Der Fraunhofer-Verbund IuK-Technologie lud gemeinsam mit der Fraunhofer-Allianz Embedded Systems zur großen Bestandsaufnahme und Blick in die Zukunft. Experten von Fraunhofer diskutierten mit externen Gästen – Vertretern aus Industrie und Gesellschaft – über die Wege in eine »Cyber-Physical-Gesellschaft«. Vormals geschlossene Systeme öffnen sich und aus Embedded Systems werden Cyber-Physical Systems. Sie sind also die nächste Evolutionsstufe. 

Bereits Arthur Schnitzler wusste: »Auch der erste Schritt gehört zum Weg«. So ist es nicht verwunderlich, dass Prof. Peter Liggesmeyer in einer Bestandsaufnahme den Cyber-Physical Systems (CPS) ein enormes wirtschaftliches Potential zusprach, ebenso aber auch die technologische Herausforderung verdeutlichte. »Wenn ein wichtiges Forschungsthema in der Fraunhofer-Gesellschaft eine institutsübergreifende Zusammenarbeit notwendig macht, wird eine Fraunhofer-Allianz gegründet«, betonte Liggesmeyer die Bedeutung der Forschung in diesem Bereich. In seinem Einführungsvortrag machte der Sprecher der Fraunhofer-Allianz Embedded Systems und zugleich Wissenschaftlicher Direktor am Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE deutlich, dass CPS stärker noch als ein Embedded System die Vernetzung zwischen elektronischen Einzelsystemen mit Diensten und den physischen Welt betont. Der Fokus liegt dementsprechend auf der Vernetzung selbst. Dieses Thema wurde dann im Vortrag von Dr. Andreas Wilzeck, Geschäftsführer von wiseSense GmbH und Mike Heidrich, Abteilungsleiter in der Fraunhofer-Einrichtung für Systeme der Kommunikationstechnik ESK hinsichtlich wichtiger neuer Aspekte und Technologien der Vernetzung vertieft. Der deutliche Fokus lag bei kognitiven, intelligenten Wireless-Netzwerken, die sowohl von der Industrie als auch von der Forschungsseite intensiv beleuchtet wurden. 

In Puncto Sicherheit und Zuverlässigkeit warfen Ottmar Bender, Abteilungsleiter von Cassidian Electronics sowie Dr. Mario Trapp, Hauptabteilungsleiter im Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE einen kritischen Blick. Am gewählten Beispiel der Avionik wurde deutlich wie wichtig einheitliche Standards in der Vernetzung sind. So müssen für autonome Flight Management Systeme verschiedene Systeme vernetzt arbeiten um Sicherheit und Funktionalität automatisiert ablaufender Prozesse zu gewährleisten. Ebenso spielen sensorische Daten und Sensoren selbst eine große Rolle. Von den einfachen Autopiloten, die uns aus Unterhaltungsfilmen hinlänglich bekannt sind, haben wir uns schon längst entfernt. Besonders spannend war der Blick ins Cockpit verschiedener Flugzeuggenerationen. Hier spielt die Übersicht der Instrumente eine besondere Rolle. Durch situationsangepasste Kombinationen der Anzeigen in Multidisplays wird dies erreicht und die Anzahl der Anzeigen deutlich minimiert. Natürlich setzen diese Multidisplays eingebettete Systeme voraus. Aber CPS in der Avionik geht noch weiter: Real Time Connectivity erreicht, dass Flugzeugsysteme untereinander kommunizieren und sich abstimmen lassen. Bisher noch eine Vision, aber bis 2020 realisierbar, versprach Bender. 

Modulare Systeme und Zertifizierung, die bereits in der Avionik eine wichtige Rolle spielen und fest etabliert sind, sind ebenso bei der Sicherheit von zentraler Bedeutung, wie Trapp in der Vorstellung der Forschungsansätze unterstrich. »Bedingt durch die Komplexität ist Safety immer am Hinterherrennen«, so umschrieb Heidrich in wenigen Worten die besondere Herausforderung an die Forschung und Entwicklung eben in diesem Bereich. 

