Weichkäse mit Web-Anschluss

Gerrit Kahl öffnet den Kühlschrank, nimmt die Tiefkühl-Salami-Pizza heraus und schließt die Tür, in der ein briefpapiergroßer Monitor eingelassen ist. Eine Warnung erscheint: „Achtung, dieses Produkt enthält Gluten. Der Verzehr kann eine allergische Reaktion hervorrufen.“ Dann noch ein Hinweis: „Es wird empfohlen, das Produkt auf mittlerer Stufe 16 Minuten bei 200 Grad Celsius zu erhitzen.“ Und der Kühlschrank weiß noch mehr. Auf dem Display in der Kühlschranktür sind zu sehen: zweimal Joghurt, einmal Frischkäse, einmal Gouda, einmal Salami. Von jedem Produkt kennt der Kühlschrank das Mindesthaltbarkeitsdatum. Und er zeigt an, wie viele Tage es noch haltbar ist. Der Joghurt sollte morgen gegessen werden.

Wir befinden uns auf einem Rundgang in einem kleinen Supermarkt in der Zentrale der Globus-Kette in Sankt Wendel – einer Stadt mit rund 30 000 Einwohnern in der Nähe von Saarbrücken. Man würde nicht vermuten, dass hier der Supermarkt der Zukunft entwickelt wird. Innovative Retail Laboratory (IRL, Innovatives Einzelhandelslabor) ist der offizielle Name. Dahinter verbirgt sich ein Laden, in dem es keine Kunden gibt und keine Menschen, die Regale einräumen. Auch die Tiefkühltruhe kühlt nicht und die Verpackung der Salami-Pizza ist leer, genauso der Joghurt-Becher. Dafür gibt es hier mehrere Computer, zwei Flachbildfernseher und diverse Laptops. An der Decke hängt ein Beamer. Hier wird geforscht. Aber: Das IRL ist als Supermarkt zu erkennen. Man könnte hier normal einkaufen, wenn denn die Kunststoff-Kiwis echte Kiwis wären.

Das IRL ist der Arbeitsplatz von Antonio Krüger, Professor am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz in Saarbrücken und mehreren wissenschaftlichen Mitarbeitern – darunter Gerrit Kahl. Die Forscher sind Teil einer wissenschaftlichen Community, die sich mit dem etwas unübersichtlichen Forschungsbereich „Internet der Dinge“ beschäftigt. Was alles zum Internet der Dinge gehört, weiß niemand so genau. Aber es wird kommen, da sind sich die meisten Wissenschaftler einig, die sich damit befassen. „Inzwischen diskutieren wir nur noch, wann es kommt“, sagt Michael ten Hompel, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Materialfluss und Logistik (IML) in Dortmund. Die Idee: Nicht nur Menschen reden über das Internet miteinander, sondern auch Produkte, Geräte und Maschinen. Wer genau verstehen will, was das Internet der Dinge ist, sollte den Test-Supermarkt in Sankt Wendel besuchen. Hier kann er es auf einer Einkaufstour selbst erleben.

Der Wagen weiss, was fehlt

Los geht’s am Haushaltskühlschrank. Der gehört zwar eigentlich nicht zu einem Supermarkt, ist aber der Vollständigkeit halber trotzdem hier. „Was möchten Sie einkaufen?“, fragt Gerrit Kahl. Die Entscheidung fällt auf die Salami-Pizza, eine Packung Müsli und eine Flasche Rotwein. Kahl berührt den Bildschirm in der Kühlschranktür und zieht die Produkte aus dem digitalen Globus-Einkaufskatalog mit dem Finger auf eine elektronische Einkaufsliste. „Jetzt noch speichern – und fertig“, sagt der Forscher.

Weiter geht es mit dem Einkaufswagen. Der sieht recht normal aus. Doch an ihm ist, wie in der Kühlschranktür, ein Monitor montiert, genauer: ein Touch-Screen. Rechts daneben befindet sich ein Fingerabdruck-Scanner, wie man ihn von modernen Notebooks kennt. Gerrit Kahl legt einen Finger auf den Scanner. Und plötzlich erscheint auf dem Display am Einkaufswagen die Einkaufsliste, die Kahl am Kühlschrank zusammengestellt hat. Wie geht das?

