Die vierte industrielle Revolution als Wegbereiter für das Smart Hospital


Diplomarbeit, 2017
46 Seiten, Note: 1,3

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Entwicklung der industriellen Revolutionen
2.1 Rückblick / Geschichte der industriellen Revolutionen
2.2 Die vierte industrielle Revolution

3 Technologien der Industrie 4.0
3.1 Ubiquitäres Computing
3.1.1 Smarte Gebäude
3.1.2 Smarte Städte
3.1.3 Smarte Logistik
3.1.4 Smarte Produkte
3.1.5 Maschinen als Kollegen
3.2 Open Source
3.3 Blockchain & Smart Contracts
3.4 RFID-Technologie
3.5 Real World Awareness
3.6 Sensornetze
3.7 Künstliche Intelligenz (KI)
3.8 Cyber-physische Systeme (CPS)
3.9 Cyber-physische Produktionssysteme (CPPS)
3.10 Rahmenbedingungen
3.10.1 Hemmnisse
3.10.2 Politik
3.10.3 Datenschutz

4 Die Digitalisierung der Krankenhausstruktur in Deutschland
4.1 Digitale Ausgangssituation in Deutschland
4.2 Bestehende Lösungsansätze in Deutschland
4.3 Anregungen aus dem dänischen Gesundheitswesen
4.3.1 Rahmenbedingungen
4.3.2 Beschreibung und Nutzen der ergriffenen Maßnahmen
4.3.3 Mögliche Adaptionen unter Berücksichtigung der rechtlichen Anforderungen in Deutschland

5 Zusammenfassung und Ausblick

6 Literaturverzeichnis

7 Anlagen

Verzeichnis der Abbildungen

Abb. 1: Zeitschiene der industriellen Revolutionen

Abb. 2: Industrie 4.0-Ebenen-Modell

Abb. 3: Integration des Logistikdienstleisters in das Wertschöpfungssystem

Abb. 4: RFID Grundaufbau

Abb. 5: Disruption Map nach Industrien basierend auf Analysen von Heads! & Deloitte Digital

Abb. 6: Intralogistik des Universitätsklinikum Odense

Verzeichnis der Tabellen

Tab. 1: Ausgewählte internationale Projekte zum RFID-Einsatz im Krankenhaus

Tab. 2: Ausgewählte Projekte zum RFID-Einsatz in deutschen Krankenhäusern

Verzeichnis der Abkürzungen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einleitung

In der deutschen Krankenhausstruktur sind nur wenige Neuerungen mit einem innovativen Ansatz umgesetzt worden. Die bestehenden Prozesse sind daher bereits seit mehreren Jahrzehnten etabliert und aktuelle Entwicklungen wie die digitale Patientenakte oder die Betrachtung der Gesamtbetriebskosten (engl.: TCO) finden nur langsam ihren Weg in die Krankenhauslandschaft in Deutschland.

Im Zuge einer sich verändernden Umwelt müssen sich Unternehmen wie auch Krankenhäuser an die neuen Gegebenheiten der fortschreitenden Digitalisierung anpassen und Entwicklungen aus der Industrie auf die eigenen Anforderungen adaptieren. Im Jahr 2011 ist der Begriff „Industrie 4.0“ von Henning Kagermann, Wolf-Dieter Lukas sowie Wolfgang Wahlster definiert worden und bezeichnet seitdem die aktuell fortschreitende Entwicklung der vierten industriellen Revolution. Diese nimmt seitdem auf immer mehr Bereiche Einfluss und eröffnet gänzlich neue Möglichkeiten, um bestehende Prozesse deutlich schlanker und schneller zu gestalten. Inhaltlich existieren auch mit dem Internet der Dinge (engl.: Internet-of-things, auch IoT) Überschneidungen, welche ebenfalls neue Möglichkeiten eröffnen. Hinzu kommt, dass die damit einhergehende Digitalisierung der Krankenhäuser viele Arbeitsgebiete berühren und verändern wird. Die Grenzen zwischen den einzelnen Bereichen wie Einkauf, Patientenakte und Behandlung verschwimmen auf Grund dessen immer mehr. Durch fortschreitende Technologien entstehen ausgereifte Schnittstellenlösungen, welche teilweise bereits heute automatisiert agieren können. Auch werden Themenfelder wie das Zuweiser-, Patienten- und Überleitungsmarketing genau so beeinflusst, wie das schon selbstverständliche Internetmarketing einer Klinik.

Im Folgenden werden aktuelle sowie die bisherigen Entwicklungen der vierten industriellen Revolution beleuchtet und untersucht, welche Technologien für die deutsche Krankenhausstruktur anwendbar sein werden. Zu diesem Zweck wird in dem Praxisbeispiel Bezug auf die gegenwärtige Entwicklung in Dänemark genommen, da dort auf Grund politischer Entscheidungen, Zug um Zug eine Modernisierung der Krankenhäuser vorgenommen wird. Zusätzlich werden aktuelle Projekte der Digitalisierung in deutschen Kliniken aufgeführt und näher betrachtet.

