Problem Interoperabilität
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- Louisa Sachs
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1 Fakultät Informatik Institut für Angewandte Informatik, Professur Technische Informationssysteme Problem Interoperabilität Prof. Dr.-Ing. habil. Klaus Kabitzsch
2 CPS-Entwurf: Probleme & Paradigmen Cyber Physical Systems 3. Problem: Interoperabilität der Komponenten Interoperabilität=Kooperation=Funktion=wichtigste Eigenschaft eines CPS (alle anderen Eigenschaften wie Security, Safety, Performance, Energieverbrauch sind egal, wenn schon die Funktion fehlt) Bisher: Standardisierung Systems of Systems Neu: Selbst-Optimierung Intelligent & Cooperative Embedded Systems Waschmaschine Haus Intelligent Embedded Systems Maschine Auto Intelligent Systems Folie 2
3 Beispiel Smart Building Bereits heute verteilte Systeme aus einer großen Zahl eingebetteter Rechnerknoten üblich Folie 3
4 über das Netz räumlich auf viele Rechnerknoten verteilt komplex vermaschte Daten-, Steuer- und Kommandoflüsse Die Anschlüsse (Schnittstellen) der vielen Softwarebausteine müssen zusammenpassen, egal von welchem Hersteller sie programmiert wurden! Interoperabilität Folie 4
5 Vision Cyber Physical Systems Things über das Internet verbunden Folie 5
6 Vision Cyber Physical Systems WER soll das WIE entwerfen? WER? Informatiker / Ingenieur? Facharbeiter / Handwerker? Kunde / Bewohner? Self-X? WIE? Programmieren? Komponieren? Self-X? Folie 6
7 Vision Cyber Physical Systems WER soll das WIE entwerfen? WER? Informatiker / Ingenieur? Facharbeiter / Handwerker? Kunde / Bewohner? Self-X? Kombination arbeitsteiliger Mix WIE? Programmieren? Komponieren? Self-X? Kombination Wiederverwendung durch wissensbasierten Entwurf Folie 7
8 Wie sieht das kommerzielle Angebot aus? Folie 8
9 Viele gute Einzellösungen Bewegungsmelder Heizung Leuchte Heizventil Schalter Bewegungsmelder Beleuchtung Temperatursensor Folie 9
10 Viele gute Einzellösungen Beleuchtung Heizung Jalousie, Einbruch Kühlung Leuchte Heizventil Jalousie Kühlventil Schalter Temperatursensor Schalter Temperatursensor Bewegungsmelder Bewegungsmelder Bewegungsmelder Bewegungsmelder Folie 10
11 Viele gute Einzellösungen Jalousie, Einbruch Beleuchtung Heizung Kühlung Folie 11
12 Viele gute Einzellösungen Jalousie, Einbruch Beleuchtung Heizung Kühlung Zutrittskontrolle Chipkartenleser Kamera Bewegungsmelder Folie 12
13 Viele gute Einzellösungen Jalousie, Einbruch Beleuchtung Heizung Kühlung Zutrittskontrolle Situationserkennung med. Vitalparameter EKG Kamera Chipkartenleser Bewegungsmelder Notruf Herdsensor Beweg.- melder Blutdruck Bewegungsmelder Folie 13
14 Viele gute Einzellösungen Jalousie, Einbruch Beleuchtung Heizung Kühlung Zutrittskontrolle Situationserkennung med. Vitalparameter noch viel mehr Kommunikation Fernsehen Rundfunk Video / Audio Telemedizin Haushalts-Dienstleistungen Folie 14
15 Von der Einzellösung zum Gesamtsystem Jalousie, Einbruch Beleuchtung Heizung Kühlung Zutrittskontrolle Situationserkennung med. Vitalparameter Frage: Wer hat Überblick über die Vielfalt der Lösungskonzepte, Einzelprodukte, Komponenten? - der Kunde / Mieter??? - der Händler??? - der Handwerker??? Folie 15