Der Trick: Der Einkaufswagen ist über die Funktechnologie Wireless LAN (WLAN) mit dem Internet verbunden. Da Gerrit Kahl sich mit seinem Fingerabdruck angemeldet hat, kann der Wagen seine Einkaufsliste aus dem Internet abrufen. Sie wurde vorher vom Kühlschrank, der auch ans Internet angeschlossen ist, auf einem Server gespeichert. Nun beginnt die Tour durch den Supermarkt – mit Navigationssystem. Denn der Einkaufswagen kennt nicht nur die Liste der nötigen Besorgungen, er weiß auch, wo welche Produkte im Markt stehen und welcher Weg dorthin der schnellste ist. Jeder, der im Supermarkt schon einmal ein Produkt gesucht und es erst nach langem Irrweg – oder überhaupt nicht – gefunden hat, wird diese Funktion zu schätzen wissen.

Doch woher weiß der Einkaufswagen, wo er gerade ist? Dafür kommt die Technologie zum Einsatz, die für das Internet der Dinge die wichtigste überhaupt ist: RFID. Das steht für Radio Frequency Identification und ermöglicht die Identifizierung und Lokalisierung von Gegenständen durch Funkwellen. Das Prinzip: Ein Transponder, RFID-Tag oder schlicht Funketikett genannt, befindet sich am Gegenstand. Ein Lesegerät kann das Tag auslesen, auf dem etwa eine Seriennummer gespeichert ist. Dieses Prinzip verfolgt auch der Strichcode, der von einem Scanner an der Supermarktkasse erkannt wird. Der Vorteil der RFID-Technik ist, dass das Lesegerät das RFID-Tag ohne Sichtkontakt auslesen kann.

Zu schwere maschinen

Einige Bibliotheken nutzen diese Technik bereits: So können zehn Bücher per Funk auf einmal verbucht werden, ohne dass jedes einzeln über einen Scanner gezogen werden muss. Auch das Düsseldorfer Handelsunternehmen Metro, zu dem etwa Rewe und Kaufhof gehören, hat Paletten im Einsatz, die – mit RFID ausgestattet – schneller ins Warensystem gebucht werden können, als es früher per Hand möglich war.

Fraunhofer-Forscher ten Hompel schätzt, dass bereits rund 3500 verschiedene RFID-Anwendungen existieren. Man muss jedoch unterscheiden: Es gibt die passive RFID-Technik, bei der die Tags keine eigene Stromquelle besitzen. Und es gibt aktive Tags, die mit Strom versorgt werden und daher Daten erheben, speichern und im besten Fall sogar verarbeiten können. Im Supermarkt in Sankt Wendel sind Dutzende passiver Tags im Boden eingelassen. Ein Lesegerät am Einkaufswagen erkennt sie und weiß so, wo der Wagen gerade ist. Das funktioniert zurzeit nicht einwandfrei, weil die Firma, die den Boden verlegt hat, mit schweren Maschinen angerückt ist – zu schwer für die RFID-Tags, die schon verbaut waren. Viele gingen unter dem Gewicht der Baugeräte kaputt. Für die Erneuerung müsste der PVC-Boden wieder herausgerissen werden – eine für die Zukunft hilfreiche Erkenntnis.

Schoko oder Banane?

Das Lesegerät am Einkaufswagen kann aber noch mehr: Es kann die Produkte erkennen, die sich in dem rollenden Korb befinden. Denn auch jedes Produkt ist mit einem RFID-Etikett versehen. Der Bildschirm am Wagen kann dadurch die Einkaufsliste ständig aktualisieren und immer das Produkt an erster Stelle anzeigen, das am nächsten zur momentanen Position im Regal platziert ist. Die Einkaufstour führt uns zum Müsli. Der Wagen zeigt nicht nur den schnellsten Weg zum richtigen Regal. Der Beamer an der Decke des Supermarkts projiziert auch einen Pfeil an die Stelle des Regals, an der das Müsli steht – zusammen mit dem Wort „Müsli“. Der Beamer übrigens ist eine eigene Dissertation wert, was zeigt, wie vielseitig die Forschungsarbeit rund ums Internet der Dinge ist. Ein Doktorand will unter anderem herausfinden, welches Bild der Beamer auf das Regal werfen muss, damit der Text gut lesbar und nicht verzerrt ist. Denn der bewegliche Beamer, der in alle Richtungen des Supermarkts ein Bild projizieren kann – und muss –, soll schließlich dem Kunden den Standort aller Produkte anzeigen – und das aus verschiedenen Winkeln.

