Weiterentwicklung des Embedded Computing Cyber-Physical Systems - der nächste Schritt

Klaus-Dieter Walter, SSV Software Systems
»Wenn man OPC UA und DDS an den Fakten vergleicht, hat OPC UA absolut die Nase vorn.«
Klaus-Dieter Walter, SSV Software Systems »Die gesamte CPS-Entwicklung sollte unter Anwendung agiler Methoden erfolgen. Dabei müssen aber alle Beteiligten die Werte des agilen Manifests beachten – auch die Management-, Marketing- und Hardware-Leute.«

Cyber-Physical Systems (CPS) gelten als die nächste Entwicklungsstufe des Embedded Computings. Klaus-Dieter Walter, Geschäftsführer der SSV Software Systems, erklärt die Möglichkeiten und Zusammenhänge mit der aktuellen Technik.

Markt&Technik: Was sind Cyber-Physical Systems?

Klaus-Dieter Walter, SSV: Ich orientierte mich immer noch an der Definition des Berkeley-Professors Edward A. Lee aus dem Jahr 2008. Demnach haben wir es bei einer CPS-Anwendung mit einem vernetzten Verbundsystem zahlreicher Embedded Systeme zu tun, die über Sensoren und Aktoren gemeinsam einen physischen Prozess beeinflussen.

Können Sie Beispiele nennen?

Stellen Sie sich den zukünftigen Straßenverkehr in einer Stadt vor, in der die Embedded Systeme in Verkehrszeichen und Fahrzeugen so miteinander interagieren, dass Sie nie wieder an einer roten Ampel warten müssen, wenn überhaupt kein Querverkehr existiert. Ein weiterer physischer Prozess, der sich hervorragend für den CPS-Einsatz eignet, sind unsere elektrischen Verteilnetze in den Städten und Ortschaften. Hier könnte eine CPS-Anwendung für den automatischen Ausgleich zwischen lokalen Erzeugern und Verbrauchern sorgen, so dass wir deutlich weniger Strom über die zurzeit noch nicht einmal ausreichend vorhandenen Überlandleitungen transportieren müssten. Sie könnten dann Ihren Strom in der Nachbarschaft kaufen.

Wie hängen CPS mit dem Cloud-Konzept zusammen?

Da eine CPS-Anwendung aus verteilten Systemen besteht, existiert ein sehr enger Zusammenhang. Eine Cloud liefert zum einen die Kommunikationsinfrastruktur für das vernetzte Verbundsystem und zum anderen die Datenaggregations- und Datenanalysefunktionen. In der Cloud werden die Daten der zahlreichen Embedded Systeme und Sensoren zu Informationen. Auf die Rohdaten und Informationen können alle Anwendungskomponenten über definierte Schnittstellen zugreifen.

Gibt es auch CPS-Applikationen, die nicht mit einem Cloud-Konzept zurechtkommen?

Ja, ein Beispiel dafür wäre aus meiner Sicht der zukünftige Straßenverkehr. Selbstfahrende Autos können nicht untereinander, mit den Verkehrszeichen und Ampeln in der Umgebung und dem städtischen Verkehrsleitsystem per Internet-basiertem Cloud-Server in Echtzeit kommunizieren.  Als Lösung eignet sich das Edge-Computing-Konzept, das von einigen Markteilnehmern auch Fog-Computing genannt wird. In Bezug auf den Straßenverkehr als CPS-Anwendung der Zukunft wird dann in den jeweiligen Mobilfunkstationen ein spezielles Edge-Gateway als Kommunikationsinfrastrukturkomponente für die vernetzten Embedded Systeme und Sensoren zum Einsatz kommen.