16 Von der Einzellösung zum Gesamtsystem Jalousie, Einbruch Beleuchtung Heizung Kühlung Zutrittskontrolle Situationserkennung med. Vitalparameter Frage: Was macht man, wenn die verschiedenen Einzellösungen miteinander kooperieren müssen? Folie 16
17 Von der Einzellösung zum Gesamtsystem Jalousie, Einbruch Beleuchtung Heizung Kühlung Zutrittskontrolle Situationserkennung med. Vitalparameter Frage: Wie vermeidet man, viele Komponenten mehrfach kaufen zu müssen? Folie 17
18 Von der Einzellösung zum Gesamtsystem Jalousie, Einbruch med. Vitalparameter Zutrittskontrolle Beleuchtung Heizung Kühlung Situationserkennung Antwort: Alle Komponenten durch EIN Netz verbinden! Folie 18
19 Von der Einzellösung zum Gesamtsystem Jalousie, Einbruch med. Vitalparameter Zutrittskontrolle Beleuchtung Heizung Kühlung Situationserkennung Frage: Wie sichert man, dass alle Teile zusammenpassen, auch wenn sie von unterschiedlichen Herstellern kommen? Folie 19
20 Von der Einzellösung zum Gesamtsystem Beleuchtung Heizung Jalousie, Einbruch Frage: Wie sichert man, dass alle Teile zusammenpassen, auch wenn sie von unterschiedlichen Herstellern kommen? Wie sichert man Passfähigkeit, wenn die Einzelteile im Laufe vieler Jahre je nach Bedarf gekauft und angeschlossen werden sollen (Nachrüstung)? Folie 20
21 Von der Einzellösung zum Gesamtsystem Jalousie, Einbruch Beleuchtung Heizung Kühlung Zutrittskontrolle Frage: Wie sichert man, dass alle Teile zusammenpassen, auch wenn sie von unterschiedlichen Herstellern kommen? Wie sichert man Passfähigkeit, wenn die Einzelteile im Laufe vieler Jahre je nach Bedarf gekauft und angeschlossen werden sollen (Nachrüstung)? Folie 21
22 Von der Einzellösung zum Gesamtsystem Jalousie, Einbruch med. Vitalparameter Zutrittskontrolle Beleuchtung Heizung Kühlung Situationserkennung Frage: Wie sichert man, dass alle Teile zusammenpassen, auch wenn sie von unterschiedlichen Herstellern kommen? Wie sichert man Passfähigkeit, wenn die Einzelteile im Laufe vieler Jahre je nach Bedarf gekauft und angeschlossen werden sollen (Nachrüstung)? Folie 22
23 Bisherige Lösungen zum Problem der Passfähigkeit (Interoperabilität) Folie 23
24 Interoperabilität von Geräten Definition: Geräte in einem offenen Netzwerk sind interoperabel, wenn Geräte verschiedener Hersteller ohne zusätzlichen Entwicklungs- oder Anpassungsaufwand installiert werden können. Folie 24
25 Stufen der Passfähigkeit Interchangeable Interoperable Interconnectable Interworkable Compatible Substitutable Incompatible Non functional Compatible Plug n Play Folie 25
26 Was muss für eine Passfähigkeits-Stufe jeweils erfüllt sein? Dynamics behavior Application function Meaning of the variables Definition of the variables Access to variables Protocol mapping Protocol (Layer 1-7) Compatible equal equal Interconnectable Interworkable Interoperable Interchangeable equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal Folie 26
27 Die Interoperabilitätspyramide FP's LonMark OBJEKTE Funktionsprofile zur Beschreibung von Anwendungen LonMark Objekte zur Definition der Bedeutung SNVT's SCPT's Netzwerkvariablentypen zur Definition der Datenstrukturen Netzwerkvariablen Netzwerkvariablen als Einrichtung zum Datenaustausch Folie 27
28 Die Interoperabilitätspyramide FP's LonMark OBJEKTE Funktionsprofile zur Beschreibung von Anwendungen LonMark Objekte zur Definition der Bedeutung SNVT's SCPT's Netzwerkvariablentypen zur Definition der Datenstrukturen Netzwerkvariablen Netzwerkvariablen als Einrichtung zum Datenaustausch Folie 28
