyber-Sicherheits-Aspekte müssen über die gesamte Wertschöpfungskette mitgedacht werden. Andernfalls bestünde die ständige Gefahr, dass ein Dritter die Kontrolle über das Auto übernimmt, während es gefahren wird.

Die wichtigsten Regularien im Überblick

Seit 2020 gibt es nun auch verpflichtende Regularien zu Cyber Security und Software-Updates für die Automobilindustrie und ihre Akteure. So ist zum Beispiel ein ganzheitliches Cyber Security Management System (CSMS) sowie ein Software Update Management System (SUMS) für Fahrzeughersteller und deren Typgenehmigung verpflichtend geworden. Wir haben schon mehrfach darüber berichtet. Auch die ISO/DIS 24089 und ISO/SAE 21434 sind hinzugekommen sowie die Norm ISO/TR 4804:2020 Straßenfahrzeuge – Sicherheit und Cybersicherheit für automatisierte Fahrsysteme – Entwurf, Überprüfung und Validierung und die TISAX® (Trusted Information Security Assessment Exchange)-Norm des VDA. TISAX® fokussiert auf die Bedürfnisse der Automobilindustrie: Mit einer Zertifizierung für die Automobilzulieferer soll die Informationssicherheit in der Automobilindustrie sichergestellt werden. Der Verband der Automobilindustrie (VDA) hat im vergangenen Februar den Leitfaden Automotive SPICE for Cybersecurity herausgegeben. Automotive Spice oder ASPICE steht für Automotive Software Process Improvement and Capability Determination und soll unter anderem die Leistung und Qualität der Software Entwicklungsprozesse der OEMs und deren Zulieferern in der Automobilindustrie bewerten.

All diese neuen Regularien dienen nun als Grundlage für jedes Unternehmen, das mit OEMs zusammenarbeitet, sowie für die Automobilhersteller selbst.

Wir betrachten alle Ebenen: Flotte (Lifecycle), System (Fahrzeug), Subsystem und Komponenten

Die (Weiter-)Entwicklung von Fahrzeugsoftware bietet eine Vielzahl von Möglichkeiten für Ihr Unternehmen:

Erfüllung dynamischer Erwartungen der Kunden
Bereitstellung neuer Funktionalitäten
Sicherstellung der Verkehrssicherheit durch qualitativ hochwertige Software
Erfüllung von Qualitätsanforderungen durch entsprechende Tests
Vorausschauende Diagnose und Flottenmanagement sowie Telematik
Sicherer Zugriff auf Fahrzeugdaten von jedem Ort aus
Ermöglichung von Firmware-Updates over the Air
Software für die Fahrzeugverfolgung
Entwicklung von Software für die Fahrzeugnavigation, die den Bedürfnissen der Fahrer von Elektrofahrzeugen gerecht wird

Automotive Software Engineering ist Bindeglied zwischen Backend Softwareanwendungen und den Hardwarekomponenten eines Fahrzeugs.

Die Notwendigkeit von Over-the-Air (OTA)-Software-Updates

Der Markt für Over-the-Air (OTA)-Software-Updates in der Automobilindustrie hat sich im letzten Jahr stark verändert. Die großen Automobilhersteller drängen darauf, den Einsatz von OTA-Updates in der Breite auszurollen und für vernetzte Fahrzeuge einzusetzen. Neue Vorschriften sowohl für OTA-Updates als auch für die Cybersicherheit sind erst kürzlich verabschiedet worden (wir haben darüber berichtet) und weitere werden mit dem Fortschritt der Technik erforderlich sein.

Es gibt Vorschriften, die die Verpflichtungen von OEMs und Zulieferern bei der Aktualisierung von Software zur Erfüllung gesetzlicher Anforderungen festlegen.
Die technischen Vorraussetzungen für OTA-Updates und das Know-how sind bereits verfügbar.
Automobilhersteller werden in Zukunft nicht nur Software-Updates sondern auch weitere Features Over the Air in die Fahrzeuge „einspielen“. Die OTA-Übertragung muss also für die Automobilhersteller funktionieren und wird zu einem erforderlichen Unterscheidungsmerkmal im Wettbewerb. Hier liegt großes Potenzial für neue Einnahmequellen.
Autokäufer erwarten verlässliche und bequeme OTA-Update-Funktionalität.
Die Nutzung der OTA-Übertragung für zusätzliche Funktionen in vernetzten Fahrzeugen nimmt stark zu. Nahezu jede Cloud-Plattform kann um weitere Anwendungen ergänzt werden, die dann OTA zum und ggf. wieder vom Auto „fließen“.