2 Entwicklung der industriellen Revolutionen

Im Wesentlichen liegt die Basis der industriellen Revolution bereits in der landwirtschaftlichen Revolution, welche auf Grund der Domestizierung von Tieren ermöglicht wurde. Durch die damit einhergehende Verknüpfung der menschlichen mit der tierischen Arbeitskraft konnten Produktion, Transport und Kommunikation verbessert werden. Da durch diesen Prozess unter anderem die Produktion von Nahrungsmitteln und damit einhergehend das Wachstum der Bevölkerung erhöhte wurde, legte die landwirtschaftliche Revolution den Grundstein für die heutige Urbanisierung, da Städte zunehmend zu begehrten Wohnorten wurden.[1]

2.1 Rückblick / Geschichte der industriellen Revolutionen

Um zu verstehen, wie es zu dem Begriff der vierten industriellen Revolution oder Industrie 4.0 kommt, muss zunächst ein Blick auf die Vergangenheit geworfen werden. Durch die Erfindung der ersten Dampfmaschine von Thomas Newcomon Anfang des 17. Jahrhunderts und deren patentierter Weiterentwicklung durch James Watt im Jahr 1769 sowie dem ersten mechanischen Webstuhl, begann im Jahr 1784 die erste industrielle Revolution.[2] Bereits durch diese beiden Erfindungen veränderte sich die Art zu arbeiten und die Wertschöpfung grundlegend. Arbeiteten früher die Menschen noch auf dem Land und in kleinen Betrieben, zogen sie nun in Folge der Dampfmaschinen in die Städte, um in Fabriken Arbeit zu finden. Ausgelöst durch diese Entwicklung und des immer größer werdenden sozialen sowie finanziellen Unterschiedes zwischen Lohnarbeitern und Angehörigen der besitzenden Klasse, entstanden im 18. Jahrhundert durch den politischen Wandel Gewerkschaften sowie Arbeiterparteien welche noch heute maßgeblichen Einfluss auf die Politik nehmen.[3]

Die zweite industrielle Revolution begann Ende des 19. Jahrhundert und wurde durch die Zusammenführung von Mechanik und der Betriebswirtschaftslehre ausgelöst.[4] Die zweite industrielle Revolution ist wesentlich durch die Teilung der Arbeitsabläufe in möglichst kleine Teilschritte geprägt. Inspiriert von den Schlachthöfen in Chicago übertrug Henry Ford dieses Prinzip im Jahr 1913 auf die Fertigung von Kraftfahrzeugen, wodurch die Produktion in seinem Werk in Detroit auf günstigem Kostenniveau ermöglicht wurde.[5]

Gegen Ende des 20. Jahrhunderts begann die dritte industrielle Revolution durch die Zusammenführung von Mechanik und elektronischen wie auch steuerungstechnischen Komponenten. Eine wesentliche Entwicklung der dritten industriellen Revolution ist die Optimierung der Prozesse sowie die automatisierte Produktion, wie sie unter anderem in der Automobilbranche praktiziert wird. Zusätzlich gehört auch die Raumfahrttechnik unter anderem durch Fortschritte in der Satellitentechnik zu dieser industriellen Revolution. Aber auch Entwicklungen wie der Personal Computer, das Mobiltelefon oder Internet sowie Industrieroboter oder computergestützte Fertigungs- und Verwaltungsprozesse entstanden während der Industrie 3.0.[6] Die in Abbildung 1 dargestellte Zeitschiene verdeutlicht die wichtigsten Entwicklungen der industriellen Revolution eins bis vier. Darüber hinaus veranschaulicht diese Abbildung die immer kürzer werdenden Zeitabstände zwischen den einzelnen Revolutionen sowie den steigenden Grad der Komplexität, welcher mit jeder der einzelnen Revolutionen einhergeht.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1: Zeitschiene der industriellen Revolutionen Quelle: Siemens AG (2013): S. 3