29 Was muss für eine Passfähigkeits-Stufe jeweils erfüllt sein? Dynamics behavior Application function Meaning of the variables Definition of the variables Access to variables Protocol mapping Protocol (Layer 1-7) Compatible equal equal Interconnectable Interworkable Interoperable Interchangeable equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal Folie 29
30 Kommunikation über Netzwerkvariablen (NV) Taster-Knoten (Sensor) Leuchten-Knoten (Aktor) nvoschalter nvilampe Folie 30
31 Die Interoperabilitätspyramide FP's LonMark OBJEKTE Funktionsprofile zur Beschreibung von Anwendungen LonMark Objekte zur Definition der Bedeutung SNVT's SCPT's Netzwerkvariablentypen zur Definition der Datenstrukturen Netzwerkvariablen Netzwerkvariablen als Einrichtung zum Datenaustausch Folie 31
32 Was muss für eine Passfähigkeits-Stufe jeweils erfüllt sein? Dynamics behavior Application function Meaning of the variables Definition of the variables Access to variables Protocol mapping Protocol (Layer 1-7) Compatible equal equal Interconnectable Interworkable Interoperable Interchangeable equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal Folie 32
33 Standard-Netzwerk-Variablen-Typen (SNVT) dienen der Normung des Datenaustauschs über Netzwerkvariablen zwischen Knoten verschiedener Hersteller zusammengefasst in der LonMark-SNVT-Master-List derzeit über 150 verschiedene Typ-Definitionen Jede Typ-Definition umfasst Name des Typs Anwendungsbereich des Typs Gesamtlänge in Bytes Angaben, wie die Werte zu interpretieren sind (Wertebereich von bis, Schrittgröße / Auflösung) Größere Typdefinitionen sind möglich: sog. Strukturen verbinden mehrere Einzelwerte zu einem Datenblock (struct) Folie 33
34 Standard-Netzwerkvariablen-Typen (SNVT) Beispiele Name des Typs Anwendungsbereich des Typs Basistyp(en) Gesamtlänge in Bytes Wertebereich von..bis Schrittgröße / Auflösung Beispiel Messwert entspr. Übertragung (Roh-Daten) SNVT_temp Temperatur allgemein unsigned long (integer) 2 Byte -274 C ,5 C 0,1 C 0 C 2740 Folie 34
35 Temperatur- Sensor Raumtemperatur- Regler nvisolltemp Typ: SNVT_temp nvomesswert Typ: SNVT_temp nviisttemp Typ: SNVT_temp M Gemessene Raumtemperatur: 20 C Übertragener Zahlenwert: 2940 (= C : 0,1 C) Empfangene Temperaturinformation: 20 C Folie 35
36 Standard-Netzwerkvariablen-Typen (SNVT) Beispiele Anwendungsbereich des Typs Basistyp(en) Gesamtlänge in Bytes Wertebereich von..bis Schrittgröße / Auflösung Beispiel Messwert entspr. Übertragung (Roh-Daten) Name des Typs SNVT_lev_cont SNVT_temp SNVT_temp_p SNVT_lux Prozentwerte unsigned short (integer) Temperatur allgemein unsigned long (integer) Temperatur für Heizung, Lüftung und Klima signed long (integer) Helligkeit unsigned long (integer) 1 Byte 2 Byte 2 Byte 2 Byte 0 % % -274 C ,5 C -273,17 C ,66 C 0 lux lux 0,5 % 0,1 C 0,01 C 1 lux 10 % 100 % 0 C -10 C 100 C 500 lux Folie 36