OTA-Übertragungen sind auf einem schnellen Wachstumspfad. Dieser Trend schafft einen starken Markt für „OTA-Clients“ und einen noch größeren Markt für „Cloud-OTA-Dienste“.

magility und Software Defined Products

Software Defined Products stehen mehr und mehr im Mittelpunkt aller Industrien und insbesondere auch der Automobilindustrie und ihrer Zulieferer. Ganz unabhängig von ihrer Größe wird diese Entwicklung tiefgreifende Auswirkungen auf die Unternehmen haben. Neue Strategien sind gefragt, um die Überlebensfähigkeit in den immer komplexeren Märkten zu sichern. Wir bei magility begleiten Unternehmen dabei, die Unternehmensstrategie unter Beachtung aller, durch das IoT neu einwirkenden, Faktoren zu überprüfen, anzupassen und Maßnahmen für die Strategieumsetzung zu identifizieren und zu implementieren. Dazu gehört auch die Integration neuer Leistungssegmente und ggf. ganzer neuer Geschäftsbereiche. Dabei kooperieren wir mit dem International Institute of Information Technology in Bangalore, Indien. Dr. Roland Haas ist Professor am IIITB und unser Spezialist für Software Defined Products, OTA-Funktionen und Software-Systemkompetenz für die Automobilindustrie. Kontaktieren Sie uns jetzt – Wir beantworten gerne ihre Fragen.

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Baustoffe 4.0 – Megatrend Nachhaltigkeit

von Nada Welker | Juli 15, 2021 | Bauindustrie, Smart Cities, Strategie im Wandel

Baustoffe werden knapper. Das liegt zum einen an einem weltweiten Bauboom: Mit der permanent steigenden Nachfrage hält das Angebot an Baustoffen derzeit nicht Schritt. Nach dem Gesetz von Angebot und Nachfrage verteuern sich die Baustoffe demnach massiv. Darüber hinaus aber hat die Baustoff-Knappheit noch einen anderen, weitaus bedenklicheren Grund: Die Ressourcen gehen zur Neige. Die Weltwirtschaft muss hier also radikal umdenken – und auf Nachhaltigkeit setzen. Nur durch Nachhaltigkeit lässt sich sicherstellen, dass auch in Zukunft Rohstoffe in ausreichender Menge zur Verfügung stehen und somit den Baustoff 4.0 zu etablieren.

Den Baustoff Sand gibt es nicht „wie Sand am Meer“

Zum Beispiel Sand: Als Zuschlagstoff für Beton ist Sand so gefragt, dass die Redewendung „wie Sand am Meer“ als Synonym für Überfluss längst ausgedient hat. Jedes Jahr werden 40 bis 50 Milliarden Tonnen Sand verbraucht. Der Sandabbau hat massive Folgen für die Umwelt an Flüssen und Küsten. In den großen Sandwüsten, wo nach herkömmlicher Meinung genügend Sand vorhanden sein müsste, lässt sich diese Baustoff-Ressource nicht gewinnen: Der Wüstensand hat keine Kanten, weil der Wind die Sandkörner rundschleift. Dadurch fehlt dem einzelnen Wüstensandkorn die Fähigkeit, sich mit anderen Körnern zu verbinden. Das wiederum ist die wesentliche Eigenschaft, die Sand für die Betonherstellung so wertvoll macht – und so unverzichtbar.

