Informationstechnik = Mobilitätstechnik

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1 Informationstechnik = Mobilitätstechnik Informatik als Querschnittstechnologie Manfred Broy Lehrstuhl für Software & Systems Engineering Technische Universität München Institut für Informatik

2 Mobilität Ortsunabhängigkeit Mobilität Der Menschen Der Gegenstände Der Informationen Der Dienste Hintergrund Globalisierung Zwei Aspekte Information als Mittel zur Mobilität Mobilität der Information Manfred Broy 2

3 Ortsunabhängigkeit und Information Ortsunabhängige Nutzung von Information Von der Mobilität der Menschen und Gegenstände zur... ortsunabhängigen Nutzung der Informationen und Dienste Mobilität der Information und Kommunikation macht zum einem die Mobilität der Menschen überflüssig zum anderen erlaut es Mobilität der Menschen und gleichzeitige Nutzung von Informations- und Kommunikationsdiensten Zentrale Themen und Ziele Informationen und Dienste ortsunabhängig verfügbar machen Dienste de Bedürfnis der Orte und Situationen der Nutzer anpassen ( contextaware computing ) Nutzung globaler Dienste und Informationen ohne reisen zu müssen Nutzung globaler Dienste und Informationen ohne Einschränkungen auf der Reise Informationsunterstützung zur Erleichterung der Mobilität ( digital assisted travelling ) Manfred Broy 3

4 Software ändert unsere Möglichkeiten... Herzschrittmacher Nerven auf Si Millionen Lines of Code im Space Shuttle Airbag Manfred Broy 4

5 Software ist überall autonome Automobile Künstliches Gelenk Manfred Broy 5

6 Software ist überall Ubiquituous Intelligent Services Smart Labels Manfred Broy 6

7 Das Flugzeug ein komplexes Informationssystem Bis zu 30% der Herstellkosten eines Flugzeugs werden durch Elektronik/Software bestimmt. Innovationen sind getrieben von Elektronik/Software. Zivile Flugzeuge besitzen hunderte Steuergeräte, die über 5 und mehr Bussysteme kommunizieren % der Entwicklungskosten eines Steuergeräts (ECU) entfallen auf die Software. Manfred Broy 7

8 Innovation im Verkehr durch eingebettete Software Software ist der wichtigste Innovationstreiber für technische und organisatorische Systeme Neuartige Funktionen Bekannte Funktionen in neuer Realisierung Verringerte Kosten Energieeinsparung Verknüpfung von Funktionen Software erlaubt völlig neue Lösungen bekannter Aufgabenstellungen Bei hinreichender Ausstattung der Systeme mit Aktuatoren und Sensoren können weitere softwarebasierte Funktionen durch reine Programmierung geschaffen werden Vision: Das programmierbare Verkehrsystem Eingebettete Systeme werden zunehmend nach außen vernetzt Televerkehr Integrierte, übergreifende Assistenzsysteme Manfred Broy 8

9 Reiseplanung Reisedurchführung Software in Verkehrssystemen... Unterstützung des Reisenden Verkehrssteuerung Eingebettete Systeme in den Verkehrsmitteln Erfassung und Abrechnung Alle Schritte einer Reise werden von Softwaresystemen begleitet Aber sind diese hinreichend integriert? Manfred Broy 9

10 Thesen zum Thema Software im Verkehrsmitteln Softwareanteile nehmen über die kommenden Jahre weiter exponentiell zu Innovation stark von Software getrieben Sicherheitsfunktionen Assistenzfunktionen Vernetzung individuell (Peer-to-Peer) Ökologie - Energiemanagement Personalisierung und Individualisierung Die Softwareintensität erzeugt hohen Änderungsdruck Vernetzung und Abhängigkeiten in den Funktionen Systems Engineering erforderlich Neue Kompetenzen in der Industrie erforderlich - Kompentenzmanagement Neuartige Prozesse - Informations- und Qualitätsmanagement Änderungsmanagement Die Strukturen der Industrie verändern sich Kerneigenleistungstiefe Investment Software Kostenmodelle Neue Mitspieler Dienstorientierung Manfred Broy 10

11 Problemfelder softwareintensiver Systemen Multi-Funktionalität Mensch Maschine Interaktion Immer komplexere Datenmodelle Sensorfusion Adaptive, kontextbezogene Systeme Immer aufwändigerer Entwicklungsprozess Requirements engineering Concurrent Distributed Engineering - Zulieferketten Qualitätssicherung Langzeitbetrieb Systems werden verteilt funktional vernetzt Komplexe technische Infrastruktur Familie von Steuergeräten, Sensoren, Aktuatoren Aufwändige Kommunikationsinfrastruktur (Bussysteme) Ressourcenoptimierung (Multiplexing) verstärkt Komplexität Kritische Erfolgsfaktoren: Komplexitätsbewältigung, Integration, Vernetzung, Interoperabilität Manfred Broy 11

12 Risiken großer Softwaresysteme Systeme isoliert Integration schwierig Interoperabilität nicht gegeben Zu hohe Abhängigkeit von proprietären Infrastrukturen Legacy Software - die Wartungsfalle Die Wartungskosten ersticken die Innovation Abhängigkeiten von Software Software erfolgskritischer Faktor Fehlende Zuverlässigkeit Sicherheitskritische Infrastruktur Safety Security Neue Wettbewerber Off Shoring Kompetenzlücke Manfred Broy 12

13 Risiken und Probleme steigender Softwareumfänge Höhere Komplexität in der Funktionalität Komplexe Einzelfunktionalitäten Abhängigkeiten zwischen Nutzerfunktionen (Feature Interaction) Aufwändige, schwer erfassbare Hardware/Software-Infrastruktur (Betriebssysteme, Bussysteme) Weitgehende Qualitätsanforderungen Zuverlässigkeit (Funktionale Korrektheit, Robustheit, Fehlertoleranz) Performanz (optimale Ausnutzung der Ressourcen im Sinn der Kostenbeherrschung) Langzeitbetrieb (Wartung, Kompatibilität, Softwareevolution) Abgestimmte Prozesse erforderlich Verteilte Entwicklung Änderungsmanagement Beherrschung der Integration Sicherungen der Investitionen (Wiederverwendung - Produktlinien) Etablierte Vorgehensweisen (Simulation, HIL, konventionelles Testen, informelle Lastenhefte) stoßen an Grenzen Manfred Broy 13

14 Die Herausforderung Nahezu alle Situation im Verkehr sind in IT-Systemen abgebildet,...die Systeme sind aber nur teilweise vernetzt. Ziel: Umfassende Unterstützung der Mobilität... durch ortsunabhängige, mobile IT-Systeme... zugeschnitten auf die Nutzungssituation Individualisierung und Personalisierung Optimierung des Verkehrsflusses bei maximaler Sicherheit Vernetzung der Funktionalität Der eingebetteten Software in den Geräten und Verkehrsmitteln Der Infrastruktursysteme für Planung und Steuerung Interoperabilität Integration der Informationen und der Systeme Berücksichtigung der Sicherheitsanforderungen (Security, besonders Privacy) Schaffung offener Schnittstellen Anpassung der Systeme an Nutzerbedürfnisse/Situationen Adaptivität Manfred Broy 14

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