Spieltag 2 – FuturisTech
Spieltagsaufgabe und Ziele
1. Kurzfassung unseres Konzepts
Unser FoodConnect-Markt ist ein gemeinschaftlich organisierter, smarter Supermarkt, der Menschen dabei unterstützt, bewusster, gesünder und nachhaltiger einzukaufen. Er richtet sich besonders an Schüler, Familien, sportlich aktive Menschen, Menschen mit Barrieren und Personen, die eine klare Übereicht brauchen. Der Markt ist in übersichtliche Zonen gegliedert, darunter Produktregale, ein Kassenbereich, ein Bereich, in dem Kinder während dem Einkaufen warten und spielen können und ein Bereich für regionale Erzeugnisse, um kurze Wege und einfache Orientierung zu ermöglichen. Ein zentrales technisches Element ist ein NFC-basiertes System: Produkte werden gescannt und automatisch nach Gesundheit, Nachhaltigkeit und Preis bewertet. Eine App berechnet daraus individuelle Einkaufs-Scores und hilft, den Einkauf an persönliche Ziele anzupassen.
2. Ausgangslage und Anforderungen
In Spieltag 2 der zdi-Science League geht es um die konkrete Gestaltung und den Beginn des Baus unseres FoodConnect-Markts. Gefordert ist ein schlüssiges Konzept für den räumlichen Aufbau des Markts, die technische Ausstattung sowie seine Nutzung als sozialer Treffpunkt. Es soll klar werden, wie wir unsere Ideen praktisch umsetzen können und wieso wir uns dafür entscheiden. Eine Anforderung ist zusätzlich das Integrieren eines funktionsfähigem technischem Element. Ziel ist es zu zeigen, wie aus einer Idee ein realistischer, funktionierender und gemeinschaftlicher Markt entsteht.
2.2 Persona-Bedürfnisse: Simone, Alma, Elias
Persona
Bedürfnis / Problem
Konkrete Anforderung an den Markt
Wie setzt ihr das um? (Idee + Begründung)
Simone (34, Erzieherin, 2 Kinder)
Einkaufen mit Kinderwagen ist oft stressig: enge Gänge, Stau; wünscht breite Wege, ruhige Zonen, ggf. Spielecke.
Breite Wege,
übersichtlicher
Aufbau,ruhige
Bereiche
Klare Wegeführung ohne Sackgassen,ausreichend
Bewegungsflächen und abgetrennte ruhigere Zone,um stress zu reduzieren
Alma (42, Rollstuhl)
Barrierefreiheit: hohe Regale/Theken/Kassen sind Hindernisse; wünscht Zugang „für alle“ ohne Frust.
Barrirefreier
Zugang zu allen
Wichtigen
Funktionen
Niedrige Bedienhöhen,gute erreichbare Regale,
Ausreichend We
Elias (29, Innenarchitekt)
Mag klare Strukturen; wünscht logischen Aufbau, intuitive Wege, sinnvolle Produkt-Nachbarschaften; modernes äußeres Design.
Intuitiver Aufbau
Und visuelle
Ordnung
Zonenbasierter Grundriss mit nachvollziehbarer ProduktNachbarschaft
3. Zielbild und Erfolgskriterien
1. Ziel 1: Der FoodConnect-Markt ist übersichtlich und logisch aufgebaut.
(Warum wichtig? Eine klare Struktur erleichtert die Orientierung und vermeidet Stress. Für welche Persona? Besonders wichtig für Elias.)
2. Ziel 2: Die Wege im Markt ermöglichen stressfreies Einkaufen für Personen mit Kinderwagen.
(Warum wichtig? Ausreichend Platz verhindert Staus und macht den Einkauf entspannter. Für welche Persona? Besonders wichtig für Simone.)
3. Ziel 3: Der Markt ist barrierefrei und für Rollstuhlnutzer:innen selbstständig nutzbar.
(Warum wichtig? Selbstständigkeit und gleichberechtigter Zugang sind Grundvoraussetzungen für Inklusion. Für welche Persona? Besonders wichtig für Alma.)