Am Müsli-Regal angekommen stellt sich die Frage: Schoko oder Banane? „Schauen Sie doch erstmal, was drin ist“, sagt Gerrit Kahl. Nimmt man das Schoko-Müsli aus dem Regal, erscheint auf dem Flachbildschirm, der daran montiert ist, eine Tabelle. Sie zeigt den Fett- und Proteingehalt an, außerdem das Haltbarkeitsdatum und den Preis. Man vermutet richtig: Das Regal ist mit einem RFID-Lesegerät ausgerüstet und erkennt, wenn ein Produkt herausgenommen wird. Auch ein Vergleich zwischen Schoko- und Bananen-Müsli ist möglich.

Wem diese Informationen nicht reichen, der kann an einem separaten Bildschirm mehr erfahren. Auf dem Monitor ist als Überschrift der Begriff „SemProM“ zu lesen – für „Semantic Product Memory“, auf Deutsch etwa: semantisches Produktgedächtnis. Der Begriff „semantisch“ bezieht sich darauf, dass Dienste, die das Gedächtnis etwa einer Tiefkühl-Torte, eines verpackten rohen Steaks oder eines Stücks Weichkäse auslesen, die Bedeutung der Werte verstehen können. Das heißt zum Beispiel: Ein Wein ist bei zwölf Grad Celsius richtig gelagert, eine Tiefkühlpizza dagegen nicht. Die Temperaturangabe allein ist für das Lager also nutzlos. Das Depot muss auch wissen, was die Angabe für die Produkte bedeutet.

Das funktioniert für die Produkte aus dem Supermarkt zwar noch nicht, doch die Idee gibt es schon. Wenn die Salami-Tiefkühlpizza mit einem solchen Gedächtnis ausgestattet wäre, könnte der Kunde über die Pizza zum Beispiel Folgendes erfahren: hergestellt in München, verpackt am 24. November 2009, bis zum 3. Dezember im Lager Garching, dann von Garching nach Ingolstadt transportiert, seit dem 4. Dezember im Supermarkt, die Temperatur lag immer unter minus 18 Grad Celsius, die Salami stammt aus Augsburg, der CO2-Ausstoß für Produktion und Transport dieser Pizza beträgt insgesamt 324 Gramm.

Vorsicht Wein: Nicht schütteln!

Das Ziel eines Produktgedächtnisses ist nichts Geringeres als die totale Transparenz eines jeden Produkts. Der Kunde soll den Produktions- und Transportweg sowie den Zustand der Ware nachvollziehen können. Ein Produktgedächtnis hat aber nicht nur für den Kunden Vorteile. „Die Industrie kann so Fehler in der Prozesskette einfacher und schneller erkennen“, sagt IRL-Leiter Antonio Krüger. Für das Produktgedächtnis reichen die passiven RFID-Tags allerdings nicht aus. Sie können keine Daten erheben und speichern. Anders die aktiven Funketiketten: Sie sind mit Sensoren verbunden und können somit Daten sammeln – etwa die aktuelle Temperatur der Ware, die Luftfeuchtigkeit der Umgebung, den Luftdruck, Erschütterungen und die Lichtintensität – eigentlich alles, was Sensoren messen können. Welche Daten gespeichert werden, hängt vom Produkt ab. Für die Tiefkühlpizza ist die Temperatur wichtig, die Lichtintensität dagegen nicht. Ein guter Rotwein sollte nicht zu sehr geschüttelt werden, Olivenöl verliert bei zu viel Lichteinfall an Qualität. „Es ist ein klarer Trend von der reinen Identifikation hin zur Speicherung von mehr Informationen im RFID-Tag erkennbar“, sagt Michael ten Hompel. Das Forschungsprojekt, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert wird, heißt „semantisches Produktgedächtnis“.

Der Supermarkt in Sankt Wendel macht das Internet der Dinge eindrucksvoll sichtbar, weil jeder einen Supermarkt kennt und viele neue Entwicklungen schon funktionieren. Bevor man sich allerdings durch den Laden um die Ecke von einem Einkaufswagen navigieren lassen kann, wird das Internet der Dinge in der Logistik Einzug halten. „Denn Kundenwünsche werden immer individueller, und Produkte sollen möglichst schon morgen lieferbar sein“, sagt ten Hompel.