37 Standard-Netzwerkvariablen-Typen (SNVT) Beispiele Anwendungsbereich des Prozentwerte Welches Problem Typs könnte speziell mit diesen beiden Typen auftreten Basistyp(en)? unsigned short (integer) Gesamtlänge in Bytes Wertebereich von..bis Schrittgröße / Auflösung Beispiel Messwert entspr. Übertragung (Roh-Daten) Name des Typs SNVT_lev_cont SNVT_temp SNVT_temp_p SNVT_lux Temperatur allgemein unsigned long (integer) Temperatur für Heizung, Lüftung und Klima signed long (integer) Helligkeit unsigned long (integer) 1 Byte 2 Byte 2 Byte 2 Byte 0 % % -274 C ,5 C -273,17 C ,66 C 0 lux lux 0,5 % 0,1 C 0,01 C 1 lux 10 % 100 % 0 C -10 C 100 C 500 lux Folie 37
38 Standard-Netzwerkvariablen-Typen (SNVT) Beispiele Name des Typs SNVT_lev_cont SNVT_temp SNVT_temp_p SNVT_lux Anwendungsbereich des Temperatur für Temperatur Prozentwerte Heizung, Lüftung und Klima Helligkeit Welches Problem allgemein Typs könnte speziell mit diesen beiden unsigned unsigned Typen auftreten Basistyp(en)? unsigned short signed long long long (integer) (integer) Die Quelle einer Verbindung (integer) (integer) nutzt SNVT_temp Gesamtlänge, die Senke 1 Byte 2 Byte 2 Byte 2 Byte nutzt SNVT_temp_p in Bytes NICHT Wertebereich interoperabel -274 C ,17 C... 0 lux... 0!% % von..bis +6279,5 C +327,66 C lux Schrittgröße / Auflösung 0,5 % 0,1 C 0,01 C 1 lux Beispiel Messwert 10 % 100 % 0 C -10 C 100 C 500 lux entspr. Übertragung (Roh-Daten) Folie 38
39 Die Interoperabilitätspyramide FP's LonMark OBJEKTE Funktionsprofile zur Beschreibung von Anwendungen LonMark Objekte zur Definition der Bedeutung SNVT's SCPT's Netzwerkvariablentypen zur Definition der Datenstrukturen Netzwerkvariablen Netzwerkvariablen als Einrichtung zum Datenaustausch Folie 39
40 Was muss für eine Passfähigkeits-Stufe jeweils erfüllt sein? Dynamics behavior Application function Meaning of the variables Definition of the variables Access to variables Protocol mapping Protocol (Layer 1-7) Compatible equal equal Interconnectable Interworkable Interoperable Interchangeable equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal Folie 40
41 Standard-Netzwerkvariablen-Typ Anwendungsbereich des Typs Basistyp(en) Gesamtlänge in Bytes Wertebereich von..bis Schrittgröße / Auflösung Beispiel Messwert entspr. Übertragung (Roh-Daten) Name des Typs SNVT_temp Temperatur allgemein unsigned long (integer) 2 Byte -274 C ,5 C 0,1 C 0 C 2740 Variablen-Typ Ist das nicht schon hinreichend viel Bedeutung? Folie 41
42 Standard-Netzwerkvariablen-Typ Anwendungsbereich des Typs Basistyp(en) Gesamtlänge in Bytes Wertebereich von..bis Schrittgröße / Auflösung Beispiel Messwert entspr. Übertragung (Roh-Daten) Name des Typs SNVT_temp Temperatur allgemein unsigned long (integer) 2 Byte -274 C ,5 C 0,1 C 0 C 2740 Variablen-Typ Ist das nicht schon hinreichend viel Bedeutung? Temperatur Raum-Innen-T. Außen-T. (Fassade) Vorlauf-T. (Heizung) Rücklauf-T. (Heizung) Wasser-T. (Kessel) Brenner-T. (Brenner) Diese zusätzliche Semantik kann man nur standardisieren, wenn man auch die Anwendungsfunktionen (=Software) standardisiert! Folie 42
43 Darstellung eines Objekts nach LonMark Objekt Name und Nummer Hardware Ausgänge (hardware outputs) Knoten Netzwerk- Eingangs- Variablen nvi... SNVT _... nvi... SNVT _... Obligatorische NV s (mandatory nv) Optionale NV s (optional nv) nvo... SNVT _... nvo... SNVT _... Netzwerk- Ausgangs -Variablen node obj. object 1 object 2 Konfigurations- Eigenschaften (Einstellungen, Parameter) (Configuration Properties) object n Hersteller-interner Bereich (manufacturer defined section) Hardware Eingänge (hardware inputs) Folie 43
