Die Digitalisierung verändert die Wirtschaft tiefgreifend. Unternehmen aller Größen und Branchen stehen vor der Herausforderung, ihre Prozesse, Produkte und Geschäftsmodelle neu zu denken. Künstliche Intelligenz (KI) und Edge Computing gehören dabei zu den Schlüsseltechnologien, mit denen sich dieser Wandel nicht nur ermöglichen, sondern aktiv gestalten lässt. Sie eröffnen neue Perspektiven für Effizienz, Nachhaltigkeit und Innovationen – insbesondere für kleine und mittlere Unternehmen (KMU), die oft hochspezialisiert und flexibel agieren müssen, obwohl sie nur über begrenzte Ressourcen verfügen.
KI-gestützte Systeme können große Datenmengen analysieren, zukünftige Trends oder Ereignisse vorhersagen, Prozesse automatisieren und Entscheidungen unterstützen – sei es in der Produktionssteuerung, der Energieoptimierung oder der Pflegeplanung. Edge Computing ergänzt diese Möglichkeiten, indem es die Datenverarbeitung näher an die Datenquelle bringt: direkt an das Gerät, in die Maschine oder auf den Sensor. Hierdurch sinken die Latenzzeiten, die Ausfallsicherheit nimmt zu und eine datenschutzkonforme Verarbeitung sensibler Informationen wird möglich – ein entscheidender Vorteil für viele mittelständische Betriebe. Zudem können datenbasierte Anwendungen schneller und zuverlässiger bereitgestellt werden. Für den Mittelstand bedeutet das: mehr Kontrolle über die eigenen Daten, geringere Abhängigkeit von großen Plattformanbietern und neue Chancen für innovative Produkte und Dienstleistungen.
Daten als Wirtschaftsgut: Das Technologieprogramm „Edge Datenwirtschaft“
Jetzt rückt verstärkt die Datenwirtschaft in den Fokus – ein Konzept, das Daten als eigenständiges Wirtschaftsgut begreift. Unternehmen nutzen Daten nicht nur zur internen Optimierung, sondern teilen und handeln sie zunehmend im Rahmen neuer Geschäftsmodelle. Die Kombination aus KI und Edge Computing schafft dabei die Grundlage für eine dezentrale, effiziente und souveräne Nutzung dieser Ressource.
Um die Potenziale gezielt zu fördern, wurde 2022 das Technologieprogramm „Edge Datenwirtschaft“ ins Leben gerufen. Mit einem Fördervolumen von 30 Millionen Euro unterstützt das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) die Entwicklung und Erprobung von Edge-Technologien für neue Einsatzszenarien, in denen sich die Vorteile der dezentralen Datenverarbeitung mit den Möglichkeiten der Datenwirtschaft verbinden.
Im Fokus stehen praxisnahe Lösungen, die insbesondere dem Mittelstand zugutekommen. Die zehn geförderten Projekte decken ein breites Spektrum an Branchen ab – von der industriellen Fertigung über die Lebensmittellogistik, Smart Living und Pflege bis hin zur Energie- beziehungsweise Wasserwirtschaft. Sie zeigen, wie vielfältig die Einsatzmöglichkeiten sind und wie stark die Technologie zur Zukunftsfähigkeit der deutschen Unternehmen beitragen kann.
Pflegerelevante Informationen in Echtzeit für mehr Entlastung in der ambulanten Versorgung
Eine zentrale Herausforderung unserer Gesellschaft adressiert das Projekt CAREFUL-EDGE-X: den steigenden Bedarf in der ambulanten Pflege bei gleichzeitigem Fachkräftemangel. Mithilfe von Sensoren im Pflegebett und eines Pflegeroboters werden Vitalparameter wie Daten zu Puls und Atemfrequenz kontaktlos erfasst und durch hintereinandergeschaltete Edge-Kommunikationsknoten lokal verarbeitet. Dabei werden sie datenschutzkonform zu pflegerelevanten Informationen zusammengeführt, die in Echtzeit in eine Pflegedokumentationssoftware eingespeist werden. So bleibt der Datenschutz gewahrt, während die Dokumentation automatisiert wird.
Die kontinuierliche Erfassung ermöglicht es, Trends und Veränderungen im Gesundheitszustand des oder der Pflegebedürftigen genau zu überwachen bzw. früh festzustellen. Das ist besonders wichtig für Pflegekräfte, die in der Zeitarbeit tätig sind und möglicherweise nicht mit den individuellen Gesundheitsverläufen vertraut sind. Perspektivisch wird dadurch mehr Sicherheit in die Pflege kommen.
Heizenergie effizient und datenschutzkonform steuern
Nicht nur in der Pflege, auch beim Wohnen sind praktische Lösungen gefragt: Steigende Energiekosten und gesetzliche Klimaziele setzen die Wohnungswirtschaft zunehmend unter Druck. Klassische Sanierungsmaßnahmen reichen in Wohnanlagen nicht aus, um CO₂-Emissionen nachhaltig zu senken. Das Projekt SECAI arbeitet deshalb an einem System, das Sensordaten aus Wohnungen mit externen Quellen wie Wetterdaten kombiniert. So lässt sich der Heizbedarf individuell analysieren und der Energieverbrauch für das gesamte Gebäude optimieren.
Ein zentrales Merkmal ist die datenschutzkonforme Verarbeitung: Durch Nutzung von Edge-Technologie bleiben die Daten sozusagen in der Wohnung und werden lokal ausgewertet. Mietende behalten die Kontrolle über ihre Daten, während Vermietende durch optimierte Heizprozesse Kosten und Emissionen senken können. Der Retrofit-Ansatz eignet sich für Bestands- und Neubauten und liefert wichtige Impulse für eine klimafreundliche Wohnungswirtschaft.
