Im Rahmen dieser Arbeit wird eine neue, konzeptionelle IoT-Referenzarchitektur für SaaS Anwendungen entworfen, die für die Entwicklung derartiger Plattformen verwendet werden kann. Es werden dazu Anforderungen aus IoT-Referenzarchitekturen und dem Thema SaaS in der Literatur abgeleitet, sowie relevante Architekturansätze in Bezug auf die Anforderungen analysiert und Aspekte abgeleitet, die diese Anforderungen unterstützen. Basierend auf den Erkenntnissen wird eine neue Referenzarchitektur entworfen, die sowohl diese Aspekte berücksichtigt und die Anforderungen erfüllt. Da die Ableitung der Referenzarchitektur auf theoretischen Erkenntnissen basiert, wird diese für einen konkreten Anwendungsfall ausgeprägt, um die Übertragbarkeit in die Praxis zu evaluieren.
Unternehmen setzen zunehmend Internet of things (IoT) Projekte um. Nach einer Studie von IDG hat sich die Zahl der umgesetzten IoT Projekte von 2018 auf 2019 verdoppelt. Ein großer Teil der Unternehmen entwickelte die entsprechenden Lösungen dabei selbst (44 %). Die größten Chancen beim Einsatz von IoT sehen die Unternehmen in der Senkung von Kosten und der Erschließung neuer Kundenpotenziale.
Zur Erschließung neuer Kundenpotenziale bieten Unternehmen neue digitale Services für Ihre Kunden an oder bauen neue Geschäftsmodelle auf, die durch den Einsatz von IoT Geräten ermöglicht werden. Die Herausforderung besteht in der Entwicklung digitaler Plattformen, die ein breites Spektrum an technischem Know-how erfordern und es kosteneffizient ermöglichen den Service für viele Kunden bereitzustellen. Die Umsetzung solcher Anwendungen erfolgt zunehmend in Microservice-Architekturen, die vor allem Flexibilität in der Entwicklung, die Reduzierung von Abhängigkeiten und damit eine hohe Fehlertoleranz sowie eine gute Skalierbarkeit ermöglichen. Im Markt werden sowohl verschiedene IoT Plattformen angeboten, die Bausteine für die Entwicklung bieten, als auch teils umfangreichere Referenzarchitekturen und Best Practices bereitgestellt. Einen technologieunabhängigen, konzeptionellen Bauplan für eine IoT Anwendung liefern diese allerdings in den meisten Fällen nicht, da sie sich auf konkrete Technologien und Produkte der Anbieter fokussieren.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Einleitung
- 1.1 Problemstellung
- 1.2 Aktueller Stand der Forschung
- 1.3 Forschungsfragen
- 1.4 Forschungsziel und Zielgruppen
- 1.5 Forschungsmethoden- und vorgehen
- 2 Anforderungen Referenzarchitektur
- 2.1 IoT-Referenzarchitekturen
- 2.1.1 5-Layer
- 2.1.2 Referenzarchitektur für IoT-basierende Geschäftsmodelle
- 2.1.2.1 Funktionale Sicht
- 2.1.2.2 Architekturschichten digitaler Geschäftsmodelle
- 2.1.2.3 Technische Referenzarchitektur
- 2.1.2.4 Zusammenfassung und Anforderungen
- 2.1.3 Microsoft Azure IoT Referenzarchitektur
- 2.1.3.1 Architekturbeschreibung
- 2.1.3.2 Querschnittsfunktionen
- 2.1.3.3 Zusammenfassung und Anforderungen
- 2.1.4 Zusammenfassung und Anforderungen
- 2.2 Software as a Service Anwendungen
- 2.3 Zusammenfassung und Anforderungen
- 3 Theoretische Grundlagen
- 3.1 Big Data Architekturansätze
- 3.1.1 Lambda-Architektur
- 3.1.1.1 Batch-Layer
- 3.1.1.2 Serving Layer
- 3.1.1.3 Speed Layer
- 3.1.1.4 Bewertung
- 3.1.2 Kappa-Architektur
- 3.1.2.1 Log
- 3.1.2.2 Bewertung
- 3.1.3 Zusammenfassung und Bewertung
- 3.2 Microservices
- 3.2.1 Merkmale von Microservices
- 3.2.2 Architektur von Microservice-Systemen
- 3.2.2.1 Skalierbarkeit
- 3.2.2.2 Sicherheit
- 3.2.2.3 Integration und Kommunikation
- 3.2.2.4 Application Logging
- 3.2.3 Architektur eines Microservice
- 3.2.4 Zusammenfassung und Bewertung
- 3.3 Mandantenfähigkeit
