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Embedded Systems„Embedded Software“ – Herausforderung und Chancen für die deutsche Wirtschaft
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Innovation durch Intelligenz IKT 2020Software macht´s! Softwaresysteme
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Embedded Systems: Die verborgene Intelligenz
Nahezu alle Zukunftsvisionen beschreiben eine Welt, in der intelligente und beinahe unsichtbare Technologien uns jederzeit und überall umgeben. Da gibt es intelligente Gegenstände, die an einem weltumspannenden Informationsnetzwerk hängen, aber autonom agieren: z. B. Kühlschränke, die den Einkauf für eine ausgewogene Ernährung selbst erledigen oder Autos, die automatisch gesteuert in Kolonnen über die Autobahn fahren und damit sicherer und „grüner“ sind. Ein Teil davon ist schon heute Realität. Die „Intelligenz“ dafür liefern Embedded Systems und natürlich die dazugehörige Embedded Software. Mit Hilfe von Embedded Software steuern, regeln und überwachen diese Kleinstcomputer (Mikrocontroller) die Systeme, in die sie „eingebettet“ sind, z. B. Produktionsanlagen, medizintechnische Geräte, Autos oder Kühlschränke. „Die Dinge um uns herum werden in den nächsten Jahren immer intelligenter werden – und Embedded Software damit womöglich die Goldmine der Informationstechnologien in den nächsten Jahrzehnten“ (Prof. Dr. AugustWilhelm Scheer, Präsident BITKOM).
Der Markt für Embedded-Software-Systeme
Die Branche Informations und Kommunikationstechnik (IKT) ist mit über 800.000* Arbeitsplätzen und einem Gesamtumsatz von ca. 133 Mrd. Euro** einer der größten industriellen Sektoren der deutschen Wirtschaft. Embedded Systems und ihre Weiterentwicklung zu Embedded Networks sind dabei die treibenden Kräfte. Über 98 % aller Prozessoren arbeiten nicht in einem PC, sondern unabhängig im Verborgenen als Embedded Systems. Die Fähigkeit, Embedded SoftwareSysteme in höchster Qualität entwickeln zu können, bildet die Schlüsselkompetenz für eine internationale Spitzenstellung Deutschlands in den für seine Volkswirtschaft bedeutsamen Branchen wie Automobilbau, Luftfahrt, Anlagen bau und Automatisierungstechnik sowie im Medizin und Energiesektor. Embedded Systems werden meist nur als Teil dieser Branchen und
nicht als eigenständiger Wachstumsmarkt wahrgenommen. Ihre Software ist jedoch der entschei dende Innovationstreiber für die Produktion.Embedded Systems spielen eine zentrale Rolle bei der Lösung globaler Herausforderungen wie der Überalterung der Gesellschaft, der Mobilität, der Gesundheitsvorsorge oder der Ressourceneffizienz. In der durch Embedded Systems erst ermöglichten verbesserten Steuerung von Maschinen, Fahrzeugen oder Gebäuden liegen die Alleinstellungsmerkmale, durch die sich Produkte im weltweiten Vergleich überhaupt noch unterscheiden. Der deutsche Markt für Embedded Systems ist bereits der drittgrößte hinter den USA und Japan. Das Marktvolumen wird auf 18,7 Mrd. Euro (2007) geschätzt. Die Anbieter tragen dazu 3,7 Mrd. Euro bei. Die Wertschöpfung in den Anwendersektoren umfasst mehr als 15 Mrd. Euro.***
Branchen und Herausforderungen
Aufgrund der immer leistungsfähigeren Hardware, der schnell steigenden Komplexität in den Anwenderbranchen und der damit verbundenen Vernetzung werden sich eingebettete Betriebssysteme auf standardisierten Hardwareplattformen weiter durchsetzen. Sie bieten viele Basisfunktionen und sparen damit kostspielige Neuentwicklungen. Zudem werden Embedded Systems in den kommenden Jahren integraler Bestandteil des Internets werden. Im „Internet der Dinge“ werden Milliarden von Produkten und Embedded Systems vernetzt sein, um Informationen bereitzustellen, die neue
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* Quelle: BITKOM, September 2008** Quelle: BITKOM, EITO, Oktober 2009*** Quelle: „Studie zur Bedeutung des Sektors EmbeddedSysteme in Deutschland“, BITKOM 2008
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IKTLösungen und Geschäftsprozesse ermöglichen. Weitere Entwicklungen sollten deshalb darauf ausgerichtet sein, Embedded Systems auf Basis von etablierten Internetstandards sicher zu vernetzen und branchenübergreifende EmbeddedPlattformen bereitzustellen, die eine schnelle Marktreife von Produkten unterstützen. Der Anteil von EmbeddedSystems an Endprodukten wird weiter steigen. Aus den unzähligen Einsatzgebieten von Embedded Systems – sowohl im industriellen als auch im privaten Umfeld – lässt sich ein großes Potenzial für neue Serviceangebote ableiten. Beispiele sind die CartoEnvironmentKommunikation oder sogenannte AssistantLivingSysteme. Standardisierte Lösungen bei der Vernetzung von Embedded Systems können über Economy of Scale einen Wachstumsschub auslösen und die Lösung gesellschaftlicher Herausforderungen durch Interoperabilität wesentlich vereinfachen. In diesem Sinne sind Embedded Systems auch ein Teil des Internets der Zukunft. Erhebliches Potenzial steckt auch in der Verringerung des Ressourcenverbrauchs durch den Einsatz von Embedded Systems („Green durch IT“). Mit dem reduzierten Energieverbrauch von Embedded Systems sowie der effizienten Verarbeitung signi fikant ansteigender Datenvolumen ergeben sich zusätzlich völlig neue Anwendungsfelder.
