Vernetzte Dinge alleine, schaffen noch keinen Mehrwert, dazu braucht es zusätzlich Sensoren. Erst der Sensor macht den Behälter «smart», so dass er seinen Füllstand melden kann, die Maschine ihren Wartungsbedarf, der Stromzähler den Energieverbrauch. Smarte Apps und Analysetools analysieren und werten die überlieferten Rohdaten aus und das wiederum erlaubt es, Prozesse nicht nur zu überwachen, sondern auch zu optimieren mit dem Ziel, Produktivität, Effizienz und Rentabilität zu steigern.

Die hohen Ansprüche, die das Internet der Dinge an Sensoren und die dahinterliegende Elektronik stellt, hat die Fachhochschule Nordwestschweiz dazu gebracht, ein Institut für Sensorik und Elektronik zu gründen.

Die rund 40  Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Instituts entwickeln kundenspezifische Sensoren, Messsysteme und anwendungsspezifische Elektronik. Dank Zusammenarbeit mit der lokalen Industrie kann das neue Institut konkrete Projekte umsetzen und neueste Entwicklungen in die Schweizer Wirtschaft integrieren. Auch der Nachwuchs profitiert: Studierende werden im Rahmen von Studierendenprojekten aktiv in die Forschung eingebunden.

Fünf Fragen an Prof. Dr. Gerd Simons, Leiter des Instituts für Sensorik und Elektronik der Hochschule für Technik FHNW

Welche neuen Anforderungen stellt das Internet der Dinge an Sensoren?
Man verbindet heute Sensoren mit vielen Dingen, die früher keine Sensoren hatten. Für solche ganz neue Anwendungen braucht es unter Umständen auch neuartige Sensoren. Solche zum Beispiel, die nicht nur etwas in einer Maschine überwachen können, sondern auch etwas über die Umwelt in Erfahrung bringen, über Menschen, Tier oder auch über Pflanzen – solche Anfragen, wo es um die Optimierung von Ernteerträgen ging, haben wir auch schon gehabt. Eine weitere neue Anforderung ist, dass man die Daten, die die Sensoren sammeln, einfach weiterverarbeiten kann. Darum geht es beim Internet of Things: Die erfassten Daten bleiben nicht beim Sensor, also nicht bei einer lokalen Steuerung, sondern stehen in einer Cloud-Lösung oder sonstwo zur Verfügung. Und schliesslich ist die Grösse der Sensoren ein Thema und sehr wichtig ist auch der Energiebedarf: IoT setzt kleine Sensoren voraus, die wenig Leistung benötigen, und möglichst günstig sind.

Warum ist die FHNW für diese neue vernetzte Welt gerüstet?
Das Institut für Sensorik und Elektronik ist ein Zusammenschluss zweier Bereiche der FHNW. Da ist einerseits die Mikroelektronik, die über grosse Erfahrungen bei der Entwicklung der Komponenten verfügt, also etwa integrierte und spezialisierte Schaltungen, die IoT-Sensoren benötigen. Der andere Bereich ist die der sogenannten Aerosol-Messtechnik, in der die FHNW über mehrere Jahrzehnte grosse Kompetenzen aufgebaut hat. Es geht dort darum, kleinste Partikel zu messen, zum Beispiel Feinstaub. Diese Spezialisierung ist für Anwendungen, bei denen es um die Vermessung der Umwelt geht, ausgesprochen wertvoll.

Das Zusammenführen dieser Kompetenzbereiche erlaubt es uns nun, uns in Sensor- und Schnittstellenfragen weiterzuentwickeln. Wir haben zurzeit auch einige Stellen ausgeschrieben und suchen die guten Leute aus Elektronik, Elektro- oder Mikrotechnik, Informatik und Physik.

Können Schweizer Unternehmen und insbesondere KMU, die IoT-Projekte lancieren möchten, sich ohne Weiteres ans Institut für Sensorik und Elektronik wenden?
Natürlich. Wenn eine Firma auf uns zukommt, gibt es verschiedenste Möglichkeiten der Zusammenarbeit. Am häufigsten läuft so ein Projekt mit einem KMU über Innosuisse. Die Kosten, die wir als Fachhochschule haben, werden dann zum grössten Teil vom Bund getragen, während das KMU für seine eigenen und 10 Prozent unserer Kosten aufkommen muss. Für Unternehmen lohnt sich dieses Arrangement aber sehr, insbesondere bei Projekten, die sie allein nicht angehen würden. Eine Garantie, ein solches über Innosuisse finanziertes Projekt mit uns lancieren zu können, gibt es nicht: Es muss dafür ein Antrag gestellt werden. Zudem gibt es den Innovationsscheck von Innosuisse, der es erlaubt, die Umsetzbarkeit einer Idee zu prüfen und dafür Forschungsleistungen von bis zu 15‘000 Franken in Anspruch zu nehmen.

Können Sie ein konkretes Beispiel für ein IoT-Projekt geben, an dem das Institut massgeblich beteiligt war?

Für ein Projekt, bei dem es darum ging, die Sicherheit der Luftfahrt zu erhöhen, hat die Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW einen Sensor entwickelt, der Vulkanasche erkennt und von Wolkentröpfchen oder Eiskristallen unterscheiden kann. Vulkanasche kann Triebwerke und wichtige Sensorsysteme von Flugzeugen beschädigen. Das ist keine leichte Aufgabe: Eine Aschewolke ist schwer von einer normalen Regenwolke zu unterscheiden, besonders dann, wenn sich die beiden Wolkentypen vermischt haben. Herkömmliche Sensoren sind dazu nicht in der Lage.

In Zukunft soll der «Dual Wavelength volcanic Ash Sensor» oder DUWAS auch bei kommerziellen Flügen zum Einsatz kommen (Foto: FHNW)

Hat die Schweiz Ihrer Einschätzung nach das Zeug zu einem IoT-Land?

Es gibt in der Schweiz zurzeit wirklich sehr viele Start-up-Firmen im Bereich IoT, die neue Ideen haben und sie auch umsetzen. Nicht alle sind erfolgreich, aber da tut sich einiges und das ist sehr erfreulich. Im Bereich Sensorik generell sind wir in der Schweiz sehr gut aufgestellt. Auffallend ist, dass das meiste das in der Schweiz im Bereich IoT gemacht wird, einen Bezug zur Hardware hat, weniger mit Software. Das hat vielleicht mit den traditionellen Stärken unseres Landes zu tun und ist bestimmt nicht nur ein Nachteil: im Bereich Software und Cloud tummeln sich schon viele zum Teil auch sehr grosse Player, da tut man vielleicht ganz gut daran, sich klar zu differenzieren.

Die Fragen stellte Christine D'Anna-Huber