Wie funktioniert ein IoT-Gerät?

Hardwareentscheidungen wirken sich auf die Kosten, die Benutzererfahrung, die Anwendungsfunktionen und mehr Ihres IoT-Geräts aus. Aber nur etwa 20 % der IoT-Produktmanager haben Erfahrung mit der Verwaltung von Hardware. In diesem Beitrag entmystifiziere ich die Hardware in IoT-Geräten, damit Sie verstehen, wie ein intelligentes Gerät Daten erfasst, verarbeitet und an die Cloud übermittelt.

Nachdem ich Hunderte von Produktmanagern aus verschiedenen Branchen und mit unterschiedlichem Hintergrund befragt habe, habe ich festgestellt, dass nur etwa 20 % der PMs, die im IoT arbeiten, über Hardware-Erfahrung verfügen. Im Gegensatz dazu sind über 76 % von ihnen mit der Verwaltung von Softwareprodukten vertraut.

Aber im IoT arbeiten Hardware und Software im gesamten IoT-Technologiestapel zusammen. Und die Verwaltung von Hardwareprodukten erfordert ganz andere Fähigkeiten als die Verwaltung von Software. Dies ist einer der Gründe, warum die Entwicklung von IoT-Geräten für neue und sogar erfahrene IoT-Produktmanager sehr entmutigend sein kann.

Wenn Sie ein IoT-PM sind, der einen Software-Hintergrund hat, nehmen Sie sich eine Minute Zeit, um sich mit den Informationen in diesem Beitrag zu wappnen. Sie werden froh sein, dass Sie das nächste Mal mit Hardware-Engineering-Teams sprechen oder vor einer hardwarebezogenen Herausforderung stehen.

Basierend auf meinem IoT Decision Framework ist die Hardware Teil der Technology Decision Area. Deshalb sind Sie hier:

Empfohlener Artikel: Ein Produktmanagement-Framework für das Internet der Dinge.

Warum muss ich die Hardware in meinem IoT-Gerät verstehen? Trifft die Technik diese Entscheidungen nicht?

Ja, Ingenieure sind dafür verantwortlich, Hardwareoptionen für das IoT-Gerät zu recherchieren, vorzuschlagen und auszuführen. Es ist jedoch wichtig, dass der Produktmanager beteiligt ist und das Engineering bei den Produktanforderungen anleitet, damit es die beste Lösung auswählen kann. Schließlich wirken sich Hardwareentscheidungen auf die Kosten, die Benutzererfahrung, die Anwendungsfunktionen und mehr Ihres Produkts aus.

Je besser Sie verstehen, wie die Hardware in einem IoT-Gerät funktioniert, ihre Nuancen und ihre Terminologie, desto besser können Sie intelligente Gespräche mit Ihrem Engineering-Team führen.

Die 4 Bausteine ​​der IoT-Gerätehardware

Werfen wir zunächst einen Blick auf die wichtigsten Hardwarebausteine ​​jedes IoT-Geräts.

Bei so vielen IoT-Anwendungen, wie es IoT-Unternehmer gibt, wäre es unmöglich, eine Hardware-Architektur zu verallgemeinern. Unabhängig von der Anwendung haben alle IoT-Geräte jedoch einige Gemeinsamkeiten oder „Bausteine“ gemeinsam, wie unten gezeigt:

Schauen wir uns jede dieser Komponenten an.

Baustein 1:Sache

Ich definiere „Ding“ als das Asset, das Sie kontrollieren oder überwachen möchten.

Viele IoT-Geräte integrieren das „Ding“ in das Smartgerät selbst. Denken Sie beispielsweise an Produkte wie eine intelligente Wasserpumpe oder ein autonomes Fahrzeug. Diese Produkte steuern und überwachen sich selbst. In diesem Fall enthält Ihr Produkt alle vier Bausteine ​​in einem einzigen Paket, wie unten gezeigt.

Aber es gibt viele andere Anwendungen, bei denen das „Ding“ als „dummes“ Gerät für sich allein steht und ein separates Produkt damit verbunden ist, um es zu einem intelligenten Gerät zu machen. In diesem Fall enthält Ihr Produkt nur die drei blauen Module unten.