2.2 Die vierte industrielle Revolution

Die vierte industrielle Revolution, welche aktuell zunehmend unter dem Begriff Industrie 4.0 bekannt wird, beschreibt im Wesentlichen die Digitalisierung aller industrieller Prozesse.[7] Die daraus resultierende Effizienzsteigerung und Generierung von neuem Wachstum befähigt Unternehmen zu einer Neuausrichtung der eigenen Strategie sowie zu einer Weiterentwicklung des eigenen Portfolios in Bezug auf Produkte sowie Services.[8] Auf Grund dessen, dass in Bezug auf die vierte industrielle Revolution verschiedene Betrachtungsweisen bestehen, ist diese noch nicht einheitlich definiert worden. Während Industrie 4.0 häufig nur als Marketingbegriff und Teilbereich der dritten industriellen Revolution definiert wird, erkennen jedoch ebenfalls viele Autoren Industrie 4.0 als eine eigenständige sowie ganzheitliche Revolution an, deren folgende Definition das Ziel beschreibt. So vereint die vierte industrielle Revolution die Vernetzung von Mensch und Maschine entlang der Wertschöpfungskette. Dies bezieht sich ebenfalls auf die relevanten Informationen, welche im Zuge der fortschreitenden Digitalisierung in Echtzeit ausgewertet werden können. Denn bisher existierte diese Echtzeit-Rückkopplung von Maschinendaten nicht und erlaubte lediglich eine nachgelagerte Verarbeitung von Informationen.[9]

Da die vorherigen industriellen Revolutionen stark durch die Industrie angetrieben wurden, kann die vierte industrielle Revolution auch als Wandel von dem bisherigen Industriezeitalter hin zu einem Informationszeitalter verstanden werden, welche sich als gesamtwirtschaftliche Revolution 4.0 auf alle Bereiche auswirken wird. Als Folge dessen werden Prozesse transparenter und effizienter gestaltbar.[10] So ergeben sich in den Bereichen Produktion, Personal und Unternehmensstrategie insgesamt fünf wesentliche Chancen, welche auf der vierten industriellen Revolution basieren. Industrie 4.0 ermöglicht in der Produktion eine kurzfristige Berücksichtigung der Kunden-individuellen Wünsche, da sich bereits kleinste Losgrößen rentabel gestalten lassen. Zusätzlich kann flexibler agiert werden, da die Reaktionszeit auf Kundenanfragen sowie von Entwicklungen verkürzt wird. So kann beispielsweise auf kurzfristige Veränderungen des Bedarfs schnell reagiert werden. Ebenso kann die Produktivität gesteigert werden, in dem zum Beispiel notwendige Wartungen an Produktionssystemen vorhergesagt und planbar[11] oder durch Nachfragebündelung bestehende Produktionskapazitäten besser verteilt und dadurch ausgelastet werden können[12]. Für das Personal bedeutet die vierte industrielle Revolution eine Steigerung der Einsatzfähigkeit. Denn der demographische Wandel erfordert ein funktionierendes Zusammenspiel von Mensch und maschinellen Systemen. Bedingt durch das steigende Durchschnittsalter der Bevölkerung wird es notwendig sein, die Arbeitskraft durch die ergonomische Gestaltung des Arbeitsplatzes so lange wie möglich zu erhalten und das Arbeitsvolumen z. B. durch die Automatisierung von wiederkehrenden Teilprozessen zu reduzieren. Zudem kann durch den Einsatz von intelligenten Assistenzsystemen eine gleichmäßige Qualität gewährleistet werden.[13] Durch die Erschließung neuer Potentiale entlang der Wertschöpfungskette kann im Rahmen der Unternehmensstrategie eine Erweiterung des bestehenden Leistungsportfolios erfolgen. In Folge der Entwicklung intelligenter Dienstleistungen, welche häufig als value added services bezeichnet werden, kann die Weiterentwicklung vom vormals reinen Produktanbieter zu einem Anbieter von Lösungen erfolgen.[14]

Das zentrale Konzept der vierten industriellen Revolution liegt in der Kooperation entlang der vertikalen Wertschöpfungskette. So soll die Zusammenarbeit zwischen Lieferanten, Herstellern, Händlern und Kunden optimiert werden. Jedoch auch die Kooperation auf horizontaler Ebene gewinnt mit Blick auf die Steigerung der Produktivität und Maschinenauslastung an Bedeutung. Zwar stehen die zu lösenden Aufgabenstellungen der Kunden im Mittelpunkt der Industrie 4.0, jedoch besteht auch die Möglichkeit das gänzlich neue Bedürfnisse auf Grund innovativer Hersteller generiert werden. Da es für den Hersteller eine große Rolle spielt, selbst Einfluss auf die Gestaltung des Geschäfts rund um seine Produkte und Services zu nehmen, ist davon auszugehen, dass die vierte Industrielle Revolution nur ohne die Einbindung der Händler und sonstigen Servicepartner erfolgreich sein wird.[15] Die folgende Abbildung 2 zeigt auf, dass sich Industrie 4.0 in vier aufeinander aufbauende Ebenen gliedern lässt. Auf der Feld-Ebene werden auf Basis der Maschine zu Maschine Technologie die Maschinen, Produktionsanlagen und Produkte verbunden. Die dadurch entstehenden unstrukturierten Maschinendaten gelangen auf die Daten-Ebene und müssen dort so hinterlegt werden, dass die Daten als Teil der Wertschöpfungskette den Lieferanten, Herstellern und Händlern zugänglich sind. Erst mit Verfügbarkeit der Daten können die Geschäftsmodelle unter anderem durch kürzere Auslieferungszeiten positiv beeinflusst oder gänzlich neue Modelle generiert werden.[16]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2: Industrie 4.0-Ebenen-Modell Quelle: Kaufmann, Timothy (2015): S. 8.

