E-Book, Deutsch, 141 Seiten
Reihe: acatech DISKUTIERT
Broy Cyber-Physical Systems
2010
ISBN: 978-3-642-14901-6
Verlag: Springer
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark
Innovation durch softwareintensive eingebettete Systeme
E-Book, Deutsch, 141 Seiten
Reihe: acatech DISKUTIERT
ISBN: 978-3-642-14901-6
Verlag: Springer
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark
Cyber-Physical Systems adressieren das Zusammenwachsen softwareintensiver eingebetteter Systeme mit den globalen digitalen Netzen. Sie ermöglichen neuartige industrielle Anwendungen mit hohem wirtschaftlichem Potential. Beispiele sind etwa selbststeuernde Logistiksysteme, integrierte Systeme zur Verkehrssteuerung oder intelligente Stromnetze (Smart Grids). Im Milliardenmarkt der Eingebetteten Systeme hat Deutschland bislang eine starke Position. Das hohe Innovationspotential der Cyber-Physical Systems bringt große wirtschaftliche, technische und wissenschaftliche Herausforderungen. Der wachsende Umfang eingebetteter Software und ihre zunehmende Vernetzung erfordert jedoch zwingend einen Paradigmenwechsel im Entwicklungsprozess, der in der nächsten Generation der Cyber-Physical Systems zum Verlust der guten Position Deutschlands führen könnte. Aus diesem Grund zeigt acatech, die Deutsche Akademie der Technikwissenschaften, gemeinsam mit Vertretern aus Wissenschaft, Wirtschaft und Politik Möglichkeiten und Strategien auf, wie Deutschland den Generationswechsel von Eingebetteten Systemen zu Cyber-Physical Systems meistern kann.
Prof. Dr. Dr. h.c. Manfred Broy lehrt am Institut für Informatik der Technischen Universität München
Autoren/Hrsg.
Weitere Infos & Material
1;Title Page ;1
2;Copyright Page ;2
3;Table of Contents ;4
4;> GRUSSWORT;5
5;> EINLEITUNG;10
6;> CYBER-PHYSICAL SYSTEMS – WISSENSCHAFTLICHE HERAUSFORDERUNGEN BEI DER ENTWICKLUNG;13
6.1;1 DIE DIGITALE REVOLUTION;13
6.1.1;1.1 INNOVATION DURCH EINGEBETTETE SOFTWARE;13
6.1.2;1.2 WAS TREIBT DIE DIGITALE REVOLUTION?;15
6.1.2.1;> 1.2.1 Das Mooresche Gesetz;15
6.1.2.2;> 1.2.2 Flexibilität durch Software;16
6.1.3;1.3 DAS BESONDERE AN SOFTWARE;16
6.2;2 CYBER-PHYSICAL SYSTEMS;17
6.2.1;2.1 SPEZIFIKA VON CPS;17
6.2.2;2.2 AUSPRÄGUNGEN VON SYSTEMEN MIT EINGEBETTETER SOFTWARE;19
6.2.3;2.3 ZWIEBELSCHALENARTIGE STRUKTUR VON CPS;19
6.3;3 WISSENSCHAFTLICHE HERAUSFORDERUNGEN;20
6.3.1;3.1 ANALOGE UND DIGITALE WELT;20
6.3.2;3.2 DIE VISIONEN;21
6.3.3;3.3 WISSENSCHAFTLICHE HERAUSFORDERUNGEN FÜR CPS;22
6.3.4;3.4 DAS ZIEL;23
6.3.5;3.5 WISSENSCHAFTLICHE HERAUSFORDERUNGEN;23
6.3.6;3.6 ANWENDUNGSDOMÄNEN;24
6.3.7;3.7 DAS ZIEL;24
6.4;4 CPSs ÄNDERN UNSERE MÖGLICHKEITEN ...;25
6.4.1;4.1 DIE SCHIER UNBEGRENZTE EINSATZBREITE ...;25