Nach anregenden Tischgesprächen in der Mittagspause ging es im Vortrag von Dr. Rainer Falk weiter mit einem Blick auf die Auswirkungen von Security in der Industrie. Als Vertreter der Siemens AG war es ihm möglich auf Sicherheitsaspekte im industriellen, automatisierten Umfeld einzugehen. »Jede Baustelle, die wir öffnen, müssen wir auch wieder schließen«, dafür steht Safety. Dazu zählen sowohl die klassischen externen Gefahren wie Hackerangriffe, aber auch interne Gefahren, wie er am Beispiel langer Abschaltungszeiten von Kernkraftwerken, wie zuletzt in Fokushima erlebt, erläuterte. 

Prof. Georg Sigl, Stellvertretender Institutsleiter der Fraunhofer-Einrichtung für Angewandte und Integrierte Sicherheit AISEC referierte über die Integrität von CPS und Cyber Security. Im Fokus stand hier die hardwareseitige Sicherheit von eingebetteten Systemen. Vergleichbar mit dem biometrischen Ausweis, der den Fingerabdruck seines Besitzers speichert, entwickelt das AISEC Secure Elements. Genau gesagt »Physical Unclonable Function«, kurz PUF, die in der Lage sind einzigartige, sichere Identitäten in eingebetteten Systemen zu schaffen. Sigl gab sich betont sicher: »PUFs werden kommen. PUFs werden flächendeckend kommen, wenn wir unsere Systeme schützen wollen«. Gerade wenn Akteure zum Beispiel aus sozialen Netzen stammen und Dienste auch über das Internet bereitgestellt werden, besteht eine große Herausforderung darin, dass wirkungsvolle CPS ad hoc und sicher mit Nutzern und offenen Systemen interagieren können. 

CPS sind die logische und konsequente Weiterentwicklung von Embedded Systems – eingebetteten Systemen. Diese werden hinlänglich als Entwicklung der Mechatronik gesehen. Nicht verwunderlich, da die Mechatronik sich interdisziplinär mit dem Zusammenwirken mechanischer, elektronischer und informationstechnischer Elemente und Module beschäftigt. Folgerichtig schlossen Dr. Matthias Meyer, Abteilungsleiter im Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT und Prof. Jürgen Jasperneite, Leiter des Anwendungszentrum am Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB mit ihren Vorträgen über die neuen Ansätze im Bereich der Mechatronik den  InnoVisions-Day. Modularität stand dabei im Zentrum der Betrachtungen von Meyer. Modularität als Garant um in dem interdisziplinären Feld der CPS zu einer koordinierten Sicherung der Entwicklung zu kommen. Dass man durch hohe Modularität ebenso neue Möglichkeiten der Selbstkonfiguration erreichen kann, verdeutlichte Jasperneite. Die spätestens seit der Erfindung der USB-Sticks allen bekannte Plug-and-Play-Technologie auf Maschinen- oder Anlagenbau zu übertragen, hat sich das IOSB zur Aufgabe gemacht. Plug-and-Work nennt sich die Technologie, die es erlaubt ganze Produktionsanlagen aus Embedded Devices modular zusammenzusetzen. Kein Wunder, dass da so mancher schon in größeren Maßstäben denkt: Eine Fabrik, die autark arbeitet und die aktuelle Produktion an den Bedarf des Marktes koppelt. So eine »Smart Factory« ist schon heute ein denkbares Szenario. 

Alle Teilnehmer des gestrigen InnoVisions-Day »Von Embedded zu Cyber-Physical Systems « konnten wichtige Erkenntnisse gewinnen und austauschen. Das Wort Komplexität zog sich wie ein roter Faden durch die Vorträge. »Komplexität ist systememinent«, so Jasperneite. »Wir können sie nicht reduzieren, nur beherrschen und verstecken.«  Wenig verwunderlich ebenso die einhellige Meinung, dass Embedded Systems und CPS in Zukunft eine wichtige Rolle in der Gesellschaft, Industrie und eben auch der Forschung spielen werden. Beim anschließenden Get-together war es mehr als verständlich, dass so mancher auch an die »Smart City« und die »Cyber-Physical-Gesellschaft« dachte. (aro) 

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