8 Herausforderungen an die Produktentwicklung vernetzter Heiztechnik

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Ein vernetztes Produkt zu entwickeln bedeutet mehr, als nur einem herkömmlichen Produkt eine technische Schnittstelle hinzuzufügen. Die Vernetzung ist ein „Game-Changer“ mit Auswirkungen auf viele Aspekte der Produktkonzeption. Besondere Herausforderungen sind:

Interoperabilität

Interoperabilität, also die Verteilung von Funktionalität über mehrere Geräte hinweg, die kompatibel sein sollen.

Innerhalb der Produktpalette eines Herstellers ist dies in der Regel gut beherrschbar. Es wird aber ungleich komplizierter, wenn Geräte unterschiedlicher Hersteller entlang technischer Standards wie Modbus, KNX oder BACnet aufeinander abgestimmt werden müssen.

Diese Herausforderung könnte ein großer Faktor dafür sein, dass die Gebäudeleittechnik oft als notwendiges Übel bei Großprojekten behandelt wird, das Building Information Modeling eine äußerst langsame Marktdurchdringung erreicht, oder die Verbreitung von Smart-Home-Systemen seit Jahren hinter den Erwartungen zurückbleibt.

Wie in vielen anderen Branchen ist die Interoperabilität auch in der Heiztechnik eine der kompliziertesten Herausforderungen, die sich schon bei inkompatiblen Fittings oder Sensortypen wie NTC, KTY und Pt1000 zeigt. Auch wenn Einschränkungen bei der Interoperabilität wohl dauerhaft Realität bleiben, gibt es durchaus Beispiele für erfolgreiche Initiativen, wie etwa die erreichten Vereinheitlichungen bei den Ansteuersignalen von Pumpen.

Interusability

Eng mit der Interoperabilität verwandt ist die Interusability, die sich auf eine einheitliche Nutzererfahrung bezieht. Ein System, deren Komponenten zwar technisch zusammenwirken, aber dem Benutzer abverlangen, sich für jedes Teilprodukt mit anderen Interaktionswegen auseinanderzusetzen, wird auf dieselben Akzeptanzhürden stoßen.

Wer einmal einen Mitfahrdienst wie Uber oder Lyft genutzt hat, erlebt ein Paradebeispiel einer nahtlosen end-to-end Nutzererfahrung: vom Bestellen der Mitfahrt über die Mitteilung des Fahrtziels bis zur Zahlungsabwicklung fühlt sich alles wie aus einem Guss an.

In vernetzten HVAC-Systemen können beispielsweise unterschiedliche Menüstrukturen, Designelemente oder Begrifflichkeiten zwischen einer App und ihrem physischen Pendant (z.B. Kesselregler) die Interusability beeinträchtigen. Oder zwei Geräte können widersprüchliche Systemzustände anzeigen, weil sie den Status zu unterschiedlichen Zeiten abfragen.

Tipps zum Umgang mit Interoperabilität und Interusability finden sich auch im Kapitel Vom Produktdesign zum Systemdesign.

Latenzzeiten

Asynchronität durch Latenzzeiten. Datenübertragungen benötigen eine gewisse Durchlaufzeit– die Latenzzeit. Diese kann aufgrund einer Vielzahl lokaler Gegebenheiten variieren und unterliegt daher nur teilweise der Kontrolle der Hersteller. Zudem sind IoT-Geräte nicht zwingend durchgängig verbunden, um Energie oder knappe Rechenleistung zu sparen (siehe auch Kabel versus Drahtlos) oder aufgrund ungeplanter Mikro-Unterbrechungen – der Intermittenz.

Durch Latenzzeiten und Intermittenz kann eine Asynchronität zwischen Eingabe und Umsetzung entstehen, die zu einer zerstückelten Nutzererfahrung führt. In der Heiztechnik bestehen i.d.R. geringere Erwartungen an Systemreaktionen in Echtzeit als in vielen anderen Anwendungen des IoT (z.B. ein „smarter“ Lichtschalter, der 30 Sekunden braucht bis das Licht tatsächlich einschaltet).

Dennoch sollte darauf geachtet werden, dass die Asynchronität beim Benutzer keinen schlechten Eindruck zur Produktqualität hinterlässt – ob gerechtfertigt oder nicht. Der Installateur sollte seine Baustelle verlassen mit dem sicheren Gefühl, dass die Anlage einwandfrei läuft.

In manchen Situationen kann sich die Benutzung eines Gerätes bereits ausreichend synchron anfühlen, wenn der User für eine getätigte Aktion (z.B. ein Knopfdruck) unmittelbares Feedback erhält (z.B. eine blinkende LED), selbst wenn die Übertragung noch läuft. Mehr zum Einfluss von Latenzzeiten auf das Nutzererlebnis ebenfalls unter „Vom Produktdesign zum Systemdesign“.

Zuverlässigkeit

Eine Nachricht über das Netzwerk kann verloren gehen. Das größte Netzwerk weltweit, das Internet, ist auf Zuverlässigkeit und Feedback ausgelegt. Vernetzte Geräte eines Heizsystems verwenden möglicherweise Netzwerke wie Funk oder Bussysteme, die nicht dieselben eingebauten Absicherungen haben.