4. Ziel 4: Ein technisches Element unterstützt die Nutzung des Marktes funktional.
(Warum wichtig? Technik soll konkrete Probleme lösen und den Markt besser nutzbar machen. Für welche Persona? Relevant für alle Persona, besonders für Alma und Elias.)
5. Ziel 5: Der Markt funktioniert auch als sozialer Begegnungsort.
(Warum wichtig? Begegnung stärkt Gemeinschaft und Akzeptanz. Für welche Persona? Relevant für Simone und die gesamte Nutzergemeinschaft.)
Vorgehensweise
. Marktkonzept: Aufbau, Gestaltung, Organisation
4.1 Organisationsform
Wir haben uns für die Organisationsform eines Supermarkts entschieden, da er den meisten Menschen vertraut ist und sich besonders gut für den Einsatz smarter Technologien eignet. So können digitale Systeme wie NFC-Scans, Gesundheitsbewertungen und automatisierte Abläufe realitätsnah eingesetzt werden. Gleichzeitig ermöglicht die Supermarktstruktur eine klare Wegeführung, gute Orientierung und eine einfache Umsetzung unseres Konzepts für nachhaltiges und bewusstes Einkaufen.
4.2 Raumlayout und Nutzer:innenreise
Unser Markt ist so aufgebaut, dass Besucher:innen sich automatisch und ohne Stress durch den Raum bewegen können. Vom Eingang aus kommen Kund:innen direkt in den Hauptbereich mit den Regalen. Diese sind in geschwungenen Reihen angeordnet. Dadurch entsteht ein natürlicher Laufweg, der die Menschen durch den Markt führt, ohne dass sie zurücklaufen oder sich gegenseitig blockieren. Der Weg führt an mehreren Regalinseln vorbei (Regal 1, Regal 2 usw.). So können Kund:innen alle Produkte nacheinander erreichen. Das sorgt für einen ruhigen Einkaufsfluss und hilft besonders Familien oder Menschen mit eingeschränkter Mobilität.
Der Eingangsbereich ist extra breit geplant, damit man sich orientieren kann und genug Platz für mehrere Personen gleichzeitig ist. In diesem Bereich befinden sich auch Einkaufswagen und Körbe, damit sie leicht erreichbar sind. Auf der linken Seite befindet sich ein Spielebereich für Kinder. Dieser liegt bewusst etwas abseits vom Hauptlaufweg. So können Kinder sicher spielen, während Eltern in Ruhe einkaufen. Die Kassen, sowohl die normalen als auch die modernen Selbstbedienungkassen, befinden sich am Ende des Laufwegs. Dadurch entsteht eine klare Route:
Eingang → Regale → Kasse → Ausgang.
Das macht den Markt übersichtlich und einfach nutzbar.
Dieses System sorgt für:
· bessere Orientierung
· weniger Stau
· ruhigen Einkaufsfluss
· einfache Nutzung für alle Altersgruppen
4.3 Barrierefreiheit & Familienfreundlichkeit
Unser Markt soll für möglichst viele Menschen gut nutzbar sein, egal ob mit Kinderwagen, Rollstuhl oder anderen Einschränkungen. Die Gänge zwischen den Regalen sind ca. 120–150 cm breit. Dadurch können sich zwei Personen begegnen oder ein Rollstuhl problemlos fahren. An wichtigen Stellen planen wir Wendeflächen von etwa 150 cm Durchmesser, damit Rollstuhlfahrer drehen können. Die Regale und Bedienbereiche sind so gestaltet, dass wichtige Produkte in gut erreichbarer Höhe liegen. Die Kasse und Servicebereiche liegen ungefähr bei 85 cm Höhe, damit sie sowohl im Sitzen als auch im Stehen nutzbar sind.