Branchenübergreifende Technologie-Plattformen für Embedded Systems
Die große Herausforderung liegt darin, die Software für die zunehmend leistungsstärkeren, umfassender vernetzten und komplexeren Embedded Systems zu entwickeln. Mit der Innovationsallianz „Softwareplattform für Embedded Systems 2020“ (SPES 2020) im Rahmen des Programms „IKT 2020 – Forschung für Innovationen“ wird erstmals der Versuch unternommen, branchenübergreifend anwendbare Rahmenwerke für Hard und Software sowie für das methodische Vorgehen bei der Entwicklung abzuleiten. Der Nutzen aus einer derartigen Bündelung von Forschungs und Entwicklungsarbeiten ist insbesondere aufgrund der zahlrei
chen Anwendungsbereiche in den deutschen Schlüsselindustrien außergewöhnlich hoch. Sie beschleunigen die Entwicklung von HightechProdukten auf qualitativ höchstem Niveau. Die Anstrengungen im nationalen Maßstab werden durch eine breite europäische Kooperation bspw. im Rahmen der Gemeinsamen Technologieinitiative ARTEMIS ergänzt. In dem europäischen Verbundprojekt CESAR erforschen 54 Partner aus 10 Ländern kosteneffiziente Methoden und Prozesse für sicherheitskritische Embedded Systems und entwickeln dazu eine gemeinsame ReferenzTechnologiePlattform.
Fazit
Deutsche Produkte stehen für Zuverlässigkeit und Sicherheit. Vor allem in den Märkten, in denen diese Begriffe eine Rolle spielen, sind deutsche Unternehmen stark. Nur durch den zunehmenden Einsatz von branchenübergreifend akzeptierten Standards und Hard und SoftwarePlattformen mit den passenden Entwicklungsverfahren für Embedded Systems können die immer komplexeren Anforderungen an die Produkte und Maschinen sowie das „Internet der Dinge“ überhaupt umgesetzt werden. Gleichzeitig sind gerade in sicherheitskritischen Einsatzfeldern umfangreiche Schutzmaßnahmen und Zertifizierungen notwendig. Der Embedded SystemsMarkt hat das Potenzial, den technologischen Fortschritt in Deutschland voranzutreiben. Dazu bedarf es jedoch einer konstanten Förderung und Entwicklung innovativer Technologien sowie einer nachhaltigen Produktivitätssteigerung sowohl im Anbietersektor als auch in den Anwenderindustrien.
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Stand November 2009
Das BMBF fördert in diesem Themenkomplex
• die Innovationsallianz Software Platform Embedded Systems (SPES) 2020,
• die Innovationsallianz Internet der Dinge bestehend aus den Projekten ADiWa, Aletheia und SemProM
• europäische Kooperationsprojekte der Gemeinsamen Technologieinitiative ARTEMIS (5 Projekte) und des EUREKAClusterprogrammes ITEA 2 (6 Projekte)
Weitere Informationen:
Projektträger des BMBFSoftwaresysteme und Wissenstechnologienim Deutschen Zentrumfür Luft und Raumfahrt e.V (DLR)Rutherfordstr. 212489 Berlin
Telefon: (030) 67055 741Internet: www.ptsw.de
Herausgeber:
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)Referat Öffentlichkeitsarbeit11055 Berlin