44 Liste der Standardobjekte Standard Objects Node Object Open Loop Sensor Object Closed Loop Sensor Object Open Loop Actuator Object Closed Loop Actuator Object Controller Object Application Requesting object modes and reporting status of objects within a node For sensing devices that report absolute values and for devices that require no feedback (e.g. temperature sensors) For sensing devices with feedback, for controlling a common actuator by multiple sensors For actuators without feedback (e.g. motors, valves) For actuators with feedback Control algorithms Folie 44
45 Sensor mit Rückkopplung Closed Loop Sensor Object Type #2 nvivaluefb SNVT_xxx nvovalue SNVT_xxx Obligatorische NVs (mandatory nv s) nvipresetfb SNVT_prese t nvorawhw Data SNVT_count Location Label (Text Knoten- Ortsangabe) Max Range (Maximalbereich) Min Range (Minimalbereich) Gain (Verstärkung) Send on Delta MaxSendTime (Zeit für Heartbeat) MinSendTime (minimales Sendeintervall) Default Output Override Behaviour Override Value... nvopreset SNVT_preset Optionale NVs (optional nv s) Optionale Konfigurations- Eigenschaften (optional configuration properties) Folie 45
46 Die Interoperabilitätspyramide FP's LonMark OBJEKTE Funktionsprofile zur Beschreibung von Anwendungen LonMark Objekte zur Definition der Bedeutung SNVT's SCPT's Netzwerkvariablentypen zur Definition der Datenstrukturen Netzwerkvariablen Netzwerkvariablen als Einrichtung zum Datenaustausch Folie 46
47 Was muss für eine Passfähigkeits-Stufe jeweils erfüllt sein? Dynamics behavior Application function Meaning of the variables Definition of the variables Access to variables Protocol mapping Protocol (Layer 1-7) Compatible equal equal Interconnectable Interworkable Interoperable Interchangeable equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal equal Folie 47
48 Auch Funktionsprofile gehören noch zur Passfähigkeits-Stufe Interoperabilität. Sie legen nur die Funktion noch viel genauer fest, z.b. Temperatursensor, CO 2 -Sensor, Feuchtesensor. Folie 48
49 Was muss für eine Passfähigkeits-Stufe jeweils erfüllt sein? Compatible Interconnectable Interworkable Interoperable Interchangeable Dynamics behavior equal Application function equal equal Meaning of equal equal the variables Ist die letzte Passfähigkeitsstufe Definition of praktisch realisierbar? equal equal equal the variables Access to variables equal equal equal equal Protocol mapping equal equal equal equal Protocol (Layer 1-7) equal equal equal equal equal Folie 49
50 Was muss für eine Passfähigkeits-Stufe jeweils erfüllt sein? Compatible Interconnectable Interworkable Interoperable Interchangeable Dynamics behavior equal Application function equal equal Meaning of equal equal the variables Ist die letzte Passfähigkeitsstufe Definition of praktisch realisierbar? equal equal equal the variables Reglerparameter, Filterkonstanten, Access to Abtastzeitkonstanten, equal Verstärkungen, equal equal equal variables Kalibrierung von Sensoren. Protocol equal equal equal equal mapping Protocol (Layer 1-7) equal equal equal equal equal Folie 50
