Evaluation - Soley02/IoTBarcodeHHZ GitHub Wiki

Im Hackathon wurde anhand der bereits beschriebenen Technologien und Vorgehensweisen ein Prototyp für den Smart Checkout erstellt. Hierbei wurde festgestellt, dass die Idee grundsätzlich mit heute vorhandener Technologie realisierbar ist. Bei den Tests mit dem Raspberry Pi ist jedoch aufgefallen, dass die CPU-Auslastung sehr hoch war, sobald die USB-Webcam angeschlossen und in der Kassenanwendung verwendet wurde. Dadurch wird auch die Dauer beeinflusst, die bis zur Erkennung des Barcodes benötigt wird.

Um die Idee in die Realität umzusetzen, sind verschiedene weitere Schritte erforderlich:

Die Einkaufslisten-App müsste um die Erstellung eines Barcodes ergänzt werden, damit hierüber direkt die Nutzer-Authentifikation erfolgen kann.
Die Installation auf dem Raspberry Pi müsste in eine bestehende Kassenanwendung integriert werden, die auch die entsprechende Performanz hat und in verschiedenen Supermärkten verwendet wird.
Zusätzlich ist eine Infrastruktur aufzusetzen bzw. eine bestehende zu erweitern, die eine skalierbare und zentrale Schnittstelle zwischen Einkaufslisten-App und Kassenanwendung darstellt.
An den Supermarkt-Kassen müssten Terminals installiert werden, an denen sich die Kunden per Barcode identifizieren damit der smarte Checkout durchgeführt werden kann. Diese sind in einigen Filialen einer Drogeriemarkt-Kette bereits heute vorhanden, müssten jedoch entsprechend ausgebaut werden.

Smart Object Computer

Im Rahmen von Smart Object Computern werden Computer in Dinge eingebettet, die weiterhin uneingeschränkt ihre ursprüngliche Funktion beibehalten, aber durch die Einbettung weitere Funktionen erhalten und damit zusätzlichen Nutzen generieren. Die Erweiterung der physischen Objekte durch digitale Services führt dazu, das Objekte als intelligent wahrgenommen werden. Dabei erfassen Sensoren und Aktuatoren die Umgebung des Objekts und ermöglichen eine Interaktion mit digitalen Services.

Im Falle des MVP Smart Checkout erfasst die Kasse per Barcode-Scanner zum einen die gekauften Produkte und zum anderen den Barcode zur Identifikation des Anwenders. Die Daten werden dann im Hintergrund verarbeitet und durch den Zugriff auf Internet-Services mit der Einkaufslisten-App synchronisiert. Dort findet dann die weitere Interaktion mit dem Anwender statt, der seine aktualisierte Einkaufsliste überprüfen und bei Bedarf überarbeiten kann. Die Kasse selbst ist auch weiterhin ohne Benutzer-Identifikation und Synchronisation mit der Einkaufslisten-App im ursprünglichen Anwendungsfall nutzbar.

Berücksichtigung der IoT-Entwurfsprinzipien

Die, in den theoretischen Grundlagen beschriebenen, Entwurfsprinzipien wurden wie folgt umgesetzt:

Unsichtbarkeit

Für den Anwender sind zur Nutzung des Systems keine weiteren Anwendungen notwendig. Die Integration erfolgt einerseits in ein bestehendes Kassensystem und in eine bestehende Einkaufslisten-App. Gleiches gilt für das Smartphone, das der Anwender in der Regel bereits im Einsatz hat. Einzig die Identifikation am Kassensystem ist ein neuer Schritt, der durch das System erfordert wird.

Manueller Vorrang

Nachdem von der Anwendung der Smart Checkout durchgeführt und die Einkaufsliste überarbeitet wurde, kann der Nutzer die Änderungen wieder rückgängig machen bzw. weitere Änderungen vornehmen. Diese Änderungen überschreiben die automatischen Anpassungen.

Rückkopplung

Der Nutzer erhält nach dem Aktualisieren der Einkaufsliste eine Push-Benachrichtigung und kann auch in der Einkaufslisten-App selbst die Historie des Smart Checkouts einsehen. Damit sind für den Nutzer die Änderungen, die die Anwendung vorgenommen hat, nachvollziehbar. Dennoch arbeitet das System weitgehend im Hintergrund, der Nutzer interagiert nur bei der Identifikation und der Überprüfung der Änderungen mit der Anwendung.

Charakteristika von IoT-Kommunikation

Organisation u. Struktur des Netzwerkes: Zwischen dem Kassensystem und der Webcam liegt eine Point-to-Point-Kommunikation vor.
Betriebsmodus: Zwischen dem Smartphone und dem Kassensystem wird immer ein neues Ad-hoc-Netzwerk aufgebaut.
Physikalische Eigenschaften: Die physikalischen Eigenschaften des Netzwerks hängen stark von den verwendeten Technologien ab, die vom Anwender selbst abhängen. Dieser kann die synchronisierte Einkaufsliste beispielsweise per Wi-Fi oder auch per Ethernet abrufen. Im Rahmen des MVP wurde für das Smartphone eine Wi-Fi-Verbindung aufgebaut, das Kassensystem war per Ethernet angebunden.
Leistung: Die im MVP verwendeten Komponenten sind relativ preisgünstig zu erhalten. Für den Raspberry Pi 3 sind circa 70 € anzusetzen, für die USB-Webcam ca. 50 €. Der Energieverbrauch des Raspberry Pi wird direkt über einen Stromanschluss gedeckt, die USB-Webcam erhält den notwendigen Strom per USB-Anschluss über den Raspberry Pi.

IoT Value Driver

Nach Elgar Fleisch gibt es zwei Value Driver im Kontext von Internet of Things:

Machine-to-Machine (M2M)
Integration mit Nutzern

Im vorliegenden Projekt handelt es sich um eine Integration mit Nutzern. Grund hierfür ist, dass der Smart Checkout Rückmeldung an den Nutzer gibt, was eingekauft bzw. in der Einkaufsliste abgehakt wurde. Durch eine entsprechende Rückmeldung und Darstellung innerhalb der Einkaufslisten-App wird dem Nutzer der Ablauf sichtbar gemacht und der Nutzer kann den Zustand der gekauften Produkte nachvollziehen. Außerdem wird das Verhalten des Nutzers beeinflusst, da damit der nächste Einkauf bereits vorbereitet wird. Im Hintergrund liegt eine M2M-Kommunikation vor, da nach der Identifikation durch den Nutzer das Kassensystem direkt mit der Einkaufslisten-App kommuniziert und der Nutzer erst wieder über die Rückmeldung in der App mit der Einkaufsliste interagiert.