ZUSE

Das Internet der Dinge (IoT – Internet of Things) und Cyber-Physikalische Systeme (CPS) werden in der Zukunft in vielen Anwendungsfeldern von Gesundheitswesen über produzierende Industrie, Agrarwirtschaft, Ressourcen Management (Wasser, Energie,…), Gebäudetechnik und Mobilität wichtige Beiträge leisten. Zur Umsetzung dieser Systeme müssen Stakeholder entlang der Wertschöpfungskette von IoT-Applikationen eng und effizient zusammenarbeiten. Diese Kette spannt sich von Komponenten, integrierten Schaltungen, Sensoren, Aktuatoren, über eingebettete Signalverarbeitung und Kommunikation, bis zu Systemintegration, Middleware, Architekturdesign, Sicherheit, Servicebereitstellung, Nutzung, und Test. Ein wichtiger Aspekt ist die Sicherstellung eines konsistenten Informationsflusses zwischen den Stakeholdern. Hier wird die Digitalisierung der Entwicklungsprozesse eine wichtige Rolle spielen, nicht zuletzt um auch weitere Verkürzungen der Entwicklungszeiten und einem damit verbundenen Marktvorsprung zu erreichen. ZUSE wird diesen Prozess generell ausgehend von Sensoren und Aktuatoren betrachten, im Speziellen von autarken drahtlosen Sensoren für ein drahtloses Sensornetz in einem industriellen Messsystem für den automobilen Bereich.

Als Nebeneffekt der Verkürzung der Entwicklungszeit wird es zu mehr Variantenvielfalt kommen. Individuelle Anpassungen an Marktbedürfnisse und Segmente bringen es mit sich, dass eine größere Anzahl an verschiedenen Geräten (unterschiedliche Hardware und/oder unterschiedliche Firmware) im Markt zum Einsatz kommen. Dazu kommt, dass die Lebensdauer der Produkte unter Umständen viel länger ist als der Entwicklungszyklus. Somit kommen unter Umständen mehrere Generationen von (drahtlosen) Sensoren und Aktuatoren gleichzeitig nebeneinander zur Verwendung. Die Herausforderung besteht darin, diese Variantenvielfalt in Entwicklung, Betrieb und Wartung zu beherrschen. Ein Lösungsansatz dazu liegt in elektronischen Datenblättern, die mit den drahtlosen Sensoren und Aktuatoren geliefert werden. Diese Datenblätter – die idealerweise im Sensor/Aktuator abgespeichert sind – enthalten beispielsweise Beschreibung der Datenmodelle, Art der Messgrößen, Informationen über Messbereiche, Leistungsaufnahme und so weiter. Diese Daten können vorteilhaft beispielsweise mittels NFC ausgelesen werden, während gleichzeitig mittels drahtloser Energieübertragung die Energiespeicher der Geräte gefüllt werden können.

In ZUSE wird untersucht, wie das Konzept elektronischer Datenblätter auf die gesamte Systementwicklung ausgeweitet werden kann. Damit soll der konsistente Informationsfluss entlang der gesamten Wertschöpfungskette über den vollen Lebenszyklus sichergestellt werden, ausgehend von der Konzeptphase bis in die Realisierung und Zugriff/Interaktion im Betrieb. Über NFC und WSN wird eine über die Entwicklungs- und Lebenszeit des Sensors konsistent gewartete Repräsentation des Zustands („Digital Twin“ – Prinzip)  ermöglicht.