Bauschutt lässt sich in Einzelteile zerlegen

Ist der Sand einmal „in Beton“ gegossen, wäre er somit endgültig „verbraucht“: Auch das ist eine landläufige Meinung. Doch weit gefehlt: Baustoffrecycling ist hier das entscheidende Stichwort für die Nachhaltigkeit. Bauschutt ist längst kein Fall mehr für die Deponie. Er lässt sich zerkleinern und in viele einzelne Bestandteile zerlegen. Aus altem Beton können Abbruchunternehmen wieder neuen Sand gewinnen. Das Unternehmen Heinrich Feeß aus Kirchheim/Teck – schon 2016 mit dem Deutschen Umweltpreis ausgezeichnet – ist einer der Vorreiter, wenn es darum geht, aus Abbruchmaterial neue, hochwertige Baustoffe herzustellen: durch Sieben, Sortieren und Waschen.

Beton möglichst ortsnah recyceln und wiederverwenden

Zwar können Recyclingmaterialen – die durch nachhaltige Kreislaufwirtschaft dazu beitragen, den Verbrauch von Primärrohstoffen zu senken – nicht verhindern, dass weiterhin weltweit Ressourcen, wie beispielsweise Sand, ausbeuterisch abgebaut werden. Aber es ist ein wichtiger Schritt in die richtige Richtung, auch bei Baustoffen zunehmend auf Recycling zu setzen. Das verhindert – Tonne für Tonne – negative Umweltfolgen an den Abbauorten weltweit. Es erspart aber auch den Ausstoß von C02, der durch die langen Transportwege anfällt. Der Idealfall der Nachhaltigkeit zu Ende gedacht, wäre in diesem Fall: Beton abzubrechen und möglichst ortsnah zu recyceln – um die Recyclingmaterialien gleichfalls wieder möglichst ortsnah für Neubauten zu verwenden. Das wäre ein wichtiger „Baustein“, um Klimaziele erreichen zu können und um die Erde auch für künftige Generationen zu erhalten.

Sekundärrohstoffe von hoher Qualität

Gefragt sind dabei nicht nur findige Unternehmer oder auch die Wissenschaft, um das Bauschuttrecycling immer weiter auszubauen. Gefragt ist auch die Politik, die die Weichen stellen müsste, um in der Gesetzgebung diese Art der Nachhaltigkeit vorzuschreiben. Es geht außerdem darum, die Qualität des Recyclingbetons neu zu bewerten. Bislang gilt Recyclingbeton bei vielen Architekten und Bauherren immer noch als minderwertig. Dieser ablehnenden Haltung lässt sich aber durch Vorschriften für die Qualitätssicherung entgegenwirken: Wenn Abbruch- und Recyclingunternehmen durch entsprechende gesetzliche Vorgaben dahingehend gelenkt werden, dass sie nachweislich nur hochwertige Recyclingprodukte herstellen und vertreiben können, werden sich die Sekundärrohstoffe am Markt gleichwertig zu den Primärrohstoffen behaupten können.

Eine Lobby gegen die Wiederverwertung von Baustoffen

Schwierigkeiten scheinen indessen immer noch die Hersteller der Primärrohstoffe zu bereiten: Sie fürchten die zunehmende Konkurrenz des Recyclings. Somit versuchen sie, auf Kosten einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft, die schonend mit den endlichen Ressourcen dieser Welt umgeht, ihren eigenen Profit zu steigern oder wenigstens zu erhalten. Sie nehmen mit ihrer Haltung auch Einfluss auf die Politik, um Gesetze zu verhindern, die die Nachhaltigkeit stärken würden.

[infobox headline=“Das Wichtigste in Kürze“]

Die weltweite Verknappung von Ressourcen ist ein großes Problem. Auf Dauer hilft dagegen nur nachhaltiges Denken. Bauschutt etwa lässt sich trennen und recyceln.
Recycelbare Baustoffe rücken in den Fokus: Wer Abbruchmaterialien wiederverwendet, bremst den Anstieg beim Abbau neuer Rohstoffe. Die Politik muss deshalb Qualitätsansprüche für Recyclingbeton definieren. Außerdem lassen sich durch die ortsnahe Wiederverwendung von Recyclingmaterial große Mengen CO2 einsparen, weil lange Transportwege entfallen.
Der CO2-Ausstoß ist auch bei der Herstellung von Zement ein großes Problem. Hier muss die Industrie ihre Prozesse optimieren, um bei gleicher Menge Zement künftig weniger CO2 freizusetzen.
Ökologische Baustoffe aus nachwachsenden Rohstoffen dienen dem Megatrend Nachhaltigkeit.
Nachhaltigkeit ist auch eine Aufgabe der Architekten, beim Planen eines Gebäudes auch schon an dessen späteren Abbruch zu denken – um aus dem künftigen Schutt wieder möglichst wertvolle Sekundärrohstoffe gewinnen zu können.

