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Internet of Things and Sustainability: A Comprehensive Framework

  • The Internet of Things (IoT) is a fast-growing, technological concept, which aims to integrate various physical and virtual objects into a global network to enable interaction and communication between those objects (Atzori, Iera and Morabito, 2010). The application possibilities are manifold and may transform society and economy similarly to the usage of the internet (Chase, 2013). Furthermore, the Internet of Things occupies a central role for the realisation of visionary future concepts, for example, Smart City or Smart Healthcare. In addition, the utilisation of this technology promises opportunities for the enhancement of various sustainability aspects, and thus for the transformation to a smarter, more efficient and more conscious dealing with natural resources (Maksimovic, 2017). The action principle of sustainability increasingly gains attention in the societal and academical discourse. This is reasoned by the partly harmful consumption and production patterns of the last century (Mcwilliams et al., 2016). Relating to sustainability, the advancing application of IoT technology also poses risks. Following the precautionary principle, these risks should be considered early (Harremoës et al., 2001). Risks of IoT for sustainability include the massive amounts of energy and raw materials which are required for the manufacturing and operation of IoT objects and furthermore, the disposal of those objects (Birkel et al., 2019). The exact relations in the context of IoT and sustainability are insufficiently explored to this point and do not constitute a central element within the discussion of this technology (Behrendt, 2019). Therefore, this thesis aims to develop a comprehensive overview of the relations between IoT and sustainability. To achieve this aim, this thesis utilises the methodology of Grounded Theory in combination with a comprehensive literature review. The analysed literature primarily consists of research contributions in the field of Information Technology (IT). Based on this literature, aspects, solution approaches, effects and challenges in the context of IoT and sustainability were elaborated. The analysis revealed two central perspectives in this context. IoT for Sustainability (IoT4Sus) describes the utilisation and usage of IoT-generated information to enhance sustainability aspects. In contrast, Sustainability for IoT (Sus4IoT) fo-cuses on sustainability aspects of the applied technology and highlights methods to reduce negative impacts, which are associated with the manufacturing and operation of IoT. Elaborated aspects and relations were illustrated in the comprehensive CCIS Framework. This framework represents a tool for the capturing of relevant aspects and relations in this context and thus supports the awareness of the link between IoT and sustainability. Furthermore, the framework suggests an action principle to optimise the performance of IoT systems regarding sustainability. The central contribution of this thesis is represented by the providence of the CCIS Framework and the contained information regarding the aspects and relations of IoT and sustainability.
  • Das Internet of Things (IoT) ist ein schnell wachsendes, technologisches Konzept, das darauf abzielt, verschiedenste physikalische und virtuelle Objekte in einem globalen Netzwerk zu vereinen um Interaktion und Kommunikation zwischen diesen Objekten zu ermöglichen (Atzori, Iera and Morabito, 2010). Die Einsatzmöglichkeiten dieser Technologie sind vielfältig und könnten Gesellschaft und Wirtschaft in ähnlicher Weise verändern wie die Nutzung des Internets (Chase, 2013). Darüber hinaus nimmt das Internet of Things eine zentrale Rolle in der Realisation von visionären Zukunftskonzepten ein, beispielsweise Smart City oder Smart Healthcare. Zudem verspricht die Anwendung dieser Technologie Möglichkeiten, verschiedene Aspekte der Nachhaltigkeit zu verbessern und zu einem bewussteren, effizienteren und schonenderen Umgang mit natürlichen Ressourcen beizutragen (Maksimovic, 2017). Das Handlungsprinzip der Nachhaltigkeit gewinnt im gesellschaftlichen und akademischen Diskurs zunehmend an Bedeutung und trägt den teils schädlichen Produktions- und Konsummustern des vergangenen Jahrhunderts Rechnung (Mcwilliams et al., 2016). Im Zusammenhang mit Nachhaltigkeit ist die fortschreitende Verbreitung von IoT Technologie allerdings auch mit Risiken verknüpft, die im Rahmen des Vorsorgeprinzips rechtzeitig bedacht werden müssen (Harremoës et al., 2001). Dazu zählen der massive Energie- und Rohstoffbedarf der Produktion und des Betriebs von IoT Objekten, sowie deren Entsorgung (Birkel et al., 2019). Die genauen Zusammenhänge und Auswirkungen von IoT im Bezug auf Nachhaltigkeit sind bisher nur unzureichend erforscht und nehmen keine zentrale Rolle in der Diskussion dieser Technologie ein (Behrendt, 2019). Diese Arbeit hat daher das Ziel, einen umfassenden Überblick der Zusammenhänge zwischen IoT Technologie und Nachhaltigkeitsaspekten zu erarbeiten. Um dieses Ziel zu verwirklichen, verwendet diese Arbeit die Grounded Theory Methodik in Verbindung mit einer umfassenden Literaturanalyse. Die analysierte Literatur besteht dabei aus Forschungsbeiträgen, die besonders dem Gebiet der Informationstechnik (IT) entstammen. Auf Grundlage dieser Literaturanalyse wurden Aspekte, Lösungsansätze, Effekte und Barrieren im Kontext von IoT und Nachhaltigkeit erarbeitet. Im Laufe der Analyse kristallisierten sich zwei zentrale Sichtweisen auf IoT im Zusammenhang mit Nachhaltigkeit heraus. IoT für Nachhaltigkeit (IoT4Sus) beschreibt dabei den Einsatz und die Nutzung von IoT generierten Informationen, um eine Verbesserung im Hinblick auf verschiedene Nachhaltigkeitsaspekte zu erzielen. Nachhaltigkeit für IoT (Sus4IoT) hingegen fokussiert Nachhaltigkeitsaspekte der eingesetzten Technologie und zeigt Lösungen auf um, mit der Produktion und dem Betrieb verknüpfte, negative Auswirkungen auf Nachhaltigkeit zu verringern. Die erarbeiteten Aspekte und Beziehungen wurden in einem umfangreichen Rahmenwerk, dem CCIS Framework, festgehalten und dargestellt. Dieses Rahmenwerk stellt ein Werkzeug zur Erfassung relevanter Aspekte und Beziehungen in diesem Bereich dar und trägt damit zur Bewusstseinsbildung in diesem Kontext bei. Darüber hinaus empfiehlt das Rahmenwerk ein Handlungsprinzip um die Performance von IoT Systemen im Rahmen der Nachhaltigkeit zu optimieren. Der zentrale Beitrag dieser Arbeit besteht in der Bereitstellung des CCIS Framework, sowie der darin enthaltenen Informationen hinsichtlich der Aspekte und Beziehungen von IoT und Nachhaltigkeit.

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Metadaten
Author:Alexander Schneider
URN:urn:nbn:de:kola-19090
Referee:Susan P. Williams, Patrick Nitschke
Document Type:Master's Thesis
Language:English
Date of completion:2019/08/08
Date of publication:2019/08/09
Publishing institution:Universität Koblenz-Landau, Universitätsbibliothek
Granting institution:Universität Koblenz-Landau, Campus Koblenz, Fachbereich 4
Date of final exam:2019/08/08
Release Date:2019/08/09
Tag:Internet of Things; Sustainability
Number of pages:xv, 123
Institutes:Fachbereich 4 / Institut für Wirtschafts- und Verwaltungsinformatik
Dewey Decimal Classification:0 Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke / 00 Informatik, Wissen, Systeme / 000 Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke
Licence (German):License LogoEs gilt das deutsche Urheberrecht: § 53 UrhG