Dieser Ansatz ist in industriellen Anwendungen weit verbreitet, in denen Unternehmen über vorhandene Assets verfügen und diese durch die Anbindung an die Cloud „smart“ machen möchten. Einige Beispiele sind Windturbinen, Düsentriebwerke, Förderbänder usw.

Ich weise auf diesen Unterschied hin, um Sie darauf aufmerksam zu machen, dass Sie zwischen verschiedenen Geschäftsmodellen wählen können. Ihr Unternehmen kann sich entscheiden, von Anfang an brandneue Geräte zu entwickeln, die von Anfang an intelligent sind, oder Sie können festlegen, dass Ihr Wertversprechen darin besteht, eine Möglichkeit zu bieten, vorhandene Dinge in intelligente Dinge zu verwandeln und so die Tür zu sogenannten „Brownfield-Chancen“ zu öffnen.

Beides ist in Ordnung. Bedenken Sie jedoch, dass sich diese Unterscheidung auf viele andere Entscheidungen auswirkt, die Sie für Ihr Produkt treffen.

Die meisten der oben genannten Beispiele sind B2B-Produkte, aber was ist mit B2C-Produkten? In der Welt der Konsumgüter enthalten viele IoT-Produkte nur die drei oben in Blau eingefärbten Module. Das liegt daran, dass das „Ding“, das sie überwachen, oft ein Mensch oder die Umgebung des Hauses ist. Denken Sie an ein FitBit- oder Nest-Thermostat.

Baustein 2:Datenerfassungsmodul

Das Datenerfassungsmodul konzentriert sich darauf, physische Signale vom "Ding" zu erfassen und sie in digitale Signale umzuwandeln, die von einem Computer bearbeitet werden können.

Dies ist die Hardwarekomponente, die alle Sensoren umfasst, die reale Signale wie Temperatur, Bewegung, Licht, Vibration usw. erfassen. Die Art und Anzahl der benötigten Sensoren hängt von Ihrer Anwendung ab.

Das Datenerfassungsmodul umfasst jedoch mehr als nur Sensoren. Es enthält auch die erforderliche Hardware, um das Sensorsignal in digitale Informationen für den Computer umzuwandeln. Es umfasst Signalkonditionierung, Analog-Digital-Wandlung, Skalierung und Interpretation.

Für das Datenerfassungsmodul sind die folgenden kritischen Überlegungen zu beachten:

• Welche realen Signale muss ich messen? (d.h. welche Art von Sensoren benötige ich)
• Wie viele Sensoren jedes Typs benötige ich?
• Wie schnell sollte ich das reale Signal messen? (d. h. Abtastrate)
• Wie viel Genauigkeit benötige ich bei meiner Messung? (d. h. Sensorauflösung)

Die Antworten auf diese Fragen geben Auskunft über die Anforderungen an Ihr Datenerfassungsmodul und geben Ihnen eine Vorstellung davon, wie viele Daten Ihr Gerät produzieren wird.

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Baustein 3:Datenverarbeitungsmodul

Der dritte Baustein eines IoT-Geräts ist das Datenverarbeitungsmodul. Dies ist der „Computer“, der die Daten verarbeitet, lokale Analysen durchführt, Daten lokal speichert und alle anderen Rechenoperationen am Edge durchführt.

Sie müssen kein Experte für Computerarchitektur sein, um ein solides Gespräch mit Ihrem Engineering-Team über dieses Modul zu führen. Ihre Rolle sollte darin bestehen, das übergeordnete Ziel des Produkts zu verstehen und die richtigen Fragen zu stellen, die Ihr Team zu den richtigen Entscheidungen führen. Die zwei wichtigsten Überlegungen, auf die Sie sich konzentrieren sollten, sind:

• Verarbeitungsleistung (d. h. wie viel Verarbeitung werden Sie am Rand durchführen?)
• Menge des lokalen Datenspeichers (d. h. Festplattengröße – wie viele Daten müssen Sie am Edge speichern?)