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Die Zementindustrie produziert viel CO2

Der CO2-Ausstoß ist nicht nur ein Nachteil beim Transport von Sand über weite Entfernungen – oftmals um die halbe Erde – hinweg, sondern auch bei der Herstellung von Zement, einem weiteren wichtigen Bestandteil von Beton. Obwohl in den Zementwerken in den vergangenen Jahren schon sehr viel umweltschonender gearbeitet wird, liegt die Zementindustrie weltweit beim CO2-Ausstoß immer noch viermal so hoch wie der Flugverkehr – ebenfalls weltweit. Das heißt nicht, dass der „ökologische Fußabdruck“ des einzelnen „Vielfliegers“ angesichts dieser Dimensionen keine große Rolle spielt. Es geht vielmehr darum, dass auch die Zementhersteller weltweit daran arbeiten müssen, ihre Prozesse zu optimieren, um ihren CO2-Ausstoß weiter zu reduzieren. Dieser Ausstoß wird weiterhin hoch bleiben, weil bei der Herstellung von Zement grundsätzlich Kohlendioxid freigesetzt wird, das sonst in Kalk gebunden bliebe.

Mehr ökologische Baustoffe

Dem zementhaltigen Beton sind demnach ökologische Baustoffe wie Holz, Kork, Lehm, Ziegel oder auch Dämmstoffe wie Hanf, Jute, Holzwolle, Holz- und Kokosfaser vorzuziehen. Gerade Holz und Kork haben den Vorteil, dass sie nachwachsen, also in jeder Hinsicht nachhaltig sind. Allerdings ist darauf zu achten, dass das Holz, wie schon am Beispiel des recycelten Bauschutts aufgezeigt, auch möglichst nahe der Gegend wächst, in der es verbraucht wird. Der Nachteil langer Transportwege bleibt – im Hinblick auf den CO₂-Ausstoß – derselbe, ob nun Sand oder Holz transportiert wird. Entscheidend für nachhaltige Baustoffe ist aber immer auch die Frage, ob sie wiederverwendbar sind.

Beim Bauen ist der spätere Abbruch schon sorgfältig zu planen

Das Wiederverwenden muss möglichst schon beim Bauen mitgedacht werden: Von den Pyramiden in Ägypten oder von mittelalterlichen Kathedralen in Europa abgesehen, wird selten etwas „für die Ewigkeit“ gebaut. Bei vielen Bauprojekten gehen Bauherren und Architekten heute von einer „Lebenserwartung“ ihrer Gebäude zwischen 50 und 100 Jahren aus. Viele Häuser fallen auch schon nach 20 bis 30 Jahren der Abrissbirne zum Opfer. Wer also bei den Materialien und bei deren Verbindung von vornherein darauf achtet, dass diese sich bei einem späteren Abbruch leicht auseinandernehmen, trennen und recyceln lassen, handelt ähnlich nachhaltig wie derjenige, der Betonwände durch Holzwände ersetzt. Auch das wird zum Bestandteil der „Smart City“.

Klimaziele, CO2 und die Bauindustrie

Um die Klimaziele zu erreichen, muss die CO₂ Reduktion industrieübergreifend in den Fokus rücken. Da die Bauindustrie im Vergleich zu anderen Industrien einen beträchtlichen Teil des CO₂ Ausstoßes verursacht – der Sektor macht laut dem 2020 GLOBAL STATUS REPORT FOR BUILDINGS AND CONSTRUCTION mittlerweile 38 Prozent (9,95 Gt CO₂₎ der globalen CO₂-Emissionen aus – betrachten wir von magility die Entwicklungen in diesem Sektor mit Argusaugen. Sprechen Sie uns gerne an, wenn Sie Fragen zu den neuesten Entwicklungen und Trends aus diesem Bereich haben. Wir helfen Firmen aus der Bauindustrie, ihre Geschäftsmodelle so anzupassen, dass sie sowohl wirtschaftlich als auch klimafreundlich agieren können.