6.4.2;4.2 CPSs BENÖTIGEN ÜBERGREIFENDE LÖSUNGEN;25
6.4.3;4.3 SOFTWARE IST ÜBERALL;26
6.4.4;5 DER WEG IN DIE ZUKUNFT;26
6.4.5;LITERATUR;27
7;> INNOVATION IM MITTELSTAND AM BEISPIEL DER SEN KUNGVON MOBILITÄTSKOSTEN DURCH „SCHWARMIN TELLIGENZ“;28
7.1;1 MOTIVATION;28
7.2;2 WAS IST SCHWARMINTELLIGENZ?;30
7.3;3 CYBER-PHYSICAL SYSTEMS: WEGBEREITER FÜR „SCHWARMINTELLIGENZ“;31
7.4;4 ANWENDUNGSBEISPIELE AUS VERKEHR UND INFRASTRUKTUR;36
7.4.1;4.1 INTELLIGENTES KREUZUNGSMANAGEMENT;36
7.4.2;4.2 IDENTIFIZIERUNG MÖGLICHER FAHRGEMEINSCHAFTEN;37
7.4.3;4.3 PRÄDIKTION UND AKTIVE VERMEIDUNG VON STAUSITUATIONEN;38
7.4.4;4.4 VERNETZUNG MOBILER ENDGERÄTE UND CAR2X;42
7.4.5;4.5 VERNETZTE FAHRERASSISTENZSYSTEME;43
7.4.6;4.6 SMART GRID;47
7.5;5 WELCHE POTENTIALE GIBT ES IM HINBLICK AUF DIE SENKUNG VON MOBILITÄTS KOSTEN?;48
7.6;6 WAS MÜSSEN WIR TUN, UM CYBER-PHYSICAL SYSTEMS MÖGLICH ZU MACHEN?;49
7.7;7 DER LEISTUNGSBEITRAG DES MITTELSTANDS;50
7.8;LITERATUR;51
8;> DIE WIRTSCHAFTLICHE BEDEUTUNG VON CYBERPHYSICALSYSTEMS AUS DER SICHT EINES GLOBALPLAYERS;54
8.1;NACHHALTIGKEIT – GRUNDLAGE UNSERES HANDELNS;54
8.2;DIE BEDEUTUNG VON CYBER-PHYSICAL SYSTEMS FÜR DIE SIEMENS AG;54
8.3;CHARAKTERISTIKA VON EMMBEDDED SYSTEMS BEI SIEMENS;56
8.4;DIE BEDEUTUNG VON CYBER-PHYSICAL SYSTEMS FÜR SIEMENS SEKTOREN;57
8.5;DER SEKTOR INDUSTRIE;57
8.6;DER SEKTOR GESUNDHEIT;57
8.7;DER SEKTOR ENERGIE;58
8.8;SMART GRID;58
8.9;ZUSAMMENFASSUNG;60
9;> NATIONALE ROADMAP EMBEDDED SYSTEMS;62
9.1;DEUTSCHLAND – ZEHN THESEN;62
9.1.1;> These 1;62
9.1.2;> These2;62
9.1.3;> These3;62
9.1.4;> These 4;62
9.1.5;> These 5;62
9.1.6;> These 6;63
9.1.7;> These 7;63
9.1.8;> These 8;63
9.1.9;> These 9;63
9.1.10;> These 10;63
9.2;2 SCOPE DER ROADMAP;65
9.3;3 BEDEUTUNG VON EMBEDDED SYSTEMS FÜR DEUTSCHLAND;68
9.4;4 BEITRÄGE ZUR LÖSUNG GESELLSCHAFTLICHER UND ÖKONOMISCHER HERAUS FORDERUNGEN;74
9.4.1;4.1 ALTERNDE GESELLSCHAFT UND GESUNDHEIT;74
9.4.1.1;> 4.1.1 Szenario 1: Selbstständiges und eigenverantwortetes Leben im Alter;75
9.4.1.2;> 4.1.2 Szenario 2: Flächendeckende gesundheitliche Betreuung;75
9.4.1.3;> 4.1.3 Szenario 3: Leben mit chronischen Krankheiten;76
9.4.1.4;> 4.1.4 Szenario 4: Soziale Vernetzung;77
9.4.2;4.2 MOBILITÄT;78
9.4.2.1;> 4.2.1 Szenario 1: Green Mobility;78
9.4.2.2;> 4.2.2 Szenario 2: Die Vision vom unfallfreien Fahren;79
9.4.2.3;> 4.2.3 Szenario 3: Unterstützung von älteren Menschen;80
9.4.3;4.3 SICHERHEIT;80
9.4.3.1;> 4.3.1 Safety: Funktionale Sicherheit kritischer Systeme;81
9.4.3.1.1;> 4.3.1.1 Transportsysteme;81
9.4.3.1.2;> 4.3.1.2 Automatisierung;82
9.4.3.1.3;> 4.3.1.3 Medizin;82
9.4.3.2;> 4.3.2 Sicherheit zum Schutz der Bevölkerung: Security;83
9.4.3.2.1;> 4.3.2.1 Szenario 1: Privacy of Data;84