Der Fraunhofer-Forscher beschreibt die Problematik, die einen Paradigmenwechsel in der Logistik notwendig macht, so: Wenn die immer gleichen Produkte vom immer gleichen Ort zum immer gleichen Ziel gelangen sollen, ist es einfach, das zu organisieren – zum Beispiel mit einem Förderband, das von A nach B läuft. Doch dieser „logistische Sozialismus“ ist laut ten Hompel ein Auslaufmodell: „Wenn heute in einem System Millionen von Büchern und Tonträgern mit individueller Verpackung, Grußtext und beigelegten Werbeartikeln kommissioniert werden und über dasselbe System im nächsten Moment Elektroartikel oder Fahrräder laufen, dann stoßen wir an die Grenzen konventioneller Methoden.“

Produktion nach Kundenwunsch

In einer Übersichtsstudie „Internet der Dinge“ des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI), herausgegeben im März 2009, wird zudem die zunehmende „On-Demand“-Produktion genannt, die eine flexiblere Logistik notwendig macht: „Eine steigende Zahl von Gütern wird erst als Reaktion auf Kundenaufträge produziert und ‚ just-in-time‘ zur Verfügung gestellt.“ Deshalb ist eine individuelle, aber trotzdem effiziente Logistik unabdingbar. Das Problem: Individualität und Effizienz schließen sich eigentlich aus.

Ein modernes, auf dem Internet der Dinge basierendes Logistikzentrum, das viele verschiedene Produkte an diverse Orte verteilen kann, aber gleichzeitig vollautomatisch und effizient arbeitet, soll Ende 2010 am IML in Dortmund in der Praxis entwickelt werden: In einer 65 Meter langen Halle kurven dann 50 fahrerlose Transportfahrzeuge wild umher. Die Pakete, die transportiert werden sollen, sind mit RFID-Tags versehen. Darauf ist gespeichert, wohin das Paket (oder die Tiefkühlpizza) soll. Auch die Transport-Fahrzeuge werden über RFID-Technik verfügen. So kann alles mit allem kommunizieren. Das Paket sagt dem Fahrzeug, wohin es muss, und das Vehikel sucht sich den schnellsten Weg dorthin. Die Fahrzeuge kommunizieren auch untereinander und tauschen vielleicht Ladung aus, weil das die effizienteste Vorgehensweise ist.

Michael ten Hompels Vision geht noch weiter: Alle Bestellungen werden via Internet erfolgen und ohne Umweg von intelligenten Distributionssystemen verarbeitet. Die Kunden werden über das Internet unmittelbar mit dem Logistikzentrum kommunizieren und Einblick in Lagerbestand, Auslastung und voraussichtliche Lieferzeit bekommen. Es wird kaum noch konventionelle Fördertechnik wie Fließbänder geben. Die Logistik der Zukunft wird keine Umwege mehr gehen. Intelligente Ladungsträger erfüllen in einer serviceorientierten Umgebung autonom und in Interaktion mit den Menschen ihre eingeprägte Mission.

Bezahlen in fünf Sekunden

Zurück nach Sankt Wendel. Der Einkauf im Hightech-Supermarkt ist fast beendet. Noch schnell die Flasche Rotwein eingeladen, dann ab zur Kasse. Moment mal, kein Förderband? Keine Kassiererin? Nein, bloß ein elektronisches Tor, durch das man samt Einkaufswagen geht und das man an vielen Kaufhausausgängen als Diebstahlsicherung findet. Zwei RFID-Antennen lesen die Produkte im Einkaufswagen aus. Was heute per Hand gemacht wird – das Einscannen jedes Produkts – dauert hier für den kompletten Einkaufswagen keine fünf Sekunden. Bezahlt wird am Automaten in bar (er gibt auch Wechselgeld) oder mit der EC-Karte – fertig. Das ging schnell.

So praktisch und effizient diese neue Einkaufswelt daherkommt – sie hat auch ihre Schattenseiten. Sollen die Verbraucher die Technik künftig nutzen, gilt es zuvor datenschutzrechtliche Bedenken auszuräumen, die RFID-Gegner vorbringen. So hat der Bielefelder Verein zur Förderung des öffentlichen bewegten und unbewegten Datenverkehrs (FoeBuD) schon 2003 mögliche Szenarien entworfen. Ein Beispiel: Der fiktive Kunde Lars kauft einen intelligenten Kühlschrank, der weiß, was er geladen hat und welcher Joghurt am Verfallsdatum ist. Über das Internet kann der Kühlschrank selbstständig nachbestellen oder einen digitalen Einkaufszettel zum Supermarkt senden. Bald erhält Lars von seiner Krankenkasse einen Brief. Sein Speiseplan weise zu viel Farb- und Konservierungsstoffe auf. Wenn er seine Ernährung nicht umstelle, werde sein Versicherungsbeitrag erhöht.

