Die digitale Transformation hält in allen Branchen Einzug, ermöglicht digitale Produkte, Prozesse und Geschäftsmodelle, welche Märkte radikal verändert haben und weiter verändern werden. Ehemals getrennte Märkte werden mittels digitaler Ökosysteme zusammengeführt. In diesen agieren unterschiedliche Teilnehmer mit verschiedenen Interessen. Softwarebasierte Systeme sind in dieser Entwicklung der zentrale Anker, über den die Wertschöpfung geschieht oder gewünschte Systemeigenschaften realisiert werden.

Alle Zukunftsvisionen – ob Production-as-a-Service in der Industrie 4.0, autonome Transportsysteme in Smart Mobility oder cyber-physikalische Systeme im Bereich Digital Health – basieren auf technologischen Fortschritten im Bereich der Vernetzung und Künstliche Intelligenz (KI). Die Fortschritte markieren den Beginn einer neuen Ära in der Automatisierung.

In einer zunehmend vernetzten Welt müssen häufig schnell viele Informationen verarbeitet werden um die “Dinge” im “Internet der Dinge” situationsspezifisch zu kontrollieren und zu steuern. Solche Steuerungsaufgaben übertreffen menschliche Fähigkeiten und sind ein Treiber für die Einführung autonomer Systeme.

Weiterhin werden die Wechselwirkungen autonomer Entscheidungen zunehmen. Die Entscheidungen beispielsweise bezüglich des Materialflusses von einem fahrerlosen Transportsystem, bestehend aus einer Flotte von autonomen mobilen Robotern, steht in Wechselwirkung mit den Adaptionsentscheidungen in der wandelbaren Fabrik, und diese stehen wiederum in Wechselwirkung mit Entscheidungen eines teilautomatisierten Lieferkettenmanagements.

Solche dynamischen teilautonomen Systems of Systems (DynaSoS) bergen enormes Potenzial um das Spannungsfeld zwischen drängenden ökologischen, sozialen und ökonomischen Herausforderungen zu lösen. DynaSoS erfordern jedoch neue Systems- und Softwareengineering Ansätze um trotz der hohen Systemkomplexität einen verlässlichen und insbesondere sicheren Betrieb zu garantieren. Die Ansätze müssen nicht nur mit den komplexen Wechselwirkungen der technischen Teilsysteme umgehen können, sondern auch mit den Wechselwirkungen zwischen Technik, Mensch und Umwelt. Bei einer smarten Stadt gibt es beispielsweise komplexe Wechselwirkungen zwischen der Technik und den Stadtbewohnern. Beim Smart Farming gibt es komplexe Wechselwirkungen zwischen Technik und Ökosystemen. 

Die digitale Transformation ist eine Gestaltungsaufgabe, die ohne geeignete Systems- und Softwareengineering Ansätze nicht zu bewältigen ist. Sie darf nicht einfach über uns kommen, sondern muss sich systematisch an den aktuell drängenden ökologischen, gesellschaftlichen und ökonomischen Herausforderungen orientieren.

Das vom BMBF geförderte Forschungsprojekt DynaSoS – Weiterentwicklung der Forschung des Software-Engineering für vertrauenswürdige, dynamische Systems-of-Systems mit autonomen Komponenten – nähert sich seinem Projektende.

Zielsetzungen und Vorgehensweise 

Entsprechend dieser gestalterischen und gesamtheitlichen Sichtweise auf die Entwicklung zukünftiger komplexer Systeme aus Systemen sollen im DynaSoS-Projekt Handlungsempfehlungen und Vorschläge zur Verbesserung des Systems und Software Engineerings erarbeitet werden. Dazu werden zunächst Anwendungsbereiche identifiziert und systematisch der aktuelle Stand der Praxis und der aktuelle Stand der Wissenschaft erhoben. Wissen wird einerseits aus unterschiedlichen Literaturquellen beigetragen, andererseits werden Experten auf unterschiedlichen Gebieten eingebunden. Erhobenes Wissen wird strukturiert und entsprechend aufbereitet. Zur weiteren Konkretisierung sollen zudem eine repräsentative Anzahl von Beispielsystemen ausgearbeitet werden.

Basierend auf den Erkenntnissen gilt es im Anschluss, konkrete Anforderungen für solche Systeme abzuleiten, welche in einem weiteren Schritt als Grundlage dazu dienen, eine grobe Referenzarchitektur vorzuschlagen. Die Idee ist, den Problem- und Lösungsraum entsprechend zu organisieren und Dimensionen so abzuleiten, so dass unterschiedliche Aspekte von Systems-of-Systems einsortiert werden können. Damit wird das Verständnis des Problemraums verbessert, und eine zielgerichtete Unterstützung für zukünftige Entwicklungen solcher Systeme angeboten.

Entsprechende Aufbereitung der Ergebnisse ist dabei ebenso ein Ziel wie die kontinuierliche Diskussion mit Experten zu unterschiedlichen Themenbereichen, um möglichst fundierte und breit akzeptierte Ergebnisse sicherzustellen und damit einen echten Mehrwert für zukünftige Entwicklungen zu erhalten.

Dazu laden wir Sie auch herzlich ein, Kontakt mit uns aufzunehmen, um über das Thema zu sprechen und das Engineering der Zukunft mitzugestalten.

Themengebiete

Anwendungsfälle

Beispielsysteme

Auf dieser Webseite vertiefen wir die Anwendungsfälle mit Beschreibungen repräsentativer Beispielsystemen:

• Smart Mobility: »Smarte Lieferzonen als dynamisches System-of-Systems«
• Smart Farming: »Dynamisch und vernetzt: Wie digital wird der Pflanzenschutz in Zukunft sein?«
• Smart Manufacturing: »Dynamisch rekonfigurierbare Produktion mittels dynamischer Systems-of-Systems vorgestellt anhand eines Beispiels«
• Smart City & Regions: »Urban sustainability through dynamic systems of systems« (engl. Version) und »Nachhaltigkeit in urbanen Räumen durch dynamische Systeme der Systeme« (dt. Version)