Nach dem Scannen eines NFC-Tags kann über einen Hilfe-Button gezielt ein Mitarbeiter zu diesem Produkt gerufen werden. So erhalten insbesondere Menschen mit Einschränkungen Unterstützung bei schwer erreichbaren Produkten. Da der Hilfeaufruf nur nach vorherigem Scan möglich ist, wird Missbrauch nahezu ausgeschlossen. Der Spielebereich hilft Familien, entspannter einzukaufen. Er liegt am Rand des Marktes, damit Kinder nicht direkt im Laufweg spielen. Zusätzlich planen wir Sitzmöglichkeiten für Eltern, ältere Menschen oder Personen, die sich kurz ausruhen müssen.
Außerdem planen wir zusätzliche Service-Lösungen:
· Hilfe-Knopf für Personal
· leicht erreichbare Einkaufswagen
· klare Wegmarkierungen
Diese Lösungen helfen konkret:
· Breite Wege reduzieren Stress beim Einkaufen (Simone)
· Niedrige Höhen ermöglichen selbstständiges Einkaufen (Alma)
· Klare Struktur sorgt für gute Orientierung (Elias)
Herausforderungen
5. Technisches Element
Im 2. Spieltag wollen wir uns mit den NFC-Tags beschäftigen, die unsere Produkte darstellen. Sie sind mit einer Datenbank verknüpft, die verschiedene Daten/Informationen über die Produkte speichern. Wenn die NFC-Tags mit einer zugehörigen App/Website, welche wir programmieren, auf dem Handy erkannt werden. An diesem Spieltag wollen wir uns genauer mit der Programmierung dieser NFC-Tags befassen, damit unser Ziel dieses funktionierenden Systems erreichbar ist.
5.1 Problembezug
Viele Menschen möchten im Supermarkt gezielt nach ihrer bevorzugten bzw. „gesunden“ Ernährung einkaufen (z. B. vegan, glutenfrei, zuckerarm). In der Praxis ist das jedoch umständlich. Man muss bei vielen Produkten lange Etiketten lesen oder Apps nutzen und Barcodes scannen, um herauszufinden, ob ein Produkt zu den eigenen Kriterien passt. Das kostet Zeit, unterbricht den Einkaufsfluss und ist im Alltag oft zu mühsam. Unser System vereinfacht diesen Prozess technisch deutlich. Der Nutzer legt in der App seine Ernährungskriterien per Checkbox fest. Beim Vorbeigehen am Regal werden die Produkte sofort über eine LED-Ampel (grün/gelb/rot) bewertet. Dadurch entfällt das ständige Scannen und Vergleichen. Man kann entspannt durch die Regalreihen laufen und erkennt direkt, welche Produkte geeignet sind.
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5.2 Funktionsprinzip
Der Nutzer wählt in der App FuturisFood per Checkbox seine Ernährungsanforderungen (z. B. vegan, glutenfrei, zuckerarm). Daraus erzeugt die App einen kompakten Code (Bitmuster aus 0/1), der die gewünschten Eigenschaften eindeutig beschreibt.
Am Regal befindet sich ein Arduino mit NFC-Empfänger. Hält der Nutzer das Smartphone an den NFC-Punkt, wird dieser Code per NFC übertragen und vom Arduino ausgelesen. Der Arduino vergleicht anschließend den empfangenen Anforderungscode mit den produktbezogenen Daten, die für jedes Regalprodukt hinterlegt sind, und steuert pro Produkt eine LED-Ampel:
· Grün: Produkt erfüllt die Kriterien
· Gelb: teilweise passend (z. B. einzelne Kriterien erfüllt/unklar)
· Rot: Produkt passt nicht zur Auswahl
So erhält der Nutzer direkt am Regal eine schnelle, intuitive Rückmeldung, ohne Etiketten zu lesen oder Produkte zu scannen.