Aufgrund der Tatsache, dass immer mehr Produkte an das Internet anschließbar werden und ebenfalls die Maschinen- und Sensordaten der Datenebene ebenso über das Internet erreichbar werden, können neue Serviceleistungen entwickelt werden. Neben vereinfachten Vergleichsmöglichkeiten werden neue Möglichkeiten im Rahmen der verbrauchs- oder leistungsabhängigen Abrechnung und sonstigen Diensten möglich, welche einen Mehrwert bedeuten.[17] Zusätzlich ergeben sich durch neue Technologien wie dem 3D-Druck, gänzlich neue Perspektiven. Beispielsweise können im Rahmen der Ersatzteillogistik Lagerflächen eingespart werden, denn mittels 3D-Druckern werden benötigte Ersatzteile je nach Bedarf kostengünstig produziert. Vorstellbar wären Konzepte in denen der 3D-Druck durch Händler oder auf Basis von Drucklizenzen durch den Endkunden selbst gedruckt werden.[18]

3 Technologien der Industrie 4.0

3.1 Ubiquitäres Computing

Ubiquitäres Computing (engl.: Ubiquitous bzw. Pervasive Computing) bezeichnet die Allgegenwärtigkeit der rechnergestützten Daten- und Informationsverarbeitung und fand in der Vergangenheit nur wenig Berücksichtigung in der ökonomischen Forschung. Durch die in den letzten Jahren steigende Bedeutung für die Wirtschaft nimmt die Beachtung in der Wissenschaft nun immer mehr zu.[19] Durch die Vernetzung von nahezu allen Objekten mittels Chips und sogenannten Tags, welche mit Sensoren ausgestattet sind und die Bedürfnisse der Anwender berücksichtigen, sollten die um die 2000er Jahre existierenden Computer in einer neuen kleineren, räumlich verteilten sowie nahezu unsichtbaren Form nutzbar gemacht werden. In dieser Zeit wurde der Begriff des Internets der Dinge geprägt. Betrachten wir die aktuellen Entwicklungen können wir feststellen, dass basierend auf den zuvor genannten Ideen die notwendige Technologie bereits existiert und immer mehr Einzug in unseren Alltag hält, sowie die Umgebung für uns Menschen eine zunehmend eigenständige Intelligenz erhält. Technologien, welche zu der Jahrtausendwende noch als visionär galten, wie zum Beispiel das heute bekannte Smartphone, intelligent vernetzte Häuser ebenso wie autonome Fahrzeuge, sind heute bereits in unseren Alltag übergegangen.[20]

Ein weiterer Aspekt sind die um das Jahr 2006 entstandenen Strukturen des Cloud Computings sowie die dadurch bedingte Ansammlung und Analyse großer Datenmengen, welche heute allgemein unter Big Data bekannt sind.[21] Damit einhergehend wandeln sich die Geschäftsmodelle. So werden Anwender beispielsweise zu Erzeugern von Daten, indem ihnen kostenfreie Service angeboten werden, durch den Verkauf der entstandenen Daten wird die finanzielle Basis der Unternehmen begründet. Die Top fünf Unternehmen hierfür lauten Google, Facebook, Amazon, Microsoft und Apple, welche durch die von ihnen angeboten Plattformen die Basis des heutigen Internets sowie Hauptakteure des Internets der Dinge darstellen.[22]

Das Internet der Dinge lässt sich keinem fest definierten Themenfeld zuordnen. Dies wird vor allem bei Betrachtung der unzähligen Projekte und Produkte deutlich, welche genau so Kleidung, Gebäude sowie gleichermaßen Städte betreffen. Bei dem Internet der Dinge handelt es sich vielmehr um ein Zusammentreffen und Nutzen von Synergieeffekten mehrerer Wissenschaften.[23] Bis jetzt sind circa 25 Milliarden Geräte wie Kühlschränke, Heizungsthermostate oder Rauchmelder mit dem Internet der Dinge verbunden. Es ist davon auszugehen, dass sich diese Zahl binnen der kommenden fünf Jahre auf weit über 50 Milliarden Geräte erhöhen wird.[24]

