SPES 2020 - IMACS GmbH

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SPES 2020
Software Plattform Embedded Systems 2020
Branchenübergreifende Entwicklung von Embedded Software „Made in Germany“
Innovation durch Intelligenz
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Softwaresysteme 1100
SPES 2020
Entwicklung von Embedded Systems –
eine Schlüsselkompetenz
Kaum ein anderer Markt in der Informationstechnologie wächst so stabil wie der Markt für
Embedded Systems. Als Kleinstcomputer (Mikrocontroller) erfüllen sie eine Vielzahl an Funktionen in unzähligen technischen Systemen wie
z. B. in Produktionsanlagen, medizintechnischen
Geräten, Stromnetzen, Flugzeugen und Autos,
genauso aber auch in Haushaltsgeräten wie z. B.
Waschmaschinen und Kühlschränken. Sie steuern, regeln und überwachen das System, in das
sie „eingebettet“ sind. Dabei agieren sie mit ihrer
Umgebung direkt über Kommunikationseinrichtungen oder indirekt über Sensoren, die Daten
wie Temperatur oder Bewegung erfassen, und
Aktoren, die diese in Aktionen umsetzen.
Eine im Jahr 2008 veröffentlichte „Studie zur
Bedeutung des Sektors Embedded Systems“
des Bundesverbandes Informationswirtschaft,
Telekommunikation und neue Medien e.V. (BITKOM) sagt für den Markt für Embedded Systems
in Deutschland in den kommenden Jahren ein
durchschnittliches Wachstum von 9-10 Prozent
voraus. Das weltweite Marktvolumen wird auf 60
Mrd. Euro geschätzt. Für den wichtigsten Bestandteil von Embedded Systems, die Software,
die die Funktionalität des Systems bestimmt,
weist die Studie ein deutlich stärkeres Wachstum aus als im Hardware-Bereich.
In aktuellen Mittelklassewagen befinden sich
über 70 Embedded Systems. So wird etwa die
Arbeitsweise des Anti-Blockiersystems oder die
Steuerung des Zündzeitpunkts des Motors von
der Software der jeweiligen Embedded Systems
bestimmt. Durch den breiten Einsatz in volkswirtschaftlich bedeutsamen Branchen wie im
Fahrzeug-, Flugzeug- und Anlagenbau ist die
Entwicklung qualitativ hochwertiger Embedded
Systems eine Schlüsselkompetenz. Sie entscheidet, ob Deutschland seine industrielle Spitzenstellung halten und ausbauen kann.
Embedded Software – Made in Germany
Die große wissenschaftliche und technische Herausforderung liegt darin, die Software für die
zunehmend leistungsstärkeren, umfassender
vernetzten und damit auch komplexeren Embedded Systems zu entwickeln. Deshalb setzen
sich 21 Partner aus Wirtschaft und Wissenschaft
in einer nationalen Innovationsallianz „Softwareplattform Embedded Systems 2020“ zum
Ziel, die Produktion von Embedded Software mit
Hilfe einer stärker vereinheitlichten, durchgängigen und leistungsfähigen Methodik domänenübergreifend zu professionalisieren.
In traditionell stark von Maschinenbau und Elektrotechnik geprägten Branchen ist Software
mittlerweile der wichtigste Innovationsfaktor
geworden. Vor allem in Bereichen wie Automobilbau, Avionik, Produktions- und Automatisierungstechnik sowie Medizintechnik, in denen
Embedded Systems zum Einsatz kommen, ist
Deutschland für die hohe Qualität seiner Produkte bekannt. Um dieses Image auch im Bezug auf
die Software zu sichern, sollen zukünftig genau­
so hohe Ansprüche an Embedded Systems gestellt werden können wie an sonstige technische
Systeme mit dem Gütesiegel „Made in Germany“.
Quelle: BMW
Domänenübergreifende Entwicklung
Vernetzte Embedded Systems im Automobil
Embedded Systems
Die Entwicklung von Embedded Software bildet
den Schwerpunkt der Forschungsarbeiten von
SPES 2020. Dazu werden auch die Systemaspekte betrachtet. So muss die Software vielen
Anforderungen genügen und z. B. die hohen
Sicherheitsanforderungen sowie das komplexe
Zusammenspiel vieler Komponenten und unterschiedlicher Disziplinen berücksichtigen. Um
SPES 2020
etwa ein Elektronisches Stabilitätsprogramm
(EPS) im Auto realisieren zu können, sind Kenntnisse aus Mechanik, Regelungs- und Steuerungstechnik sowie Informatik nötig. Aus vielen
Sensorsignalen an Lenkrad, Motor und Rädern
werden durch das Zusammenspiel von Software, Mikrocontroller und Bussystemen zuverlässig und nahezu unverzögert Aktorsignale für
die Bremszylinder bestimmt.
