Früher war ein Toaster einfach nur ein Toaster. Heute kann er drahtlos kommunizieren, ferngesteuert werden und das Brot schon zu toasten beginnen, bevor man zum Frühstück in die Küche kommt. Die Verschmelzung von digitalen Technologien und mechanischen Geräten schreitet immer weiter voran und erobert stetig unseren Alltag. Der rasante Aufstieg der „intelligenten“ Geräte stellt die Industrie aber vor Schwierigkeiten: Je mehr sie miteinander vernetzt werden, desto komplexer gestaltet sich der Designprozess. Das gilt nicht nur für das „Internet der Dinge“, sondern auch für Energienetze, selbstfahrende Autos, oder Flugdrohnen. Solche cyber-physische Systeme (CPS, siehe Glossar) sind Gegenstand eines Forschungsprojekts des Instituts für Vernetzte und Eingebettete Systeme.
Projektleiter Wilfried Elmenreich erklärt die Problematik in diesem Forschungsbereich: „Wir haben zwar Methoden und Werkzeuge, mit denen wir einzelne Aspekte von CPS-Designs bearbeiten können, uns fehlt aber eine Unterstützung für den gesamten Design-Zyklus solcher Systeme.“ In der Praxis bedeutet das Komplikationen in Entwicklungsprozessen. „Man baut eine neue Komponente ein, probiert es aus und muss dann gegebenenfalls das System wieder umbauen. Ein Beispiel dafür war die Umsetzung der Überfrequenz-Abschaltung von Photovoltaikanlagen bei 50,2 Hertz – im Nachhinein ist man draufgekommen, dass das systemweit gleichzeitige Abschalten große Probleme macht und es mussten 400.000 Photovoltaikanlagen in Deutschland umgerüstet werden“, sagt Elmenreich.
Damit solche teuren Fehler nicht wieder passieren, arbeitet er mit einem Team an Entwurfswerkzeugen, die eine einheitliche Betrachtung und Umsetzung von cyber-physischen Systemen ermöglichen. Am Ende soll ein Design-Prozess stehen, der wie ein fertiger Werkzeugkasten von der Industrie eingesetzt werden kann. „Schon jetzt befinden sich auf der Welt viele Milliarden Geräte, die zu einem gewissen Grad fühlen und handeln können. Die Vernetzung von Geräten wird in Zukunft auf jeden Fall zunehmen“, sagt Elmenreich.