Intelligentes Abwassermanagement als Antwort auf den Klimawandel
Zwei Projekte aus der Wasserwirtschaft haben an innovativen Lösungen gearbeitet, um den von hohen Auflagen, steigenden Kosten und Fachkräftemangel bedrängten kommunalen Wasserversorgern zu helfen. Beim ersten Beispiel geht es um den wachsenden Druck, Abwassersysteme gegen Extremwetter zu wappnen. Der Klimawandel bringt mehr Starkregen und neue EU-Vorgaben verlangen ein intelligentes Wassermanagement zum Schutz von Umwelt und Gesundheit. Das Projekt RIWWER zeigt, wie sich diese Anforderungen mit Hilfe digitaler Technologien erfüllen lassen.
Über Sensoren in Kanalsystemen und Regenbecken, deren Daten direkt „on the edge“ verarbeitet werden, entstehen Echtzeitinformationen, die nicht nur zur Steuerung genutzt werden, sondern auch als Trainingsdaten für KI-Modelle dienen. Diese kombinieren Systemdaten mit Wetterprognosen und ermöglichen dadurch eine vorausschauende Kanalnetzsteuerung. Eines ist schon deutlich geworden: Die große Herausforderung besteht darin, die sehr detaillierten vorliegenden Kanalpläne in die erforderlichen vereinfachten, logischen Pläne umzusetzen. Dafür müssen die Kommunen die Digitalisierung unbedingt vorantreiben.
KI-gestützte Ferninspektion spart Ressourcen
Ein weiteres Problem der Wasserbetriebe: Viele Anlagen liegen abgelegen, die Zahl der Fachkräfte sinkt, Umweltauflagen steigen. Kontrollfahrten kosten Zeit, Personal und verursachen CO₂ – oft nur, um festzustellen, dass alles in Ordnung ist. ARIKI setzt hier an und entwickelt ein System zur automatisierten Ferninspektion wasserwirtschaftlicher Anlagen.
Intelligente Kamerasysteme analysieren Bilddaten mit Hilfe von Edge Computing direkt vor Ort. Die KI erkennt dabei relevante Veränderungen wie ungewöhnliche Wasserstände, Ablagerungen oder strukturelle Schäden und meldet sie. Statt unkommentierten Bildern gibt es priorisierte, handlungsrelevante Hinweise – samt Einschätzung der Dringlichkeit. Dadurch lassen sich Einsatzpläne dynamisch anpassen: weniger Routinefahrten, mehr gezielte Inspektionen. Erste Schätzungen zeigen, dass Kommunen jährlich mehrere Tausend Euro einsparen könnten – durch weniger Treibstoff, geringeren Personaleinsatz und frühzeitig vermiedene Reparaturen.
Forschungsprojekte geben ihre Expertise weiter
Die Erfahrungen, die die Partner aus Wirtschaft und Forschung im Rahmen ihrer Projektarbeit gemacht haben, sind in drei praxisnahe Publikationen geflossen. Weitere sollen folgen. Die Publikationen helfen mittelständischen Unternehmen bei der Einführung und Bewertung von Edge-Cloud-Technologien:
- Die Orientierungshilfe „Bewertung von Edge-Cloud-Systemen“ bietet ein praxisnahes Vorgehensmodell mit Handlungsempfehlungen. Sie beschreibt, wie Edge-Cloud-Systeme sinnvoll kombiniert werden können, um Anforderungen wie geringe Latenz, Datenschutz und ökologische Nachhaltigkeit zu erfüllen. Im Mittelpunkt stehen konkrete Bewertungskriterien, Metriken und Instrumente, die helfen, Edge-Cloud-Systeme im jeweiligen Anwendungskontext systematisch zu analysieren.
- Der Leitfaden „Edge-FinOps“ führt Unternehmen in das Kostenmanagement von Edge-Cloud-Systemen ein. Er erklärt die Notwendigkeit von Edge-FinOps angesichts der steigenden Komplexität und stellt eine Erweiterung der etablierten FinOps-Praxis vor. Der Leitfaden bietet eine Checkliste zur Analyse der Kostenstruktur und ein vierstufiges Vorgehensmodell für die praktische Anwendung von Edge-FinOps.
- Und der Leitfaden „Dateninfrastrukturen für Datenökosysteme“ schließlich unterstützt Unternehmen dabei, geeignete Dateninfrastrukturen für Datenökosysteme zu schaffen. Als zentrales Hilfsmittel bietet er einen umfassenden Kriterienkatalog zur Evaluation von Designoptionen und erläutert die Entscheidungsfaktoren für Dateninfrastrukturen.
Praxisnahe Anwendungen sind auf andere Branchen übertragbar
So unterschiedlich die Herausforderungen auch sind, an denen die zehn Projekte aus dem Programm „Edge Datenwirtschaft“ arbeiten: Sie alle haben anwendungsorientierte Lösungen entwickelt, die nicht nur für ihren Bereich wegweisend, sondern branchenübergreifend adaptierbar sind. Die Ergebnisse, die dadurch in den letzten drei Jahren entstanden sind, kommen vor allem den Unternehmen zugute, die über keine eigene Forschungs- und Entwicklungsabteilung verfügen.
Mehr Informationen zum Programm „Edge Datenwirtschaft“ und den genannten Publikationen erhalten Sie unter:
„Zukunft IT & KI“ erschienen. Das vollständige Journal können Sie sich hier kostenlos herunterladen: