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2012 | Buch

agendaCPS

Integrierte Forschungsagenda Cyber-Physical Systems

herausgegeben von: Dr. Eva Geisberger, Prof. Dr. Dr. h. c. Manfred Broy

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Buchreihe : acatech STUDIE

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Über dieses Buch

Der rasche Fortschritt der Informationstechnik ermöglicht, in Kombination mit der Mikrosystemtechnik, immer leistungsfähigere softwareintensive eingebettete Systeme und integrierte Anwendungen. Zunehmend werden diese untereinander, aber auch mit Daten und Diensten im Internet vernetzt. So entstehen intelligente Lösungen, die mithilfe von Sensoren und Aktoren Prozesse der physikalischen Welt erfassen, sie mit der virtuellen Softwarewelt verbinden und in Interaktion mit den Menschen überwachen und steuern.

Auf diese Weise entstehen sogenannte Cyber-Physical Systems, Die agendaCPS gibt einen umfassenden Überblick über das Phänomen der Cyber-Physical Systems und die damit verbundenen vielfältigen Herausforderungen. Sie illustriert, welchen Stellenwert das Thema für Wirtschaft und Gesellschaft hat: Revolutionäre Anwendungen von Cyber-Physical Systems adressieren technische und gesellschaftliche Trends und Bedürfnisse; gleichzeitig durchdringen und verknüpfen sie immer mehr Lebensbereiche. Zu den Anwendungen zählen erweiterte Mobilität, intelligente Städte, integrierte telemedizinische Versorgung, Sicherheit sowie vernetzte Produktion und Energiewandel.

Die agendaCPS zeigt auf, welche Technologien die Grundlage von Cyber-Physical Systems bilden und welches Innovationspotenzial ihnen innewohnt. Zudem macht sie deutlich, welche Forschungs- und Handlungsfelder besonders wichtig sind. Anhand von Zukunftsszenarien werden wesentliche Anwendungsdomänen dargestellt, allen voran integrierte Mobilität, Telemedizin und intelligente Energieversorgung. In diesen Zusammenhängen werden Chancen, aber auch Risiken für Deutschland durch Cyber-Physical Systems deutlich.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
1. Einführung
Zusammenfassung
Das Projekt Integrierte Forschungsagenda Cyber-Physical Systems (im Folgenden kurz agendaCPS) wurde durch acatech, die Deutsche Akademie der Technikwissenschaften, angestoßen. Das Projekt wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert und unter maßgeblicher Beteiligung von fortiss, einem An-Institut der Technischen Universität München, durchgeführt.
Eva Geisberger, Manfred Broy
2. Cyber-Physical Systems: Visionen, Charakteristika und Neue Fähigkeiten
Zusammenfassung
Cyber-Physical Systems können ihr Potenzial in vielerlei Szenarien entfalten. Das gilt in besonderem Maß, wenn unterschiedliche Anwendungsbereiche zusammentreffen, wie beispielsweise in einer „intelligenten Stadt“ („Smart City“). Abbildung 2.1 skizziert exemplarisch mögliche CPS-Anwendungssysteme und ihre Beziehungen untereinander als Bestandteile „intelligenter Städte“ und Wirtschaftsräume. Zukünftige CPS-Szenarien und ihre Nutzenpotenziale sind in verschiedenen ineinandergreifenden Anwendungsbereichen und -szenarien denkbar.
Eva Geisberger, Manfred Broy
3. CPS-Themenfelder
Zusammenfassung
Die in Kapitel 2 präsentierten visionären Anwendungsszenarien geben Hinweise auf die Themenfelder und Forschungsgebiete, die für eine sinnvolle Gestaltung und Beherrschung von Cyber-Physical Systems erforderlich sind.
Eva Geisberger, Manfred Broy
4. Politische und Gesellschaftliche Herausforderungen
Zusammenfassung
Heutzutage lässt sich das volle Potenzial von Cyber-Physical Systems nur in Ansätzen erfassen. Viele der dadurch ausgelösten gesellschaftlichen Entwicklungen sind kaum prognostizierbar, zumal die Ausprägungen von Cyber-Physical Systems in hohem Maße von der technischen, organisatorischen und juristischen Gestaltung im nationalen, aber auch im internationalen Kontext abhängig sind. Die Auswirkungen des Vordringens vernetzter Softwaresysteme und ihrer Dienste in nahezu alle Lebensbereiche führt zu kaum vorhersehbarem Wandel.
Eva Geisberger, Manfred Broy
5. Technologie- und Engineering-Herausforderungen
Zusammenfassung
Zur Realisierung von Cyber-Physical Systems bedarf es einer Fülle von Technologien und Engineering-Verfahren, die in diesem Kapitel dargestellt werden. Betrachtet werden insbesondere Technologien, die spezifisch zur Realisierung der besonderen Fähigkeiten und Eigenschaften von Cyber- Physical Systems sowie ihrer Erforschung beitragen, und ihre Einbindung in interdisziplinäre Gestaltungs- und Entwicklungsverfahren.
Eva Geisberger, Manfred Broy
6. Geschäftsmodelle und Ökosysteme
Zusammenfassung
Die identifizierten Trends der Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) — das Internet der Daten, Dinge und Dienste sowie die interaktiv mitbestimmten Anwendungen und weitreichenden Fähigkeiten von Cyber-Physical Systems — schaffen eine hohe Veränderungsdynamik für Wirtschaftsprozesse und -beziehungen. Diese ist gekennzeichnet durch vielfältigeÄnderungen der Kundenanforderungen, zunehmende Globalisierung und Internationalisierung mit volatilen Märkten67 und Beziehungen mit erhöhtem Flexibilisierungs-, Kosten- und Innovationsdruck. Diese Dynamik löst einen Wandel bestehender Wirtschaftsformen hin zur interaktiven Wertschöpfung, Kundenbeziehung und Problemlösung68 aus, einenÜbergang zu kooperativen Unternehmensnetzwerken und Ökosystemen mit neuen Formen integrierter Geschäftsmoelle.69
Eva Geisberger, Manfred Broy
7. Standortbestimmung, Analyse und Schlussfolgerungen
Zusammenfassung
Die Analysen der vorliegenden Agenda zeigen deutlich die Chancen und vielfältigen Nutzenpotenziale auf, die Cyber-Physical Systems und ihre softwarebasierten Technologien für Gesellschaft und Wirtschaft mit sich bringen. Sie zeigen vor allem den grundlegenden Wandel in Systemevolution, Mensch-Technik-Interaktion und in der Art und Weise ihrer Entwicklung und Gestaltung, der mit der offenen Vernetzung und Nutzung der neuen Fähigkeiten der Systeme verbunden ist — und der zudem neue Risiken und Herausforderungen für Gesellschaft und Unternehmen mit sich bringt.
Eva Geisberger, Manfred Broy
Backmatter
Metadaten
Titel
agendaCPS
herausgegeben von
Dr. Eva Geisberger
Prof. Dr. Dr. h. c. Manfred Broy
Copyright-Jahr
2012
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN
978-3-642-29099-2
Print ISBN
978-3-642-29098-5
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-642-29099-2