Im Internet der Dinge – hier: in der Ausgestaltung eines Supermarkts – werden massiv Daten erhoben. Es wird gespeichert, wann wer welche Produkte gekauft hat. Zumindest ist das möglich, wenn jemand die Vorteile des Einkaufs mit persönlicher Anmeldung nutzen will. Die Datenspeicherung an sich ist kein Problem. Sie kann aber zum Problem werden, wenn die Daten weiterverwendet werden.

So könnte der Supermarkt auf dem Kühlschrank-Display oder am Einkaufswagen Werbung einblenden, die an die individuellen Wünsche des Kunden angepasst ist. Das System weiß ja, welcher Kunde welche Produkte bevorzugt. Für manche mag das komfortabel sein („dann sehe ich nur noch das, was mich interessiert“). Für andere ist es ein Eingriff in die persönliche Freiheit.

Auch ein anderes Szenario ist denkbar: Wenn jedes Kleidungsstück mit einem RFID-Etikett versehen ist, könnte ein Arbeitgeber jederzeit nachverfolgen, wo sich seine Mitarbeiter aufhalten. Ist ein Angestellter zu oft in der Kaffeeküche, wird er abgemahnt. Es droht nicht nur der gläserne Kunde, sondern auch der gläserne Mensch. Wenn persönliche Daten gespeichert werden, besteht stets die Gefahr, dass man sie missbraucht.

Die Daten bleiben unter Verschluss

Doch Michael ten Hompel entgegnet: „Die beschriebenen Szenarien sind zwar in Teilen theoretisch möglich, würden aber klar gegen das Gesetz verstoßen. Denn die Weitergabe von Daten an Dritte ist nur nach ausdrücklicher schriftlicher Einwilligung des Betroffenen möglich. Der Eindruck, der mit den Szenarien erweckt wird, ist deswegen ganz und gar falsch und unterstellt Industrie und Handel, sie würden strafbares Handeln planen.“ Die Hauptforderung des FoeBuD lautet aber auch gar nicht, die RFID-Technik abzuschaffen, sondern der Verein pocht nur auf eine kontrollierte Implementierung. Ein Gremium sollte eingerichtet werden, „das Regeln und Gesetze zur gesellschafts- und demokratieverträglichen Einführung der RFID-Technologie entwickelt“. Dem Gremium sollten Daten-, Verbraucher- und Umweltschützer (wegen des Elektrosmogs) sowie Arbeitnehmervertreter und Bürgerrechtler angehören. Außerdem müsse der Handel das Gremium finanzieren, weil er von RFID profitiere. IRL-Chef Antonio Krüger versteht die Bedenken. „Es ist notwendig, die Informationstechnologie so zu gestalten, dass datenschutzrechtliche Aspekte durch die Software berücksichtigt werden“, sagt er. „So sollte jeder Benutzer in der Lage sein, zu inspizieren, welche Daten über ihn gesammelt wurden – und er sollte sie auch löschen können.“

Wann rüstet die Globus-Supermarkt-Kette ihre Märkte mit der RFID-Technik auf? „In den nächsten zwei, drei Jahren wird erst mal nichts passieren“, sagt Franz Herter, Leiter der IT der SB-Warenhäuser. „Was in 15 Jahren ist? Wer weiß das schon.“ Globus sieht das Innovative Retail Laboratory zwar als „ praxisnahe Forschung, die wir interessiert verfolgen“, plant aber zurzeit keine konkrete Umsetzung von Entwicklungen. Es ist vor allem eine Kostenfrage: Sind die Vorteile für Unternehmen und Kunden so groß, dass sich ein Umbau lohnt? Die Frage wird in den nächsten Jahren wohl noch mit „nein“ beantwortet. Die Kosten für viele Techniken müssen deutlich sinken. Außerdem nützt ein Hightech-Supermarkt nichts, wenn die Produkte nicht mit RFID-Tags ausgestattet sind. Antonio Krüger glaubt, „dass sich die RFID-Technologie innerhalb der nächsten fünf Jahre vermutlich im Bereich der höherwertigen Elektronik und Textilien durchsetzen wird. Für die einfache Tomatendose wird das sicher wesentlich länger dauern.“ ■

Konstantin ZuraWski durfte den Supermarkt der Zukunft testen – und war erstaunt, wie komfortabel Einkaufen sein kann.

von Konstantin Zurawski