Zentrum

»Smart Ecosystems«

In der IT-Welt wurden bisher drei separate Systemklassen charakterisiert: Informationssysteme, Eingebettete Systeme und mobile Applikationen. Alle drei Systemtypen entwickeln sich stetig weiter und wachsen zunehmend zusammen – das Resultat sind so genannte »Smart Ecosystems«. In ihnen sind die Einzelsysteme über das Internet der Dienste, Dinge und Daten vernetzt und lassen organisationsübergreifende innovative Lösungen entstehen.


Der Unterschied zu heutigen Systemen ist dabei, dass Smart Ecosystems ein Verbund von Systemen unterschiedlicher Betreiber und Entwickler sind, die gemeinsam Lösungen realisieren, welche für alle Beteiligten von Vorteil sind. Diese Vernetzung ist die Herausforderung im Software Engineering der Zukunft. Systeme werden offen entwickelt, sodass zur Laufzeit dynamisch beliebige Erweiterungen innerhalb des Ecosystems ausgeführt werden können.

Die Aspekte

  • Datennutzungskontrolle
  • Datensicherheit (Security)
  • Betriebssicherheit (Safety)

müssen daher auch vor dem Hintergrund der permanenten Rekonfiguration von Komponenten innerhalb von Smart Ecosystems berücksichtigt werden.

 

Fokus des Zentrums:

Im Zentrum von »Smart Ecosystems« werden neue Methoden und Techniken des Software Engineerings in konkreten Anwendungsszenarien getestet. Der Schwerpunkt liegt auf den Bereichen Medizin (mit einem Fokus auf Notfallerkennung, Rekonvaleszenz und Assisted Living) sowie auf Green Energy Grids und der Förderung von ländlichen Regionen durch moderne IT-Technologie.

Das Zentrum Smart Ecosystems gliedert sich dabei in vier Projekte mit den verschiedenen Schwerpunkten:

  • Projekt 1:»Software und Systemarchitektur von Smart Ecosystems«
  • Projekt 2:»Smart Health Ecosystems«
  • Projekt 3:»Virtuelle Entwicklung und Absicherung von Smart Ecosystems«
  • Projekt 4:»GreenPowerGrid«

Projekt »Software und Systemarchitektur von Smart Ecosystems«

Im Kontext von Smart Ecosystems verschwinden die Grenzen zwischen vernetzten eingebetteten Systemen (Cyber-Physical Systems), Informations- und Kommunikationssystemen sowie mobilen Applikationen zunehmend. Damit werden Anwendungen realisiert, die zur Entwicklungszeit noch nicht bekannt waren.

 

Ziel:

Um künftig Komponenten im Kontext von Smart Ecosystems bezüglich Security und Safety spezifizieren zu können, werden im Projekt Methoden entwickelt, die herstellerübergreifende, modulare Sicherheitskonzepte beschreiben und evaluieren können. Machine Learning Frameworks ermöglichen es, flexibel auf künftiges Nutzerverhalten und Wechselwirkungen mit anderen Komponenten des Ecosystems reagieren zu können.

Projekt »Smart Health Ecosystems«

Ein zentraler Aspekt für Smart Ecosystems ist die Verbesserung der medizinischen Versorgung. Durch die gezielte Vernetzung im medizinischen Umfeld – in »Smart Health Ecosystems« – lassen sich Prozessverbesserungen z.B. in der Notfallversorgung und der Pflege erzielen. Im Rahmen eines Projekts mit einem Klinikum wurde bereits ein neues Meldesystem für die Kapazitäten von Notaufnahmen realisiert. Sanitäter fragen dabei mittels eines Web-Frontends von mobilen Geräten aus ab, welche Krankenhäuser Patienten mit einer bestimmten Diagnose aufnehmen können.


Des Weiteren wurde ein Projekt zur Verbesserung der Wohnsituation von hilfsbedürftigen Menschen umgesetzt. Ihre Wohnungen wurden mit IT-Technologie ausgestattet, die den Tagesablauf der Bewohner unterstützt und es ihnen so ermöglicht, länger zuhause in ihrer vertrauten Umgebung zu wohnen.

Ziel:

Die vorhandenen Erfahrungen aus den erfolgreichen Projekten werden in der Projektgruppe genutzt, weiterentwickelt und auf weitere Prozesse der Notfallmedizin und Krankenversorgung übertragen.

Projekt »Virtuelle Entwicklung und Absicherung von Smart Ecosystems«

Mit klassischen Testmethoden lässt sich vorab nicht prüfen oder gewährleisten, ob Datensicherheit und Datennutzungskontrolle im Betrieb von Smart Ecosystems gegeben sind, denn zum Entwicklungszeitpunkt sind Kontext und Nutzungsszenarien meist nicht vollständig bekannt.

Ziel:

Im Rahmen des Projekts wird die notwendige Infrastruktur für neue, simulationsbasierte Verfahren aufgebaut, die das integrierte Testen von Ecosystem-Komponenten erlauben.

  • Mit der Fraunhofer-Technik ConSerts wird der sichere kollaborative Betrieb von Systemen und dynamisch erstellten Systemverbünden ermöglicht.
  • Basierend auf der bestehenden Lösung IND2UCE werden im Projekt Mechanismen zur Kontrolle der gesammelten, genutzten und bereitgestellten Daten im Kontext von Smart Ecosystems entwickelt. 

Projekt »GreenPowerGrid«

Innerhalb des Demonstrationsvorhabens »GreenPowerGrid« wird in Zusammenarbeit mit regionalen Partnern ein verteiltes Batterie-Photovoltaik-Kraftwerk mit über 100 Einheiten aufgebaut. Die verteilten Batterien werden mittels einer Internetplattform zentral so verwaltet, dass eine maximale Eigenversorgung und eine maximale Nutzung des Photovoltaikpotenzials und der Speichermöglichkeiten in der Region zu einem lokalen Grünstromangebot kombiniert werden können.


myPowerGrid besteht aus einer zentralen Internetplattform zur Aggregation, Steuerung und Einsatzoptimierung der verteilten Speicher sowie einem lokalen Energiemanagementsystem, welches Energieflüsse vor Ort erfasst und den Speicher entsprechend der Fahrpläne dynamisch ansteuert.

 

Ziel:

Das Projekt geht der zentralen Frage nach, ob und wie intelligente Vernetzung von energieerzeugenden, -speichernden und verteilenden Systemen zu einer allgemeinen Erhöhung des Anteils erneuerbarer Energien bei sinkenden Kosten führen kann.

Dies wird im Demonstrationsprojekt »GreenPowerGrid« gemeinsam mit regionalen Partnern untersucht. Von besonderem Interesse für Forscher, Privatpersonen und Energieversorgungsunternehmen sind hierbei u.a. folgende Aspekte:

  • das Zusammenspiel der technischen Komponenten
  • das Verhalten der Anbieter und Betreiber
  • die Energiekosten im »Grünstromkreis«