Smart Buildings auf dem Weg zu Cognitive Buildings

von Nada Welker | Jan. 8, 2021 | Smart Cities, Bauindustrie, Cyber Security Management Systeme, Future Economy, Internet of Things, IoT Cyber Security

Sicherheit und Geborgenheit sind wohl in kaum einem anderen Bereich so elementar wichtig wie in den eigenen vier Wänden. Nach außen wehrten diese schon immer Eindringlinge oder auch Wind und Wetter ab. Innen begrenzen sie Räume. Bisher standen Wände jedoch lediglich um die Innenräume herum und dienten neben der Sicherung der Statik vor allem als passive Träger von Versorgungseinrichtungen und nützlichen Zutaten wie Elektro-, Gas- oder Wasserleitungen, Lichtschaltern oder Badezimmerarmaturen. In Zukunft können Wände jedoch fühlen, und die Redewendung: „Wände haben Ohren“ erhält durch Smart Buildings eine ganz neue Bedeutung.

Smart Buildings Denken Künftig Mit

Artificial Intelligence (AI) beziehungsweise künstliche Intelligenz (KI) hält im Zeitalter des Internet of Things (IoT) Einzug in Smart Buildings, noch bevor diese von ihren Nutzern betreten werden. IP-Kameras zur Überwachung, biometrische Lesegeräte für die Zutrittskontrolle oder Thermostatregler, die je nach Anzahl anwesender Personen die Raumtemperatur steuern, sind nur wenige Beispiele für Vernetzungsmöglichkeiten, die ein Smart Building erst so richtig intelligent machen. Daten von Geschäftsprozessen werden mit denen des Gebäudes auf einer Gebäudemanagement Plattform vernetzt, so dass die KI Vorschläge zur optimierten Nutzung oder auch zu Wartungen machen kann, noch bevor eine Reparatur fällig wird. Das spart nicht nur Zeit sondern auch Unannehmlichkeiten und Geld. Hier zeigt sich schon ein Faktor, der Smart Buildings mehr und mehr zu sogenannten Cognitive Buildings machen kann.

Zukunftsweisende Smart Buildings in Deutschland

Im Nordwesten von Köln entstand im vergangenen Jahr mit The Ship eines der Vorzeigegebäude zukunftsweisender Smart Buildings. Vom Kölner Start-up- Unternehmen Fond Of in Auftrag gegeben, leitet das nach Angaben der Bauherren „digitalste Bürogebäude Deutschlands“ Besucher über eine App zum Beispiel zu ihren jeweiligen Gesprächspartnern oder passt bei Raumbelegung die Helligkeit selbständig entsprechend den natürlichen Lichtverhältnissen außerhalb des Smart Buildings an. Im Februar 2020 wurde der Cube auf dem Washingtonplatz in Berlin eröffnet. In dem zehngeschossigen Würfel mit einer Kantenlänge von 42,5 Metern und einer auf allen Seiten nach innen gefalteten Glasfassade sind 3800 Sensoren für die intelligente Steuerung und Nutzung via App verbaut. Das Areal von Hammerbrooklyn in Hamburg soll 2027 fertiggestellt sein. Einen Pavillion mit den Visionen für den Digital Campus kann man dort schon jetzt besuchen. Europas größtes Innovationsquartier soll in Frankfurt am Main entstehen. Intelligente Gebäude werden dort unter der Bezeichnung SpringPark Valley eine ganze Smart City bilden. 330 Wohneinheiten für rund 6000 Menschen sollen überwiegend in Form von Serviced Apartments eine angenehme Nähe zu den geplanten 8000 Arbeitsplätzen schaffen. Eine Quartiers-App wird die User effizient durch Zeit und Raum lotsen und dabei immer den Raum vorfinden lassen, der am besten an die angemeldeten Bedürfnisse angepasst ist. So der Plan für die Smart Buildings, die auf 90.000 Quadratmetern und einer Bruttogrundfläche von ca. 242.000 Quadratmetern entstehen sollen.