Ein Produktkonzept für vernetzte Heiztechnik muss somit eigene Überlegungen zur Prävention und Umgang mit verlorenen Nachrichten anstellen. Beispielsweise sollten beim Ausbleiben erwarteter Datenpakete konservative Default-Werte angenommen werden, so dass in erster Linie Mensch und Technik vor Schäden geschützt und in zweiter Priorität der Benutzer vor Komforteinbußen bewahrt wird.

Entkopplung von Ort und Zeit

Ein Benutzer kann aus einem anderen Raum, einer anderen Etage, oder von unterwegs konfigurieren, was an einem anderen Ort in einem späteren Moment passieren soll. Hierdurch findet eine Entkopplung zwischen Benutzer und den Auswirkungen seiner Aktion statt. Läuft die Heizung tatsächlich im Absenkbetrieb, nachdem ich das Haus verlassen habe? Verströmt der Gebläsekonvektor wirklich kühle Luft, wenn ich aus der Ferne eine Ventilumschaltung vornehme?

Diese Entkopplung stellt höhere Anforderung an das Systemverständnis des Benutzers und gibt ihm nicht nur mehr Freiheit, sondern auch Verantwortung für die korrekte Einschätzung der Konsequenzen seiner Konfiguration. Die Produktentwickler sollten daher umso mehr Wert auf Feedback vom System legen, die dem Benutzer die Auswirkungen seiner Handlungen bestätigt.

Datenintelligenz

Vernetzte Heizsysteme und -komponenten ermöglichen neue Dimensionen der Datenerfassung und deren Verwendung, um Produkte und Services mit höherem Kundennutzen zu konzipieren.

Parkplatzsensoren zeigen durch rote und grüne LEDs verfügbare Plätze an, können durch Vernetzung jedoch zu einem dynamischen Parkleitsystem werden, dem Kassensystem melden welches Fahrzeug zwei Plätze belegt hat, oder einen Algorithmus speisen, der die Auslastung anhand empirischer Daten modelliert und dem Parkhausbetreiber die optimale Tarifstruktur vorschlägt. Je nach Wünschen des Betreibers lassen sich unzählige Erkenntnisse gewinnen oder Verhaltensweisen des Systems automatisieren, die dem Betreiber oder seinen Kunden Nutzen stiften.

Die Herausforderungen für das Produktmanagement bestehen darin, die lukrativsten Use Cases für den eigenen Produkttyp zu identifizieren, die Produkte für die Erfassung und Kommunikation der hierfür relevanten Daten auszurüsten, und für die technische Infrastruktur außerhalb des eigenen Kernproduktes zu sorgen, welches die Übertragung, Speicherung und Verarbeitung der Daten abwickelt.

Da sowohl die Möglichkeiten der Datennutzung als auch die Hürden zur erfolgreichen Umsetzung hoch sind, werden diese im Kapitel Überlegungen vor der Entwicklung eines datengetriebenen HVAC-Produktes speziell für die Heizungstechnik gesondert behandelt.

Servicedesign

Ein vernetztes Produkt ist kein klassischer Einmalkauf, sondern geht mit der Erwartung an einen fortlaufenden Service einher. Das kann ein Fernwartungsvertrag sein, zumindest aber die langfristige technische Verfügbarkeit des vernetzten Systems. Hierzu zählt zum Beispiel die Erreichbarkeit des Hosting-Servers einer App, oder Softwareupdates für zukünftige Webbrowser und Betriebssysteme.

Da fortlaufender Service zudem auch fortlaufende Kosten bedeutet, muss das Produktkonzept klare Vorstellungen davon haben, wie der Hersteller durch die Vernetzung seiner Geräte Mehrwerte erhält, welche diese Kosten übersteigen.

Mehr zur Service-Komponente vernetzter Heizungsprodukte siehe Neue Wertversprechen für die Heiztechnik im IoT.

Cybersicherheit

Die Vernetzung von Produkten eröffnet immer auch IT-Risiken. Von (eher seltenen) gezielten Hackerangriffen über automatisierte Botnets bis zu Datenpannen aus Nachlässigkeit können diese viele Formen annehmen. Sie können darauf abzielen, das vernetzte Produkt direkt zu manipulieren, es als Einfallstor zum Eindringen in das Gesamtnetzwerk nutzen, oder um Datensätze zu missbrauchen.

Bei Herstellern stoßen Datenschutz und IT-Sicherheit meist auf wenig Begeisterung, da sie Kosten verursachen, spezielle Expertise verlangen und schwer messbar sind. Dennoch müssen sie als fester Bestandteil der Entwicklung vernetzter Produkte akzeptiert werden, um Kundenvertrauen, schlechte Presse und Imageschäden nicht aufs Spiel zu setzen. Eine Einführung in die IT-Sicherheit vernetzter Produkte finden Sie hier.

Konnektivität als Differenzierungsmerkmal

Aus den Herausforderungen ergeben sich Chancen für diejenigen Hersteller, welche diese beherrschen können. Wer die Komplexität vernetzter Systeme und Systemkomponenten einmal gemeistert hat, besitzt ein schwer kopierbares Differenzierungsmerkmal und einen Ausweg aus der Austauschbarkeit und steigendem Preisdruck – ähnlich wie im europäischen Heizungsmarkt für einfachere Komponenten die Marktanteile chinesischer Hersteller jahrelang zulasten europäischer Wettbewerber gestiegen sind, die komplexere Systemtechnik jedoch bisher weitgehend in europäischen Händen gehalten werden konnte.