5.3 Integration in den Markt
Für die Integration in den Markt ist vorgesehen, dass jedes Produkt am Preisschild einen eigenen NFC-Tag erhält. Der Tag ist dabei so platziert, dass er ohne zusätzlichen Aufwand beim normalen Blick auf das Preisschild erreichbar ist. Auf dem Tag werden eine Produkt-ID (und optional ein kurzer Datensatz bzw. Verweis auf weitere Produktinformationen) gespeichert. Hält der Kunde das Smartphone an das Preisschild, liest die App den Tag aus, verknüpft die Produkt-ID mit den hinterlegten Eigenschaften (z. B. vegan, glutenfrei, zuckerarm) und gibt dem Nutzer sofort eine Ampelbewertung bzw. eine passende Anzeige zurück. Dadurch lässt sich das System skalierbar in bestehende Regal-/Preisschildstrukturen integrieren, ohne Produkte selbst zu verändern.
Im Modellaufbau ist diese Platzierung direkt an den Preisschildern aufgrund des Maßstabs nicht umsetzbar. Deshalb sind die NFC-Tags in unserem Demonstrator auf der Rückseite der Regale positioniert. Das ändert nichts am Funktionsprinzip (Tag pro Produkt und eindeutige Produktzuordnung), sondern dient ausschließlich der praktischen Umsetzbarkeit im Prototyp.
5.4 Test, Grenzen, nächste Iteration
Im Test konnte das Grundprinzip (Kriterienauswahl in der App → eindeutiger Code → Ampelanzeige) funktional nachgestellt werden. Grenzen zeigen sich jedoch deutlich in der Hardware-Skalierung. Für eine realistische Regalumsetzung sind die verwendeten LEDs im Modell zu groß bzw. optisch nicht wie Preisschild-Integrationen, und auch NFC-Sensoren/Tags benötigen Platz sowie definierte Einbaupositionen. Zusätzlich ist die Anschlusskapazität des Arduino limitiert (begrenzte I/O-Pins). Schon für wenige Produkte wird die direkte Ansteuerung vieler LEDs und das parallele Anschließen mehrerer NFC-Leser unpraktisch. Für einen Markt mit vielen Produkten wäre es zudem problematisch, zahlreiche NFC-Sensoren an einem einzigen Arduino zu betreiben, hier braucht es eine verteilte Architektur (mehrere Controller/Bus-Systeme). Ein weiterer Punkt ist die NFC-Reichweite: Im Modell lässt sie sich nicht realistisch “herunterskalieren”; im echten Markt muss die Erkennung so gestaltet werden, dass pro Interaktion eindeutig ein Produkt erfasst wird. Gerade bei mehreren Nutzern gleichzeitig (Signalüberlagerung/gleichzeitige Reads) sind Maßnahmen wie definierte Lesezonen, klare Interaktionsführung und Kollisions-/Mehrfachzugriffsstrategien erforderlich. In der nächsten Iteration sollten daher kleinere, integrierbare Anzeigeelemente, eine skalierbare I/O-Erweiterung bzw. verteilte Controller sowie ein robustes NFC-Lese-/Multiuser-Konzept umgesetzt werden.
6. Soziale Nutzung: Der Markt als Ort für Menschen
Der FoodConnect-Markt ist nicht nur ein Ort zum Einkaufen, sondern ein bewusst gestalteter sozialer Raum, der Struktur, Orientierung und Gemeinschaft fördert. Durch einen klaren, linearen Rundgang können sich alle Besucher:innen übersichtlich und stressfrei durch den Markt bewegen. Dieses Konzept verhindert Chaos, erleichtert die Orientierung und ist besonders barrierefrei für Rollstuhlfahrer:innen, Menschen mit Einschränkungen sowie ältere Personen. Wenn ein NFC Tag eingescannt wurde, kann man außerdem auf einem Hilfe Knopf klicken und ein Mitarbeiter kommt zu diesem Produkt. Dies kann behinderten Personen helfen, nicht erreichbare Produkte zu gelangen. Dies kann jedoch nur passieren, wenn der NFC Tag vorher gescannt wurde, damit Betrug praktisch unmöglich ist.
