Technologie der Zukunft: Projekt zu cyber-physischen Systemen gestartet

Bei cyber-physischen Systemen arbeiten mechanische und elektrotechnische Komponenten unterstützt von Software so zusammen, dass sie selbstständig und eigeninitiativ miteinander vernetzt zu Problemlösungen kommen. In einem aktuellen EU-Horizon2020-Projekt entwickeln nun Forscherinnen und Forscher Werkzeuge und Methoden für die nächste Generation von CPS-Systemen.

Beispiele für solche cyber-physische Systeme sind intelligente Energienetze, automatisch betriebene Fahrzeuge, die auf unterschiedliche Verkehrsbedingungen selbstständig reagieren können oder fliegende Roboter, die miteinander koordiniert Aufgaben lösen. Cyber-physische Systeme finden außerdem in den Konzepten der Industrie 4.0 oder des Internet der Dinge Anwendung, wo es um stärker automatisierte bzw. autonom geregelte Abläufe in der Produktion geht.

„Ein Problem der CPS ist das Fehlen eines integrativen Design-Zugangs auf Systemebene“, erklärt Wilfried Elmenreich (Institut für Vernetzte und Eingebettete Systeme), der als Projektpartner an dem EU-Horizon2020-Projekt „CPSwarm“ beteiligt ist. Er führt weiter aus: „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.“ Dies werde besonders dann bedeutsam, wenn einzelne Systeme modular funktionieren und sich eigenständig weiter entwickeln können, was wesentlich komplexer als die simple Summe von einzelnen CPS-Funktionalitäten sei.

Basierend auf den Bedürfnissen der Industrie will man nun eine vollständige Werkzeug-Kette zur Verfügung stellen: Dies soll bei den Modellen von CPS-Basiskomponenten, Funktionen und prototypischen Verhaltensweisen starten, die es ermöglichen sollen, kollaborative autonome Systeme aufzusetzen, die Schwarm-Leistung in Bezug auf das Ziel zu testen und sie so einzusetzen, dass sie rekonfigurierbare CPS-Geräte ergeben. „Die Milliarden von Geräten weltweit, die zu einem gewissen Grad ‚fühlen‘ und handeln können, stellen ein enormes Potenzial – mit den entsprechenden Risiken – für den Einsatz von solchen Systemen dar“, stellt Elmenreich fest.

Das Projekt wird von Forschungseinrichtungen an Universitäten und in der Industrie in Italien, Deutschland, Österreich, Ungarn und Frankreich durchgeführt (Istituto Superiore Mario Boella, Fraunhofer Institute for Applied Information Technology, Lakeside Labs GmbH, Telecom Italia S.p.A. – Joint Open Lab, TTTech, Search-Lab, DigiSky, SOFTEAM Cadextan, Alpen-Adria-Universität). In Klagenfurt sind neben der Alpen-Adria-Universität auch die Lakeside Labs GmbH beteiligt, mit denen es bereits einige Vorprojekte zum Thema gab. An der AAU wird man sich darauf spezialisieren, Modelle und Algorithmen für Schwärme zu finden sowie die Simulation und Performancevorhersage durchzuführen. „Als Beispiel werden wir ein Szenario mit zivilen Drohnen simulieren“, so Elmenreich.