- 3.3.1 Herausforderungen
- 3.3.2 Konzepte auf Datenmodellebene
- 3.3.2.1 Shared Machine (Own Database)
- 3.3.2.2 Shared Process (Own Schema)
- 3.3.2.3 Shared Table
- 3.3.2.4 Zusammenfassung
- 3.3.3 Kontext der Gesamtanwendung
- 3.4 Zusammenfassung
- 4 IoT-Referenzarchitektur
- 4.1 Überblick
- 4.1.1 Devices-Layer
- 4.1.2 Connectivity-Layer
- 4.1.3 Device and Data Management Layer
- 4.1.4 Application-Layer
- 4.1.5 Customer Integration Layer
- 4.2 Messaging
- 4.3 Microservices
- 4.3.1 Microservice Customer and User Management
- 4.3.2 Microservice Device Management
- 4.3.3 Microservice Device Identity and Access
- 4.4 Sicherheit
- 4.4.1 Innerhalb der IoT Anwendung
- 4.4.2 Zugriff durch Web User
- 4.4.3 Zugriff durch Systeme
- 4.5 Application Logging
- 4.6 Disaster Recovery
- 4.6.1 Ablauf
- 4.6.2 Herausforderungen
- 4.7 Zusammenfassung und Bewertung
- 5 Use-Case Logistikplattform
- 5.1 Beschreibung und Anforderungen
- 5.2 Architekturausprägung
- 5.2.1 Überblick
- 5.2.2 Microservices
- 5.2.2.1 Microservice Device Management
- 5.2.2.2 Microservice Fleet Management
- 5.2.2.3 Microservice Transport Management
- 5.2.3 Sicherheit: Zugriff durch Web User
- 5.3 Zusammenfassung und Bewertung
- 6 Reflexion und Ausblick
- 6.1 Reflexion
- 6.2 Ausblick
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Masterarbeit befasst sich mit dem Entwurf einer IoT-Referenzarchitektur für SaaS-Anwendungen, die auf Microservices basiert. Die Arbeit untersucht den aktuellen Stand der Forschung zu IoT-Referenzarchitekturen und SaaS-Anwendungen und analysiert relevante Architekturansätze, um eine neue Referenzarchitektur zu entwickeln, die die Anforderungen beider Bereiche erfüllt. Die Arbeit zielt darauf ab, einen konzeptionellen Bauplan für die Entwicklung von IoT-Plattformen für SaaS-Anwendungen zu liefern, der sowohl flexibel als auch skalierbar ist.
- Entwicklung einer IoT-Referenzarchitektur für SaaS-Anwendungen
- Analyse von Architekturansätzen und -mustern
- Berücksichtigung von Anforderungen aus IoT-Referenzarchitekturen und SaaS-Anwendungen
- Integration von Microservices in die Referenzarchitektur
- Bewertung der Übertragbarkeit in die Praxis anhand eines Use-Cases
Zusammenfassung der Kapitel
Die Masterarbeit beginnt mit einer Einleitung, in der die Problemstellung, der aktuelle Stand der Forschung, die Forschungsfragen, das Forschungsziel und die Zielgruppen vorgestellt werden. Kapitel 2 befasst sich mit den Anforderungen an eine IoT-Referenzarchitektur, indem es verschiedene IoT-Referenzarchitekturen aus der Literatur untersucht und Anforderungen ableitet. Außerdem werden Anforderungen an SaaS-Anwendungen betrachtet. Kapitel 3 widmet sich den theoretischen Grundlagen, indem es Big Data Architekturansätze, Microservices und Mandantenfähigkeit analysiert. In Kapitel 4 wird die neue IoT-Referenzarchitektur vorgestellt, die auf den Erkenntnissen aus den vorherigen Kapiteln basiert. Kapitel 5 präsentiert einen Use-Case, die Logistikplattform, um die Übertragbarkeit der Referenzarchitektur in die Praxis zu evaluieren. Die Masterarbeit schließt mit einer Reflexion und einem Ausblick auf zukünftige Forschungsgebiete.
Schlüsselwörter
Die wichtigsten Schlüsselwörter der Arbeit sind Internet of Things (IoT), Software as a Service (SaaS), Referenzarchitektur, Microservices, Big Data, Mandantenfähigkeit, Logistikplattform, Security, Disaster Recovery.
- Quote paper
- Michael Bockheim (Author), 2020, Neue digitale Services für Kunden. Entwurf einer IoT-Referenzarchitektur für SaaS-Anwendungen auf Basis von Microservices, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/996604