Bund Gibt Fördermittel Für Smarte Lösungen Frei

Trotz der genannten Giga-Projekte sind Bauherren in Bezug auf Smart Buildings in Deutschland noch zögerlich. Weltweite Vorreiter sind China und die Vereinigten Arabischen Emirate. Die Bundesregierung will das seit Beginn des Jahres mit der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) ändern. Voraussichtlich mit 8 Milliarden Euro soll von Januar 2021 ab dem Ausbau von smarten Gebäuden auf die Sprünge geholfen werden. Auch das Bundesministerium des Innern BMI fördert jedes Jahr Smart City Projekte. Die Bundesregierung hat 2016 die Dialogplattform Smart Cities eingerichtet, welche den nationalen und internationalen Austausch zu stadtentwicklungspolitischen Fragen der Digitalisierung fördert. Im Jahr 2021 sind dafür 300 Mio Euro eingeplant.

Sind Unsere Daten Sicher?

Allerdings stellt sich im Zuge dieser Entwicklung auch die Frage nach der Kehrseite der Medaille von Smart Buildings, denn egal wie viele Euro, Dollar oder Yuan ein Smart Building kostet, bezahlt wird letztlich mit nur einer einzigen Währung: den persönlichen Daten der menschlichen Nutzer. Eine McKinsey-Studie aus dem Jahr 2018 beschreibt die Technologie in Smart Cities als Faktor zur Steigerung der Lebensqualität in Städten. So prophezeit die Studie einen Rückgang der Pendelzeit um 20 bis 30 % und damit einhergehend eine deutliche Verbesserung des Zeitmanagements und der Luftqualität . „Datenbasierte Kriminalitätsvorhersagen und Sicherheitssysteme in Wohnhäusern“ können der Studie zufolge um bis zu 40% verringert werden. Andererseits funktioniert diese schöne neue Welt in Symbiose mit KI nur, wenn der Mensch bereit ist, seine persönlichsten Vorlieben und Abneigungen, Gewohnheiten und Eigenheiten bis hin zu biometrischen Daten preiszugeben. Wer garantiert, dass diese Daten von denjenigen, die sie erheben, nicht an Versicherungen, Werbetreibende oder Behörden weiterverkauft werden?

Eine Cyber-Security-Strategie ist Zwingend Notwendig

Das im Bau- und Immobiliensektor tätige internationale Beratungsunternehmen Drees & Sommer in Stuttgart gibt Entwarnung. So könnten Sicherheitslücken zum Beispiel im System von Smart Buildings bei Anwendung von Hackermethoden durch sogenannte Penetrationstests aufgespürt werden. Bei Einhaltung der EU-Datenschutz-Grundverordnung (DSGVO) und dem deutschen Recht würden Rückschlüsse auf individuelle Verhaltensmuster unmöglich gemacht werden. Schließlich gewähren dem Beratungsunternehmen zufolge die Anonymisierung und Pseudonymisierung der Daten weitere Sicherheiten. Dabei sei ein Datenschutzbeauftragter unerlässlich. Eine umfassende Cyber-Security-Strategie, die in der Automobilindustrie mittlerweile schon gesetzlich vorgeschrieben ist, halten Drees & Sommer und wir von magility indes für jeden Eigentümer, Bestandshalter oder Investor auf dem Gebiet der smarten Gebäude ebenfalls für zwingend notwendig. Wir von magility implementieren gerne ein für die Bauindustrie und Wohnungswirtschaft individualisiertes Cyber Security Management System (CSMS) in Ihrem Unternehmen.

Ausblick in die Welt der Cognitive Buildings

Begonnen hat es mit Sensoren für Temperaturmessung sowie automatisierter Steuerung für Beschattungs- Lüftungs- und Lichtsysteme. Daraus ist ein umfassendes Ökosystem von Sensoren und Aktuatoren geworden.