51 Was muss für eine Passfähigkeits-Stufe jeweils erfüllt sein? Compatible Interconnectable Interworkable Interoperable Interchangeable Dynamics behavior equal Application function equal equal Meaning of equal equal the variables Ist die letzte Passfähigkeitsstufe Definition of praktisch realisierbar? equal equal equal the variables Reglerparameter, Filterkonstanten, Access to Abtastzeitkonstanten, equal Verstärkungen, equal equal equal variables Kalibrierung von Sensoren. Protocol NEIN, weil diese Werten equal an jedem equal equal equal mapping realen Einbauort anders sein müssen! Protocol Blinder equal Komponenten-Tausch equal equal ist equal equal (Layer 1-7) NICHT praktikabel! Folie 51
52 Bisher ungelöste Probleme mit der Passfähigkeit (Interoperabilität) Folie 52
53 Das Problem mit der Passfähigkeit Idee: Vereinheitlichung von Geräten Probleme: es gibt zu viele Standards mit unterschiedlichen Protokollen (auf allen Schichten) viele Hersteller implementieren kleine Unterschiede, so dass ihre Produkte den jeweiligen Standard nur zu 95% erfüllen die Standards können die mögliche (und notwendige) Vielfalt gar nicht komplett beschreiben (spezielle die Applikationen auf Schicht 7 und ihre Semantik) Folie 53
54 Das Problem mit der Passfähigkeit Gescheiterter Lösungsansatz: Standardisierung von Komponentenprofilen Idee: Vereinheitlichung von Komponenten Ursachen der Probleme: niemand will Einheitsgeräte bzw. gebäude solche Standards bremsen den technischen Fortschritt (z. B. AAL, Funk) Hersteller wollen sich am Markt vom Wettbewerber differenzieren (statt Preiskampf) Folie 54
55 Das Problem mit der Passfähigkeit Gescheiterter Lösungsansatz: Vereinheitlichung von Produkten ein Feldbus für alle Komponenten: Plug&Play Bus Bus Bus eine Middleware für alle Feldbusse: Plug&Play? Kabel-Chaos Feldbus-Chaos Middleware-Chaos Folie 55
56 Das Problem mit der Passfähigkeit Neuer Lösungsansatz: Wissensbasierter Entwurf ein Feldbus für alle Komponenten: Plug&Play Bus Bus Bus eine Middleware für alle Feldbusse: Plug&Play Kabel-Chaos Feldbus-Chaos Middleware-Chaos Folie 56
57 Das Problem mit der Passfähigkeit Neuer Lösungsansatz: Wissensbasierter Entwurf Das Interoperabilitätsproblem auf den unteren Protokoll- Schichten ist lösbar bzw. gelöst Offen bleibt die Semantische Interoperabilität (Semantik der Anwendungen) Hier fehlen noch Standards (Beschreibungsmittel, vor allem aber konkrete Branchen-Semantiken) Auch auf dieser Ebene kann Einheitlichkeit nicht vom Staat verordnet werden. Er kann aber Marktmechanismen fördern, durch die sie sich von selbst durchsetzt. Folie 57
58 Neuer Lösungsansatz: Interoperabilität durch Suchen statt durch Vereinheitlichen Folie 58
59 Neuer Lösungsansatz (1): Interoperabilität durch Suchen statt durch Vereinheitlichen Neue Ausgangslage: Es gibt inzwischen eine große Komponentenvielfalt (Hard-/Software) am Markt Neuer Ansatz: Es ist gar nicht mehr nötig, dass alle Geräte / Dienste per se zusammenpassen. Hauptsache, man findet überhaupt genug am Markt, die passen: jetzt muss man diese nur noch effizient suchen und finden! Neue Marschrichtung für die Standardisierung: Verzicht auf Einheitsprofile für Geräte / Dienste; Vielfalt ist erlaubt Allerdings muss nun jeder Hersteller sein Produkt exakt beschreiben auf einheitliche Weise maschinenlesbar Wir brauchen in Zukunft nur noch Standards für Beschreibungsmittel! Folie 59
60 Google bundesweite Hardware / Software-Produkt- Datenbank (vgl. App.-Store für Handys) Folie 60