3.1.1 Smarte Gebäude

Das Internet der Dinge führt dazu, dass auch die technische Ausstattung von beispielsweise Bürogebäuden oder Krankenhäusern automatisiert werden kann. Neben der Brandmeldeanlage oder dynamisch generierten Fluchtwegen, gehören auch das Erzielen von Kosteneinsparungen im Rahmen der Betriebskosten durch eine Optimierung des Energiehaushaltes dazu. So ist es bereits heute durch effizientere Energiesteuerung mittels Smart Home Technik möglich, bis zu 30,00 % des Energiebedarfs in einem Büro einzusparen.[25]

3.1.2 Smarte Städte

Auf Grund der aktuell fortschreitenden Urbanisierung sowie ansteigendem Verkehrsaufkommen, müssen sich vor allem Großstädte mit Problemen befassen. Neben dem demographischen Wandel zählen zu diesen Problemstellungen auch der Klimawandel, Mobilität und die Bereitstellung innovativer Energiekonzepte.[26] Durch die Bereitstellung der benötigten digitalen Infrastruktur wird es möglich sein, die Steuerung und Optimierung der physischen Infrastruktur vorzunehmen.[27] In der Europäischen Union leben circa 75,00 % der Europäer in Städten. Da Städte etwa 70,00 % des Stroms in der Europäischen Union verbrauchen, liegt ein Fokus unter anderem auf der smarten Steuerung des Stromverbrauches.[28] Die Digitalisierung wird daher zunehmend auch aus betriebswirtschaftlicher Sicht für das Städtemanagement interessant.[29]

Beispielsweise verbringt laut dem Navigationssystemhersteller TomTom bereits heute jeder Autofahrer in Stuttgart pro Stunde Fahrzeit circa 20 Minuten im Stau. Mittels smarten Mobilitätskonzepten in Städten, könnten zum Beispiel die Anwender einer entsprechenden App zu Park-und-Ride-Parkplätzen navigiert oder die Nutzung alternativer Fortbewegungsmittel empfohlen werden.[30]

3.1.3 Smarte Logistik

Begründet durch die fortschreitende Globalisierung, steigen die Anforderungen an die Wertschöpfungsketten sowie die damit verbundene Logistik. Da Produkte immer größere Distanzen vom Produktions- zu Ihrem Absatzort zurücklegen und sich vor allem ungeplante Ereignisse direkt auf die Supply Chain auswirken, besteht ein gesteigerter Bedarf an transparenten Logistikprozessen. Die Herausforderung besteht darin, die bestehenden Prozessabläufe in Echtzeit abbilden zu können, um wie in Abbildung 3 dargestellt den Informationsfluss zwischen Unternehmen und Dienstleistern innerhalb einer Serviceplattform sicherzustellen. Vielmehr wird es notwendig sein, das System auf unvorhergesehene Ereignisse vorzubereiten, und autonom agieren zu lassen.[31]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3: Integration des Logistikdienstleisters in das Wertschöpfungssystem Quelle: Voß, Peter H. [Hrsg.] (2015): S. 70

In der Produktionslogistik finden zukünftig Werkstücke selbständig den schnellsten Weg durch eine Produktionshalle und Maschinen rüsten sich autonom auf Grund der Erfordernisse des Werkstückes um. Zudem sagen Maschinen bevorstehende Fehler voraus und nehmen ohne Beteiligung von menschlichen Ressourcen eine Neuplanung der Produktion vor.[32]

Darüber hinaus werden Materialflüsse im Fall von Störungen oder veränderten Bedarfsverhältnissen selbständig auf die neuen Anforderungen reagieren und entsprechende Maßnahmen über verschiedene Standorte hinweg einleiten um die geänderten Anforderungen erfüllen zu können.[33]

3.1.4 Smarte Produkte

Anbieter smarter Produkte sind aktuell in erster Linie, die zuvor genannten Top fünf Unternehmen Google, Facebook, Amazon, Microsoft und Apple, welche in erster Linie mit diesen Produkten die Möglichkeit wahrnehmen, weitere Datenquellen zu erschließen. Insbesondere die soeben genannten Unternehmen haben erkannt, dass vor allem durch den Ausbau der angebotenen Serviceleistungen Umsatz generiert werden kann, da Hardware wie beispielsweise Rauchmelder, nahezu wartungsfrei sind. Allerdings ist zu beachten, dass viele Produkte, welche aus Gründen des Marketings, zwar den Begriff smart im Namen tragen, diese jedoch dem Aspekt nicht gerecht werden. Denn ein Haushalts- oder Gartenroboter, welcher nach einem zufälligen Muster eine abgesteckte Fläche abfährt und statistisch gesehen jeden Zentimeter dieser Fläche abarbeitet, nicht den Anspruch vernetzter Kommunikation zwischen Maschinen oder Mensch zu Maschine erfüllt. Hingegen wäre ein Produkt der Definition nach smart, wenn es auf Grund von Laufleistung und gemessenen Unregelmäßigkeiten erkennt, dass eine Wartung durchgeführt werden muss und den Termin automatisch mit dem Servicepartner vereinbart, sowie ggf. auszutauschende Ersatzteile direkt eigenständig bestellt.