Der sich selbst verändernde Regelkreis

Die Sensoren erfassen Daten sozusagen als “Sinnesorgan” des Internet of Things (IoT) von z.B. Räumen und deren Zuständen. Diese Daten zu Zuständen wie z.B. der Raumtemperatur, Luftqualität, Türen, Fenstern, werden bei Smart Buildings über ein Kommunikationsnetz des IoT zu einem Gateway übertragen. Dort werden sie mit weiteren Daten von mobilen Geräten oder aus weiteren IoT-Netzwerken konsolidiert und an einen Applikationsserver weitergeleitet, welcher die Stammdaten zuordnet und interpretiert sowie Rohdaten aufbereitet. Algorithmen und KI sowie Deep Learning Systeme (DL) finden hier ihren Einsatz, bevor die Daten in der Datenbank abgelegt werden. Außerdem erfolgt in Echtzeit ein Steuerungs-Kommando an die Aktuatorik (Antriebs-, Regelungs- und Automatisierungstechnik sowie Mechatronik-Anwendung), also der Befehl an das zu steuernde Gerät. Nachfolgend kommen wieder die Sensoren an die Reihe, und so entsteht ein sich selbst optimierender, selbst lernender Regelkreis.

Bei Cognitive Buildings, Smart Districts oder der Smart City geht es nicht mehr nur um ein einzelnes intelligentes Gebäude und dessen automatisierte Steuerung. Nein, es geht vielmehr um die Steuerung ganzer Gebäude-Cluster. Big Data Analytics sowie Kooperationen mit Gewerken wie z.B. Energieversorgern und Stadtwerken spielen dabei eine erfolgsentscheidende Rolle.

Steuerung ganzer Gebäude-Cluster

Werden also die Regelkreise der Smart Buildings wiederum mittels Cloud- oder Plattform-Anwendungen mit den Regelkreisen anderer intelligenter Geräte und Gebäude sowie mit den vorhandenen Daten von Gewerken vernetzt, entsteht ein übergeordneter Regelkreis, in dem Unmengen an Daten zusammenkommen und eine ganzer Gebäude-Cluster intelligent gesteuert werden kann. Es entstehen neue spannende Anwendungsmöglichkeiten, die zur Bewältigung aktueller Herausforderungen beitragen können z.B. der Klimakrise, die durch Reduktion des CO2-Footprint über den kompletten Gebäudelebenszyklus abgemildert werden kann. Auch Lösungen für Herausforderungen im Zusammenhang mit der Corona-Krise, können durch die intelligent gesteuerte Organisation neuer Arbeitsformen und die damit zusammenhängende Digitalisierung entstehen. Zudem ergeben sich Möglichkeiten für neue Geschäftsmodelle und für einen nachhaltigen, kostenreduzierten Gebäudebetrieb oder ein nachhaltiges Facility Management. Die Vernetzung der Geräte und Sensoren wird in Zukunft wohl überwiegend über Cloud Services und Plattformen erfolgen. Alle vorhandenen unstrukturierten Daten gilt es zu analysieren und zu interpretieren und aus den Daten zu lernen. Bereits jetzt können aktuelle Daten mit historischen Daten der IoT- Geräte verglichen und zur Steuerung des Regelkreises in Echtzeit genutzt werden. Dadurch werden möglicherweise auch noch unbekannte Korrelationen entdeckt, die dabei helfen, intelligente Gebäude nach und nach zu selbst denkenden, also kognitiven Gebäudekomplexen weiterzuentwickeln.

Die Entwicklungen bleiben spannend. Wir von magility sind an den neuen Möglichkeiten und Trends dran und arbeiten mit Start-ups zusammen, die sich intensiv mit der Weiterentwicklung von Smart Buildings zu Cognitive Buildings auseinandersetzen und spannende High-Tech Lösungen versprechen. Kontaktieren Sie uns gerne, wenn Sie an mehr Informationen zu diesem spannenden, uns alle berührenden Thema interessiert sind oder wenn Sie ein Cyber Security Management System in Ihrem Unternehmen implementieren möchten. Wir helfen Ihnen gerne dabei.

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