Im Rahmen von SPES 2020 werden anwendungsgebietsübergreifend zukünftige Vernetzungs-,
Hardware- und Softwarearchitekturen sowie
neuartige Methoden des Software- und SystemEngineerings erforscht. Die domänenübergreifende Ausrichtung des Projekts ermöglicht es,
die in bestimmten Branchen bereits angewendeten Technologien auch auf andere Branchen
zu übertragen und anzupassen.
Aus den Erfahrungen der beteiligten Projektpartner und den Ergebnissen der Teilprojekte
in den Anwendungsfeldern werden „Best Practices“ abgeleitet. Diese sollen die Grundlage für
eine neue Methodik zur Entwicklung von Embedded Systems bilden, die durchgängig modellbasierte Verfahren erlauben. Diese Verfahren
ermöglichen es, auf mathematischer Grundlage
Embedded Systems effizient zu entwickeln, beginnend bei den Kundenanforderungen über
den Entwurf und die Implementierung bis hin
zur Verifikation und Zertifizierung von Systemen. Insbesondere bei Systemen mit sicherheitskritischer Funktionalität, deren Versagen
verheerende Folgen für Mensch, Maschine und
Umwelt nach sich ziehen, will man auf diese Weise den hohen und immer komplexer werdenden
Anforderungen gerecht werden.
Verwertung
Anhand empirischer Studien wird die praktische
Anwendbarkeit der Ergebnisse in Zusammenarbeit
zwischen den Industriepartnern und den Forschungsinstituten evaluiert. Die in der Innovationsallianz erarbeiteten Ergebnisse finden direkten
Einzug in die industrielle Praxis der beteiligten
Industriepartner, deren Partnern und Zulieferern.
Die Ergebnisse sind auch für kleinere und mittlere Unternehmen (KMU) von Bedeutung, vor allem hinsichtlich der Entwicklung von Systemen
in Zuliefer-Hersteller-Verbünden. Deshalb beabsichtigt die Innovationsallianz schon zur Laufzeit des Vorhabens weiteren interessierten Unternehmen und Instituten den Zugang zu den
Ergebnissen zu ermöglichen, deren Anpassung
an die jeweiligen individuellen Randbedingungen zu fördern und so den breiten Transfer in die
deutsche Wirtschaft zu unterstützen.
Der Nutzen aus einer derartigen Bündelung von
Forschungs- und Entwicklungsarbeiten ist insbesondere aufgrund der zahlreichen Anwendungsbereiche in wichtigen deutschen Schlüsselindustrien außergewöhnlich hoch. Sie beschleunigen
die Entwicklung von Hightech-Produkten auf
qualitativ höchstem Niveau. Damit erhöhen sie
die Wettbewerbsfähigkeit deutscher Unternehmen im internationalen Vergleich und sichern
langfristig Arbeitsplätze in den für Deutschland
wichtigsten Industriebereichen.
Projektdaten:
Projektstruktur
Förderprogramm:
IKT 2020 - Forschung für Innovationen
Förderschwerpunkt: Embedded Systems
Förderkennzeichen: 01IS08045
Fördervolumen: ca. 22 Mio. Euro
Laufzeit: 01.11.2008 – 31.10.2011
Embedded Systems
Projektkoordinator:
Reinhold E. Achatz
Siemens AG
Corporate Technology
Otto-Hahn-Ring 6
81739 München
Prof. Dr. Dr. h.c. Manfred Broy
Technische Universität München
Institut für Informatik
Boltzmannstr. 3
85748 Garching
Tel.: 089 / 636 44252
Tel.: 089 / 289 17304
Email: [email protected]
Projektpartner:
Airbus Deutschland GmbH, Hamburg
Berlin Heart GmbH, Berlin
EADS-Deutschland GmbH,
Ottobrunn Ulm
Embedded4You e.V., Ottobrunn
Fraunhofer-Institut für Experimentelles
Software Engineering, Kaiserslautern
Fraunhofer-Institut für Rechner­architektur und Softwaretechnik, Berlin
Hella KGaA Hueck & Co., Lippstadt
IT Power Consultants, Berlin
Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH,
Biberach a.d. Riss
OFFIS e.V., Oldenburg
Robert Bosch GmbH,
Gerlingen-Schillerhöhe
RWE Energy AG, Dortmund
SWM Services GmbH, München
Siemens AG, München
Technische Universität Kaiserslautern
Technische Universität München
TeCNet GmbH, Berlin
TÜV Süd AG, München
Universität Duisburg-Essen
Universität Paderborn
Vector Informatik GmbH, Stuttgart
Weitere Informationen:
Projektträger des BMBF
Softwaresysteme und Wissenstechnologien
im Deutschen Zentrum
für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)
Rutherfordstr. 2
12489 Berlin
Telefon: (030) 67055 741
Internet: www.pt-it.pt-dlr.de
Herausgeber:
Bundesministerium für Bildung
und Forschung (BMBF)
Referat Öffentlichkeitsarbeit
11055 Berlin
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Stand Mai 2009