3.1.5 Maschinen als Kollegen

In der fortschreitenden Industrie 4.0 werden Maschinen immer mehr als eigenständige Leistungserbringer der Produktion angesehen. Je nach Ausprägung innerhalb eines Betriebes kann angenommen werden, dass die Maschine dem Menschen vorgesetzt ist, da die Maschine dem Menschen mitteilt, was zu tun ist, denn die bestehenden Grenzen der Maschinen geben dem Menschen teilweise neue Aufgaben. Auf Grund seiner Fähigkeiten ist der Mensch in naher Zukunft nicht gänzlich durch die Maschine zu ersetzen. Dies zeigt beispielsweise auch Toyota, wo nach einigen Rückrufaktionen nun wieder mehr auf menschliche Arbeitskräfte in der Produkten gesetzt und Roboter abgebaut werden.[34] Jedoch zeigen die immer öfter vertretenen Check-in Terminals in Flughäfen und Hotels, dass es durchaus interessante Aufgabenfelder für die Maschine als zukünftigen Arbeitskollegen gibt.

3.2 Open Source

Die Weiterentwicklung von Produkten wird bei Open Source nicht wie sonst von einzelnen Unternehmen durchgeführt, sondern von einer Community. Begann dieses Konzept ursprünglich in der Entwicklung von Software derren Quellcode freizugänglich war, wurde dieses auf andere Bereiche ausgeweitet. So ist es mittlerweile möglich, neben Hardware auch die Entwicklung von Autos oder Robotern durch Open Source und den Entwicklern einer Community voranzutreiben. Die Arbeit an Open Source Projekten erfolgt in der Regel auf freiwilliger Basis und ohne Bezahlung, wodurch die Entwicklungszyklen verringert werden. Timothy Kaufmann führt in seinem Buch Local Motors als Beispielkonzept an. Bei Local Motors handelt es sich um eine Community, welche sich auf die gemeinsame Entwicklung von Fahrzeugen spezialisiert hat. Neue Technologien werden insbesondere im Rahmen der Digitalisierung häufig auf der Basis von Open Source entwickelt.[35]

3.3 Blockchain & Smart Contracts

Bei Blockchain handelt es sich um eine Open Source Technologie, welche es ermöglicht Transaktionen dezentral zu verifizieren. Dabei ist der Einsatz nicht wie weit verbreitet auf die Nutzung von Bitcoins beschränkt. Vielmehr ist eine Nutzung in allen Bereichen denkbar, bei denen ein sicherer und vor allem fälschungssicherer Umgang mit Informationen notwendig ist. Auf Basis von Peer-to-Peer (P2P) Netzwerken, benötigt die Blockchain keine zentrale Speicherung oder Validierung der Daten und hat somit das Potential, die nächste Stufe in der Entwicklung des weltweiten Internets zu begründen.[36]

In dem Jahr 1994 wurde durch Herrn Nick Szabo der Begriff des Smart Contracts definiert. Im Wesentlichen handelt es sich dabei um Transaktionsprotokolle, welche nach dem Prinzip der Blockchain dezentral gespeichert und live überprüft werden. So ist es möglich Bedingungen eines Vertrages zu kontrollieren oder, falls notwendig, die Ausführung automatisiert durchzuführen. Die Kontrolle der Einhaltung dieser Art von Verträgen erfolgt ohne Makler oder sonstige Vermittler.[37] Dies ist zumindest zu erwarten, sobald eine ausreichend große Anzahl an Unternehmen auf einheitliche Daten und Standards für die Transaktion zurückgreift. Aktuell besteht jedoch noch mangels ausreichender Rechtsprechung die Erfahrung, inwieweit Smart Contracts rechtssicher sein werden.[38]

3.4 RFID-Technologie

RFID war ursprünglich als Weiterentwicklung des in den 1970er Jahren eingeführten Barcodes geplant. Da der Barcode jedoch über eine begrenzte Datenmenge verfügte und manuell durch den Menschen eingelesen werden musste, besaß dieser einige Nachteile. Mittels RFID sollten die gespeicherten Daten gänzlich automatisch ausgelesen werden. Die RFID-Technologie sollte die Adressierbarkeit der Produkte ermöglichen.[39] Bei passiven RFID-Chips handelt es sich um kleine Computer, welche nicht ständig die auf ihnen gespeicherten Informationen senden und ebenfalls ohne eigene Stromquelle funktionsfähig sind. Das besondere an RFID-Chips ist, dass sie Strom aus einem Funkfeld beziehen, welches beispielsweise durch einen RFID-Scanner erzeugt und durch Induktion für die eigenen Prozesse genutzt wird. Je nach Anwendung besteht jedoch auch die Möglichkeit, aktive RFID-Chips mit einer eigenen Stromversorgung und einer größeren Reichweite zu verwenden.[40] Ab Mitte der 1990er Jahre entwickelte sich die Idee, dass jedes Objekt aus dem Internet ansprechbar sein soll. Hinter dieser Idee steht die Vorstellung, dass sich jedes Objekt autark seinen Weg durch die globale Logistik sucht. So sollte ermöglicht werden, dass sich die Logistikketten von Industrie- sowie Handelsunternehmen autonom und effizient aufeinander abstimmen.[41]