61 Google Kunden-Wünsche bundesweite Hardware / Software-Produkt- Datenbank (vgl. App.-Store für Handys) Folie 61
62 Google Kunden-Wünsche bundesweite Hardware / Software-Produkt- Datenbank (vgl. App.-Store für Handys) Folie 62
63 Ausrüstungs-Know-How in Form von Musterlösungen Google Kunden-Wünsche bundesweite Hardware / Software-Produkt- Datenbank (vgl. App.-Store für Handys) Folie 63
64 für Nachrüstung:Informationen, was in der Wohnung schon vorhanden ist Ausrüstungs-Know-How in Form von Musterlösungen Google Kunden-Wünsche bundesweite Hardware / Software-Produkt- Datenbank (vgl. App.-Store für Handys) Folie 64
65 für Nachrüstung:Informationen, was in der Wohnung schon vorhanden ist Ausrüstungs-Know-How in Form von Musterlösungen Google Kunden-Wünsche bundesweite Hardware / Software-Produkt- Datenbank (vgl. App.-Store für Handys) Folie 65
66 für Nachrüstung:Informationen, was in der Wohnung schon vorhanden ist Synthesealgorithmen für Hardware & Software & Netz vernetztes Automatisierungssystem (vollst. Entwurf) Ausrüstungs-Know-How in Form von Musterlösungen Google Es werden viele gute Entwürfe vorgeschlagen Die letzte Auswahl trifft der Kunde Kunden-Wünsche bundesweite Hardware / Software-Produkt- Datenbank (vgl. App.-Store für Handys) Folie 66
67 Neuer Lösungsansatz (2): Einsatz automatischer Syntheseverfahren Ausgangslage: Das Finden optimaler Gerätekombinationen war eine schöpferische Arbeit. Neuer Ansatz: Nutzung moderner Optimierungsalgorithmen: zielgerichtetes Ausprobieren immer besserer Entwürfe Folie 67
68 VERERBUNG: Zwei Eltern-Individuen vererben ihre Eigenschaften auf eine neue Generation von Nachkommen MUTATION: Die Erbanlagen der neuen Generation werden anschließend nach dem Zufallsprinzip willkürlich verändert SELEKTION: Sind die Eigenschaften der neuen Generation nun besser als die der Eltern, so wird sie überleben. Sind sie schlechter, wird sie aussterben. Folie 68
69 VERERBUNG: Zwei Eltern-Individuen vererben ihre Eigenschaften auf eine neue Generation von Nachkommen MUTATION: Die Erbanlagen der neuen Generation werden anschließend nach dem Zufallsprinzip willkürlich verändert SELEKTION: Sind die Eigenschaften der neuen Generation nun besser als die der Eltern, so wird sie überleben. Sind sie schlechter, wird sie aussterben. Entwurfsmethode: Zielgerichtete, schrittweise Verbesserung der Entwürfe Folie 69
70 für Nachrüstung:Informationen, was in der Wohnung schon vorhanden ist Synthesealgorithmen für Hardware & Software & Netz vernetztes Automatisierungssystem (vollst. Entwurf) Ausrüstungs-Know-How in Form von Musterlösungen Google Es werden viele gute Entwürfe vorgeschlagen Die letzte Auswahl trifft der Kunde Kunden-Wünsche bundesweite Hardware / Software-Produkt- Datenbank (vgl. App.-Store für Handys) Folie 70
71 Folie 71
72 Neuer Lösungsansatz (1): Interoperabilität durch Suchen statt durch Vereinheitlichen ein Feldbus für alle Komponenten: Plug&Play Bus Bus Bus eine Middleware für alle Feldbusse: Plug&Play? Kabel-Chaos Feldbus-Chaos Middleware-Chaos Folie 72
73 Neuer Lösungsansatz (1): Interoperabilität durch Suchen statt durch Vereinheitlichen ein Feldbus für alle Komponenten: Plug&Play Bus Bus Bus eine Middleware für alle Feldbusse: Plug&Play? eine Beschreibung für alle Komponenten: Produkt-Google Kabel-Chaos Feldbus-Chaos Middleware-Chaos Folie 73