Zur Unterstützung bietet unsere App eine digitale Wegeführung: Nutzer:innen können ihre Produkte vorab auswählen, und die App zeigt an, wann sie im Markt anhalten müssen. So wird der Einkauf in einem einzigen, ruhigen Durchgang erledigt, dies ist ein Wunsch, der direkt aus der Persona Elias abgeleitet ist.
Im Eingangsbereich gibt es zudem einen Betreuungs- und Beschäftigungsbereich für Kinder. Dadurch können Eltern, insbesondere Mütter, schneller und entspannter einkaufen, ohne Kinderwagen durch den Markt schieben zu müssen.
Zusammenfassung
7.1 Welche Lösungen gibt es schon – und was macht ihr anders/besser?
Wir orientieren uns an bestehenden Konzepten, nehmen aber bewusst eigene Schwerpunkte auf. Ein Beispiel sind smart ausgestattete Supermärkte mit digitalen Regalsystemen und NFC-Technologie, wie sie z. B. bei Carrefour eingeführt werden, wo elektronische NFC-Preisschilder digitale Informationen direkt an Kund:innen übertragen und Navigation sowie Produktinfos erleichtern . Außerdem gibt es unbemannte Smart-Stores, bei denen Kund:innen selbst scannen und bezahlen, was den Einkauf schneller und einfacher macht. Solche Konzepte zeigen, wie Technik den Einkauf verbessern kann.
Was unser Projekt anders und besser macht, ist der klare soziale Fokus und die Barrierefreiheit: Unsere lineare Wegeführung und die App-Unterstützung für Orientierung und Zugänglichkeit berücksichtigen gezielt Menschen mit Einschränkungen. Zusätzlich setzen wir auf soziale Aspekte wie kindgerechte Bereiche und einen gemeinschaftlichen Treffpunkt, die in den vergleichbaren Vorbildern nicht im Mittelpunkt stehen.
7.2 Entscheidungsmatrix (Kurzform)
Wählt eine zentrale Entscheidung (z.B. Organisationsform oder Wegeführung) und zeigt eure Abwägung.
7.3Kosten- und Materialübersicht
Nennt Gesamtbudget, bisherige Ausgaben (größte Posten) und ob ihr noch Material braucht.
• Geplantes Budget: 150 €
• Größte Posten: RFID-/NFC-Modul + Microcontroller (PN532 NFC RFID Modul)
• Offen/Nächste Anschaffungen: weitere NFC-tags,leds und eventuele technische komponenete die wir bräuchten was wir aber im laufe das aufbaus noch besser entscheiden können.
Für unser Projekt verwenden wir das PN532 NFC RFID Modul in der I2C-Version. Zusätzlich wurden drei NFC-Tags angeschafft.
Das NFC-Modul wurde auf der Rückseite des Regals untergebracht, sodass es von außen nicht sichtbar ist, aber dennoch zuverlässig funktioniert.
Der NFC-Tag befindet sich ebenfalls hinten am Regal (vorerst).
Für unseren Markt mussten wir entscheiden, wie die Wegeführung aufgebaut sein soll. Unser Ziel war es, Orientierung zu erleichtern, Stau zu vermeiden und den Markt barrierefrei nutzbar zu machen. Außerdem wollen wir eine klare Übersicht, damit kein Chaos entsteht und das einkaufen erleichtert wird. Denn jeder kennt es, wenn die Mutter eine Einkaufsliste schreibt und man zehn mal durch jeden Gang läuft. Somit kann man den Einkauf mit nur einem Rundlauf beenden
Option
Vorteile
Nachteile
Kriterien (Persona/Ziele)
Entscheidung + Begründung
Klassische gerade Regalreihen (Supermarkt-Style)
Einfach zu bauen,platzsparend
Unübersichtlich mehr gegenverkehr
Orientierung (Elias)
Stressvermeidung(Simone)
Nicht gewählt,da stau entstehen kann
Komplett offener Markt ohne feste Wege
Sehr frei bewegbar
Kaum Orientierung Chaos möglich
Strukutur (Elias),
Sicherheit
Nicht gewählt, zu unübersichtlich
Geschwungener Laufweg mit Regalinseln
Gute Orientierung
Ruhiger Flow,
barrierefreundlich
Etwas aufwendiger zu
bauen
Alle Personas+
Ziele
Gewählt,da klarer Weg+gute
Nutzbarkeit
Wir haben uns für den geschwungenen Laufweg entschieden, weil er mehrere Probleme gleichzeitig löst. Kund:innen bewegen sich automatisch durch den Markt, ohne zurücklaufen zu müssen. Außerdem verhindert diese Form Stau und sorgt für eine angenehme Einkaufsatmosphäre. Besonders für Familien und Rollstuhlfahrer ist der klare, breite Weg wichtig.