In Abbildung 4 wird der notwendige Grundaufbau exemplarisch stark vereinfacht am Beispiel eines passiven RFID-Tags dargestellt. Die dort abgebildete Middleware ist bei Verwendung von RFID-Daten notwendig, um die RFID-Daten in die Unternehmensdatenströme einbinden zu können. Der folgenden Tabelle 1 kann entnommen werden, dass sich international bereits mehrere Projekte in Krankenhäusern damit beschäftigen, die Ansätze der Industrie 4.0 auch auf das Krankenhaus zu übertragen und in den alltäglichen Betrieb einer Klinik zu integrieren. Die Einbindung in das Krankenhausinformationssystem, wie sie beispielsweise im St. Vincent`s Hospital (USA) erfolgt ist, bedeutet, dass die RFID-Technologie eine hohe Leistungsfähigkeit erreichen kann und damit in der Lage ist, Potentiale zu heben.[42]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 4: RFID Grundaufbau Quelle: eigene Darstellung

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tab. 1: Ausgewählte internationale Projekte zum RFID-Einsatz im Krankenhaus

Quelle: Zwicker, Falk/ Petrovic, Otto [Hrsg.] (2009) S. 56.

3.5 Real World Awareness

Die durch Prof. Claus Heinrich als Real World Awereness beschriebenen Rahmenbedingungen, befähigt die intralogistische Bestandsführung zu einem bestimmten Moment ein Abbild der Realität zu speichern. Indem beispielsweise Lade- und Förderhilfsmittel mit RFID-Tags ausgestattet werden, können alle relevanten Information zwecks eindeutiger Identifikation der Artikel und Ladehilfsmittel gespeichert werden. Der Austausch von Daten erfolgt so dezentral während die notwendige Buchung, Verfolgung sowie Disposition der Ware weiterhin zentral erfolgt.[43]

3.6 Sensornetze

Aktuell erfahren viele teilweise seit Jahrzehnten etablierte Produkte eine Innovation. So sind beispielsweise seit Jahren Produkte auf dem Markt erhältlich, deren ausschließlicher Nutzen für Sportler war mittels Pulsuhr Auskunft über den aktuellen Puls, zurückgelegte Kilometer und Schritte bereitzustellen. Diese Produkte bieten jedoch nur eine begrenzte Möglichkeit der Auswertung. Da die Erschließung der Offline Daten einer der Zentralaspekte des Internets der Dinge ist, werden als Konsequenz dieses Aspektes neben vernetzbaren Fitnessarmbänder und Uhren angeboten, welche im Alltag die erhobenen Daten per Bluetooth über Smartphones an zentrale Datenbanken übermitteln. Auch gibt es bereits Lösungen, bisher weniger digitalisierte Bereiche unseres Lebens, mittels Analyse von Bewegungsprofilen und Verhaltensweisen zu Erfassen, um auf diese Weise maßgeschneiderte Angebote bereitzustellen.[44] Aus dem Internet der Dinge resultiert die Idee, dass beispielsweise Kühlschränke, Waschmaschinen und Lampen nicht selbständig agieren, sondern zentral über die sogenannte Cloud gesteuert werden. Auf Grund dieser Entwicklung entstehen vielfältige Dienste welche Zug um Zug zunehmend zentralisiert werden. Unter Berücksichtigung, dass das Internet in seiner Entstehungszeit als ein dezentrales Netzwerk gedacht war, ist die nun bestehende Zentralisierung der Dienste eine enorme Wendung in der Entwicklung des Internets. Ehemals frei programmierbare Computer werden zunehmend durch Hardware ersetzt, welche ausschließlich nach durch den Hersteller definierten Kriterien verwendet werden können und selten die Möglichkeit bieten, Inhalte und Funktionsumfang frei zu verändern oder zu erweitern.

Der Begriff „Smart“ suggeriert dabei, dass ein Produkt autonom und intelligent agiert. Folgerichtig handelt es sich bei smarten Produkten jedoch überwiegend um ein Produkt welches für die Cloud als Sensor agiert und über die notwendige Internetverbindung Daten an eine zentrale Datenbank übermittelt.[45]

[...]


[1] Vgl. Schwab, Klaus (2016): S. 16.

