Inhalt des Studiums
Worin die besondere Bedeutung dieses Studiums liegt

Die Informationstechnologie revolutioniert die Produkte — und macht sie zu intelligenten und vernetzten Produkten. Was früher rein mechanisch oder elektrisch war, hat heute einen Mikrocontroller mit vielfältiger Sensorik und Netzwerktechnik eingebaut, Tasten und Drehknöpfe werden durch Touch-Screens ersetzt.

Diese integrierten Embedded Systems stellen seit Jahren den größten IT-Markt dar und eröffnen völlig neue Geschäftsfelder. Waren bislang nur klassische Computersysteme – vom Bürocomputer bis zum Smartphone – über das Internet vernetzt, so werden künftig alle „Dinge“ vernetzt sein: Das Internet der Dinge entsteht durch eine „Computerisierung“ der Produkte.

In Zukunft werden noch deutlich mehr „smarte“ Produkt mit einen integrierten Computer in Form eines Embedded Systems auf den Markt kommen.  Viele spannende Innovationen stehen noch bevor. Und dafür braucht es ExpertInnen mit besonderer IT-Kompetenz.

Dieser digitale Wandel wird getrieben von Mikrochips, Sensoren, Software und dem Internet. Es braucht neben Hardware- und Software-Kenntnissen besonderes Entwicklungs-Knowhow für den ganzheitlichen Entwurf und die Realisierung solcher verteilten und vernetzten Systeme.

Erst diese Kombination ermöglicht es, richtige Entscheidungen im System-Design solcher Smart Products zu treffen. Das beginnt bei der richtigen Dimensionierung der Hardware hinsichtlich Prozessorleistung, Datenspeicher und Energiebedarf. Aber es braucht auch Überlegungen, ob die Software am Embedded Device oder in der Cloud läuft, was zuverlässige Netzverbindungen und Sicherheitskonzepte erfordert.

Um die speziellen Aufgaben optimal zu erfüllen, sind die Systeme ganz unterschiedlich zu entwickeln. Dabei ist der sorgsame Umgang mit den knappen Ressourcen – also limitierte Rechenleistung und Akkukapazität – bei gleichzeitig hochzuverlässiger Reaktion ohne merklicher Zeitverzögerung, eine besondere Herausforderung. Es erfordert interdisziplinäre Kompetenz, wie sie im Masterstudium vermittelt wird.

Quer über alle Branchen ist diese Kompetenz gefragt: im Smart Car und der Smart City, für die Smart Watch im Sport- und Fitnessbereich, in Trends wie dem Wearable Computing (Smart Textiles wie intelligente T-Shirts mit Sensoren), oder in der Robotik und Industrieautomation, wie der Industrie 4.0. Einblicke geben die Bildergalerie und die nachfolgenden Beispiele:

• Smarte Produkte finden wir im vernetzten Haus, wo intelligente Haushaltsgeräte, Sprachassistenten, adaptive Heizungssteuerungen oder Staubsaugroboter für mehr Komfort sorgen. So verbindet sich der selbst lernende Thermostat von Nest Labs mit anderen Geräten, etwa dem Türschloss der Firma Kevo, um die Raumtemperatur beim Betreten des Hauses nach Bedarf anzupassen.
   
• Oder im Automobil-Sektor, wo der Elektro-Pionier Tesla seine Fahrzeuge mit Autopilotfunktion ausstattet und per Software-Update die Fähigkeiten im Laufe der Zeit weiter ausbaut. Schon zuvor hatte Tesla von der Technik Gebrauch gemacht und zur Reduktion von Fahrzeugschäden spezielle Software-Updates versandt, um im unwegsamen Gelände automatisch die Bodenfreiheit zu erhöhen.
   
• Das eigene Auto wird überflüssig mit Konzepten wie DriveNow von BMW. Durch Car-Sharing-Portale sucht man via Smartphone-App das passende Fahrzeug in der direkten Umgebung und bucht es gleich online für seine Fahrten.
   
• Intelligente Straßenschilder der Smart City, wie jene von All Traffic Solutions, messen die Geschwindigkeit und das Verkehrsaufkommen und ermöglichen eine Steuerung des Verkehrsflusses von der Ferne aus.

• Tennisschläger mit integrierter Sensorik und Auswertung am Smartphone bieten Hersteller wie Babolat an. Ballgeschwindigkeit, Spin oder Auftreffpunkt können analysiert und ausgewertet werden.

• Fitnessgeräte von Fitbit geben Tipps für die eigene Gesundheit, indem sie Sensordaten aus dem Bewegungs- oder Schlafverhalten auswerten.

• Im Gesundheitsbereich kann durch Telemedizin besonders bei älteren Menschen eine deutlich höhere Lebensqualität erreicht werden. Anstatt regelmäßiger Kontrollen im Krankenhaus kann der Arzt mit dem Patienten zu Hause in Verbindung treten und sich von intelligenten Blutdruckmessgeräten die aktuellen Werte übermitteln lassen – und notfalls rechtzeitig Hilfe organisieren. Das Medizintechnikunternehmen Biotronik bietet solche Systeme für zu Hause an.

• Roboter können durch integrierte Elektronik inzwischen Hand in Hand mit Menschen arbeiten. Die Firma Bosch ist hier Pionier. Durch eine spezielle Sensorhaut erkennt der Roboter, wenn sich jemand annähert und bremst seine Bewegung entsprechend ab. Die britische Firma Engineered Arts achtet zudem auf soziale Integrität und hat einen Roboter entwickelt, der in peinlichen Situationen vor Scham rot wird.

• Ein großes Anwendungsfeld besteht in der Industrie, wo Produktionsanlagen mit Embedded Systems und Smart Sensors ausgestattet werden. Die Maschinen sind sowohl untereinander als auch mit dem Umfeld vernetzt. Noch bevor eine Maschine ausfällt, kann anhand eingebauter Vibrations- oder Temperatursensoren eine Schwachstelle erkannt werden. Dieses sogenannte Condition Monitoring verhindert plötzliche Stillstände und ermöglicht geplante Wartungen an Randzeiten, wo die benötigten Ersatzteile bereits vor Ort sind. Ein entscheidender Mehrwert durch die moderne Digitaltechnik und eines der Schlüsselkonzepte der Industrie 4.0.
  
  Beispiele sind die "Brilliant Factory"-Initiative von General Electric oder die Aufzüge der Firma Thyssen, die über Sensoren verfügen und bei Problemen nicht nur automatisch Wartungen veranlassen, sondern auch das Fahrverhalten der Gäste analysieren und die Verfügbarkeit und den Energieverbrauch optimieren.

Welche Jobs Ihnen mit dem Studium "Embedded Systems Design" offen stehen, sehen Sie gleich hier im Berufsbild.