9.4.3.2.2;> 4.3.2.2 Szenario 2: Crisis Management;85
9.4.3.2.3;> 4.3.2.3 Szenario 3: Der Flughafen der Zukunft;86
9.4.4;4.4 UMWELT UND ENERGIE;86
9.4.4.1;> 4.4.1 Szenario 1: Naturkatastrophen vorhersagen;87
9.4.4.2;> 4.4.2 Szenario 2: Schutz und Minimierung des Verbrauchs von natürlichen Ressourcen;87
9.4.5;4.5 WISSENSGESELLSCHAFT;88
9.4.5.1;> 4.5.1 Szenario 1: Ferngestützte Diagnose;88
9.4.6;4.6 GLOBALISIERUNG;89
9.4.6.1;> 4.6.1 Szenario 1: Verbesserung der Lebensqualität in Entwicklungs- und Schwellen ländern;89
9.4.6.2;> 4.6.2 Szenario 2: Delivery on Demand im Zeitalter der Globalisierung;89
9.4.6.3;> 4.6.3 Szenario 3: Fabrik der Zukunft;90
9.4.7;4.7 URBANISIERUNG;90
9.4.7.1;> 4.7.1 Szenario: Smart City;91
9.4.7.1.1;> 4.7.1.1 Bürgernahe Anwendungen;91
9.4.7.1.2;> 4.7.1.2 Logistische Anwendungen;91
9.4.7.1.3;> 4.7.1.3 City-Management;92
9.5;5 FORSCHUNGSPRIORITÄTEN;92
9.5.1;5.1 TECHNOLOGIEINNOVATIONEN;93
9.5.1.1;> 5.1.1 Computing devices der Zukunft;93
9.5.1.2;> 5.1.2 Ressourcenoptimierende Technologien;94
9.5.1.3;> 5.1.3 Referenzarchitekturen für Eingebettete Systeme;95
9.5.1.4;> 5.1.4 Sichere und geschützte Eingebettete Systeme;95
9.5.1.5;> 5.1.5 Vernetzte Regelungen;96
9.5.1.6;> 5.1.6 Funktionale Sicherheit Eingebetteter Systeme;97
9.5.1.7;> 5.1.7 Kognitive Eingebettete Systeme;98
9.5.1.8;> 5.1.8 Innovative Interaktionsschnittstellen;99
9.5.1.9;> 5.1.9 Kooperative Eingebettete Systeme;99
9.5.2;5.2 PROZESSINNOVATIONEN;100
9.5.2.1;> 5.2.1 Requirements Engineering;100
9.5.2.2;> 5.2.2 Architektur – Entwurf und Bewertung;101
9.5.2.3;> 5.2.3 Systemanalyse;102
9.5.2.4;> 5.2.4 Modellgetriebene Entwicklung;103
9.5.2.5;> 5.2.5 Systematische Wiederverwendung;105
9.5.2.6;> 5.2.6 Menschen-zentrierter Entwurf;106
9.5.2.7;> 5.2.7 Life Cycle Management;106
9.5.2.8;> 5.2.8 Prozessautomatisierung;107
9.5.2.9;> 5.2.9 Prozessorganisation;108
9.6;6 EMPFEHLUNGEN;109
9.6.1;6.1 PRIORITÄRE STRATEGIELINIEN;109
9.6.1.1;> 6.1.1 Seamless Interaction;111
9.6.1.2;> 6.1.2 Autonome Systeme;112
9.6.1.3;> 6.1.3 Verteilte Echtzeit-Situationserfassung und Lösungsfindung;114
9.6.1.4;> 6.1.4 Sichere Systeme;115
9.6.1.5;> 6.1.5 Architekturprinzipien;116
9.6.1.6;> 6.1.6 Virtual Engineering;117
9.6.2;6.2 ROADMAP;120
9.6.3;6.3 FORSCHUNGSFÖRDERINSTRUMENTE;120
9.6.4;6.4 WEITERE EMPFEHLUNGEN;120
9.7;7 ANHANG;122
9.7.1;7.1 MITGLIEDER DES STEUERKREISES;122
9.7.2;7.2 MITGLIEDER DES EXPERTENKREISES;122
9.7.3;7.3 WEITERE MITWIRKENDE;124
9.7.4;7.4 QUELLEN;124
9.7.5;7.5 GLOSSAR;129
10;> AUTORENVERZEICHNIS;132
10.1;> acatech – DEUTSCHE AKADEMIE DER TECHNIKWISSENSCHAFTEN;134
10.2;> acatech DISKUTIERT;134
10.3;BISHER SIND IN DER REIHE „acatech DISKUTIERT“ FOLGENDE BÄNDE ERSCHIENEN:;135