[2] Vgl. Andelfinger, Volker P./ Hänisch, Till [Hrsg.]. (2017): S.3.

[3] Vgl. ebd., S.3.

[4] Vgl. ebd., S.3.

[5] Vgl. Bäcker, Gerhard, Lehndorf, Steffen/ Weinkopf, Claudia [Hrsg.]. (2016): S. 55.

[6] Vgl. Andelfinger, Volker P./ Hänisch, Till [Hrsg.]. (2017): S. 40.

[7] Vgl. Schäfer, Stephan/ Pinnow, Carsten. (2015): S. 1.

[8] Vgl. Roth, Armin [Hrsg.]. (2016): S. 3.

[9] Vgl. Kaufmann, Timothy (2015): S. 5.

[10] Vgl. Roth, Armin [Hrsg.]. (2016): S. 6.

[11] Vgl. ebd., S. 7.

[12] Vgl. Schäfer, Ulrich (2017).

[13] Vgl. Roth, Armin [Hrsg.]. (2016): S. 7.

[14] Vgl. ebd., S. 8.

[15] Vgl. Kaufmann, Timothy (2015): S. 7.

[16] Vgl. ebd., S. 7 f.

[17] Vgl. ebd., S. 15 f.

[18] Vgl. ebd., S. 20.

[19] Vgl. Zwicker, Falk/ Petrovic, Otto [Hrsg.] (2009): S. 49.

[20] Vgl. Sprenger, Florian/ Engemann, Christoph [Hrsg.] (2015): S. 7.

[21] Vgl. ebd., S. 18 f.

[22] Vgl. ebd., S. 19.

[23] Vgl. Sprenger, Florian/ Engemann, Christoph [Hrsg.] (2015): S. 9.

[24] Vgl. Kreutzer, Ralf T./ Land, Karl-Heinz (2016): S. 30 ff.

[25] Vgl. Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e. V. (2017).

[26] Vgl. Müller-Seitz, Gordon/ Seiter, Mischa/ Wenz, Patrik (2016): S. 1.

[27] Vgl. ebd., S. 53.

[28] Vgl. ebd., S. 4.

[29] Vgl. Kaufmann, Timothy (2015): S. 1 ff.

[30] Vgl. Andelfinger, Volker P./ Hänisch, Till [Hrsg.]. (2017): S. 98.

[31] Vgl. Voß, Peter H. [Hrsg.] (2015): S. 70.

[32] Vgl. Kaufmann, Timothy (2015): S. 4.

[33] Vgl. Voß, Peter H. [Hrsg.] (2015): S. 70.

[34] Vgl. Industrieanzeiger (2016).

[35] Vgl. Kaufmann, Timothy (2015): S. 16 f.

[36] Vgl. Voshmgir, Shermin (2016): S. 6.

[37] Vgl. Schmidt, Oliver (2015).

[38] Vgl. Voshmgir, Shermin (2016): S. 6.

[39] Vgl. Sprenger, Florian/ Engemann, Christoph [Hrsg.] (2015): S. 16.

[40] Vgl. ebd., S. 16.

[41] Vgl. ebd., S. 17.

[42] Vgl. Zwicker, Falk/ Petrovic, Otto [Hrsg.] (2009) S. 56.

[43] Vgl. Bullinger, Hans-Jörg/ Hompel, Michael ten [Hrsg.] (2007): S. XXXI.

[44] Vgl. Sprenger, Florian/ Engemann, Christoph [Hrsg.] (2015): S. 287.

[45] Vgl. Sprenger, Florian/ Engemann, Christoph [Hrsg.](2015): S. 288 f.

Ende der Leseprobe aus 46 Seiten

Details

Titel
Die vierte industrielle Revolution als Wegbereiter für das Smart Hospital
Hochschule
Verwaltungs- und Wirtschaftsakademie Essen  (Studienzentrum Essen)
Note
1,3
Autor
Jahr
2017
Seiten
46
Katalognummer
V378064
ISBN (eBook)
9783668552548
ISBN (Buch)
9783668552555
Dateigröße
938 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Industrie 4.0, Krankenhaus, Smart Hospital, Digitalisierung
Arbeit zitieren
Sven Kleber (Autor), 2017, Die vierte industrielle Revolution als Wegbereiter für das Smart Hospital, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/378064

Kommentare

  • Noch keine Kommentare.
Im eBook lesen
Titel: Die vierte industrielle Revolution als Wegbereiter für das Smart Hospital


Ihre Arbeit hochladen

Ihre Hausarbeit / Abschlussarbeit:

- Publikation als eBook und Buch
- Hohes Honorar auf die Verkäufe
- Für Sie komplett kostenlos – mit ISBN
- Es dauert nur 5 Minuten
- Jede Arbeit findet Leser

Kostenlos Autor werden