Die Entscheidungen, die Sie und Ihr Team treffen, stehen in direktem Zusammenhang mit Leistung, Funktionalität, Kosten, Größe des Geräts, Nutzungsdauer usw. Lassen Sie uns jede dieser Fragen genauer besprechen.

Wie viel Rechenleistung benötigen Sie?

Um zu bestimmen, wie viel Rechenleistung Ihr Gerät benötigt, sollten Sie zunächst alle verschiedenen Aufgaben verstehen, die das Gerät ausführen muss.

Folgende Punkte werden sich auf Ihre Entscheidung auswirken:

• Wie viele Sensoren müssen Sie auslesen? (Mehr Sensoren erfordern mehr Rechenleistung.)
• Müssen Sie eine Echtzeitsteuerung durchführen? (Dadurch wird die benötigte Rechenleistung erhöht.)
• Muss Ihre Anwendung Analysen am Edge durchführen? (Dadurch wird auch die erforderliche Rechenleistung erhöht.)
• Verfügen Sie über genügend Rechenleistung, um zukünftige Software-Upgrades/-Releases zu unterstützen? (Ihre neuen und verbesserten Software-Upgrades benötigen wahrscheinlich mehr Rechenleistung.)
• Welche Größenbeschränkungen gelten für Ihr Gerät? (Ein Fitbit hat beispielsweise nur so viel Platz, was die Computergröße und die Rechenleistung begrenzt.)

Wie viel lokaler Speicher benötigen Sie?

Die Menge an lokalem Speicher, die Sie benötigen, hängt von Ihrer Datenaufbewahrungsrichtlinie ab. Nachdem Sie festgelegt haben, wie viele Daten Sie wie oft erfassen und in die Cloud senden möchten, können Sie berechnen, wie viel lokalen Speicher Sie als temporären Speicher benötigen, um Berechnungen durchzuführen oder als Puffer für den Fall zu dienen Sie verlieren die Verbindung zur Cloud.

Wenn Ihr IoT-Gerät voraussichtlich offline funktioniert, müssen Sie festlegen, wie lange es ohne Verbindung funktioniert und wie viele Daten Sie lokal speichern müssen. Einige Anwendungen erfordern keine Unterbrechungen der Daten, entweder weil Cloud Analytics Datenlücken nicht verarbeiten kann oder weil Sie mit dem Kunden eine rechtliche Vereinbarung zur Datenkontinuität getroffen haben.

Baustein 4:Kommunikationsmodul

Der letzte Baustein der Hardware Ihres Geräts ist das Kommunikationsmodul. Dies ist die Schaltung, die die Kommunikation mit Ihrer Cloud-Plattform und mit Systemen von Drittanbietern entweder lokal oder in der Cloud ermöglicht.

Dieses Modul kann Kommunikationsanschlüsse wie USB, seriell (232/485), CAN oder Modbus umfassen, um nur einige zu nennen. Es kann auch die Funktechnologie für drahtlose Kommunikation wie Wi-Fi, LoRA, ZigBee, 3G, 5G usw. umfassen.

Das Kommunikationsmodul kann sich in demselben Gerät wie Ihre anderen Module befinden oder ein separates Gerät sein, das speziell für die Kommunikation bestimmt ist. Dieser Ansatz wird oft als „Gateway-Architektur“ bezeichnet.

Wenn Sie beispielsweise drei Sensoren in einem Raum haben, die Daten an die Cloud senden müssen, können diese Sensoren mit einem einzigen Gateway in demselben Raum verbunden sein, und das Gateway konsolidiert diese Daten und sendet sie an die Cloud. Auf diese Weise benötigen Sie nur ein Kommunikationsmodul, nicht drei.

Das Endergebnis

Als IoT Product Manager müssen Sie nicht in allen Bereichen des IoT Technology Stack Experte sein. Sie benötigen jedoch ein solides Verständnis der Hauptkomponenten und der Zusammenstellung einer End-to-End-IoT-Lösung.

Meine Empfehlung ist, sich mit allen Ebenen des IoT-Technologiestapels so weit wie möglich vertraut zu machen. Ich werde alle anderen Schichten des Stapels in zukünftigen Artikeln behandeln. Abonniere meinen Newsletter unten, um diese Beiträge nicht zu verpassen.