8. Vorgehensweise im Team
Am Anfang stand eine kurze Problem- und Zieldefinition. Wie kann man im Supermarkt schnell erkennen, ob ein Produkt zur eigenen Ernährungsweise passt, ohne jedes Etikett zu lesen oder lange zu scannen? Daraus haben wir ein klares Konzept abgeleitet: Kriterien werden in der App eingestellt, daraus entsteht ein Code, und am Regal wird die Übereinstimmung sofort über eine LED-Ampel sichtbar.
Im nächsten Schritt haben wir das Gesamtsystem in Teilaufgaben aufgeteilt und parallel geplant: (1) App-Entwicklung (UI mit Checkboxen, Zustandsverwaltung, Code-Erzeugung), (2) Microcontroller-Logik (Interpretation des Codes, Zuordnung zu Produkten, Ansteuerung der Ampeln), und (3) Konzeptintegration im Markt (NFC-Tag pro Produkt am Preisschild).
Für den Prototypen haben wir den Modellbau bewusst minimal gehalten, um Zeit für die technische Umsetzung zu gewinnen: Wir haben einen Grundbau (Platte, Wände, Grundriss) und ein einzelnes Regal gebaut, an dem die Interaktion demonstriert werden kann. Der größte Teil der Arbeitszeit ging in die technische Planung (Pinbelegung, Verkabelung, Testkonzept) sowie die Implementierung und das Debugging der App und des Microcontrollers. Durch wiederholte Tests (LED-Sequenzen, Presets, Zuordnung von Produkten zu Ampeln) haben wir die Funktionskette Schritt für Schritt stabilisiert. So kann die Jury nachvollziehen, wie wir von der Idee über die Systemaufteilung zur funktionierenden Demonstration gekommen sind.
Grundstruktur:
Die Bodenplatte ist vollständig zugeschnitten und aufgebaut.
Drei seitliche Wandelemente begrenzen den Raum (Rückwand und zwei Seitenwände).
Der zentrale Baukörper (Regal-/Tribünen- oder Podestelement) wurde konstruiert und positioniert.
Zonen:
Die verschiedenen Funktionsbereiche sind auf der Bodenplatte eingezeichnet und beschriftet (z. B. Kosmetikbereich, Lagerbereich, ggf. Kassen-/Servicebereich).
Die Zonen sind klar abgegrenzt und räumlich strukturiert.
Wegeführung:
Die Laufwege sind markiert (rote Pfeile zeigen die Bewegungsrichtung).
Kundenführung ist bereits konzeptionell durchdacht und im Modell sichtbar umgesetzt.
Haupt- und Nebenwege sind erkennbar differenziert.
Was ist das nächste konkrete Arbeitspaket?
Ausarbeitung der Details
Feinarbeit an den Zonengrenzen
Ergänzung von Möbeln (Theken, Regale, Präsentationsflächen)
Optimierung der Wegeführung
Prüfen, ob Engstellen entstehen
Eventuell Breiten anpassen
Gestalterische Ausarbeitung
Farb- und Materialkonzept darstellen
Beschriftungen sauber finalisieren
Maßstab überprüfen
Stabilisierung
Wände und Elemente dauerhaft fixieren
Kanten sauber nacharbeiten
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