74 Anlagen-Errichter: formuliert seine Wünsche mit Hilfe von Integrationsprofilen VDI 3813: Standardisierung von Integrationsprofilen: Klammer für gemeinsames Verständnis der Funktion (Semantik) zwischen allen Marktteilnehmern S Präsenzerkennung Präsenz Komponenten frei kombinierbar Vergleichen & Suchen Markt: Schaufenster Produkt-Plattform Par_zeit_halt S Helligkeitsmessung Helligkeit UI Licht stellen Lichtbedien Anwesenheit Beleuchtungsstärke Licht Präsenz- und helligkeitsabhängige Lichtsteuerung Präs_status Hell_raum Licht_man Licht_stell Par_hell Par_zeit_an Par_zeit_aus Licht A Lichtaktor Licht_stell Komponenten-Hersteller: beschreibt seine Produkte mit Hilfe von Integrationsprofilen Folie 74
75 Anlagen-Errichter: formuliert seine Wünsche mit Hilfe von Integrationsprofilen Problem: Ein ähnlicher Vergleich war auch bisher immer (manuell, informal) notwendig. Mit Integrationsprofilen wird er einfacher, weil formal möglich. So einfach, dass ihn ein Rechner automatisch ausführen kann. S Präsenzerkennung Präsenz Par_zeit_halt Komponenten frei kombinierbar S Helligkeitsmessung Helligkeit Anwesenheit Beleuchtungsstärke Präsenz- und helligkeitsabhängige Lichtsteuerung Präs_status Hell_raum Licht_man Licht_stell Par_hell Par_zeit_an Par_zeit_aus Licht Licht_stell A Lichtaktor UI Licht stellen Licht Lichtbedien Markt: Schaufenster Produkt-Plattform Komponenten-Hersteller: beschreibt seine ProdukteLösung: mit Hilfe von Integrationsprofilen Entwicklung von Planungs- und Konfigurationswerkzeugen für Planer, Handel, Endanwender Folie 75
76 Anlagen-Errichter: formuliert seine Wünsche mit Hilfe von Integrationsprofilen Planungs- und Konfigurationstool: - Spezifikation der Kundenwünsche - Suche nach passenden Produkten - Zusammenfügen zu Anlagen S Präsenzerkennung Präsenz Par_zeit_halt Komponenten frei kombinierbar S Helligkeitsmessung Helligkeit Anwesenheit Beleuchtungsstärke Präsenz- und helligkeitsabhängige Lichtsteuerung Präs_status Hell_raum Licht_man Licht_stell Par_hell Par_zeit_an Par_zeit_aus Licht Licht_stell A Lichtaktor UI Licht Lichtbedien Markt: Schaufenster Produkt-Plattform Komponenten-Hersteller: beschreibt seine Produkte mit Hilfe von Integrationsprofilen Licht stellen Folie 76
77 Plattform Automatisierter Einkaufs- und Entwurfsberater für das Smart Building Folie 77
78 Google Folie 78
79 Folie 79
80 Informationsabfrage zu Produkten: Wenn ein Kunde ein Produkt im Laden sieht, über dessen Handy, durch den Barcode des Produkts (Handy-Kamera) Suche nach Produkten: Eingabe: Krankheit o.a. Problem des Kunden. Ausgabe: Produktvorschläge mit guten Lösungen. Welches Produkt zu welchem Zweck? Vergleich von Produkten: Ähnlichkeiten und Unterschiede, Stärken und Schwächen auf einen Blick Prüfung der Passfähigkeit von Produkten: Passen zwei Produkte zusammen? Passt ein Produkt zu denen, die sich schon in meiner Wohnung befinden? Vorschläge zur Neuausrüstung der Wohnung: Welche Kombination erfüllt die Wünsche des Kunden am besten? Es werden viele gute Entwürfe vorgeschlagen. Die letzte Auswahl trifft der Kunde. Vorschläge zur Nachrüstung der Wohnung: Wie kann ich meine vorhandene Wohnungsausstattung funktionell erweitern, was passt dazu? Folie 80
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