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Problem Interoperabilität
Prof. Dr.-Ing. habil. Klaus Kabitzsch
Fakultät Informatik Institut für Angewandte Informatik, Professur Technische Informationssysteme
Intelligent Systems
Intelligent
Embedded Systems
Maschine Auto
Waschmaschine Haus
Intelligent & Cooperative
Embedded Systems
Systems of Systems
Cyber Physical Systems3. 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
Neu: Selbst-Optimierung
CPS-Entwurf: Probleme & Paradigmen
Folie 2
Bereits heute verteilte Systeme aus einer großen Zahl eingebetteter
Rechnerknoten üblich
Beispiel „Smart Building“
Folie 3
Sensor
Sensor
Sensor
Aktor
Aktor
Aktor
Heizventil
Node 1Controller
Controller
Node 3
Aktor
Sensor
Sensor
sensor
sensor
sensor
Aktoractuator
Aktoractuator
Aktoractuator
HeizventilHeizventil
controller
Node 2
Node 6
Node 4
Node 5
Controllercontroller
Aktoractuator
sensor
Node 7sensor Node 8
Sensor
Sensor
Sensor
Aktor
Aktor
Aktor
Heizventil
Controller
Controller
Aktor
Sensor
Sensor
sensor
sensor
sensor
Aktoractuator
Aktoractuator
Aktoractuator
HeizventilHeizventil
controller
Controllercontroller
Aktoractuator
sensor
sensor
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
Vision „Cyber Physical Systems“
„Things“ – über das Internet verbunden
Folie 5
WER soll das WIE entwerfen ?
WER ?
Informatiker / Ingenieur ?
Facharbeiter / Handwerker ?
Kunde / Bewohner ?
Self-X ?
WIE ?
Programmieren ?
Komponieren ?
Self-X ?
Vision „Cyber Physical Systems“
Folie 6
WER soll das WIE entwerfen ?
WER ?
Informatiker / Ingenieur ?
Facharbeiter / Handwerker ?
Kunde / Bewohner ?
Self-X ?
WIE ?
Programmieren ?
Komponieren ?
Self-X ?
Vision „Cyber Physical Systems“
Kombination
„arbeitsteiliger Mix“
Kombination
„Wiederverwendung durch
wissensbasierten Entwurf“
Folie 7
Wie sieht das kommerzielle Angebot aus ?
Folie 8
Leuchte
Schalter
Bewegungs-
melder
Beleuch-
tung
Heizventil
Temperatur-
sensor
Bewegungs-
melder
Heiz-
ung
Viele gute Einzellösungen
Folie 9
Leuchte
Schalter
Bewegungs-
melder
Beleuch-
tung
Heizventil
Temperatur-
sensor
Bewegungs-
melder
Heiz-
ung
Kühlventil
Temperatur-
sensor
Bewegungs-
melder
Kühl-
ung
Jalousie
Schalter
Bewegungs-
melder
Jalousie,
Einbruch
Viele gute Einzellösungen
Folie 10
Beleuch-
tung
Heiz-
ung
Jalousie,
Einbruch
Kühl-
ung
Viele gute Einzellösungen
Folie 11
Beleuch-
tung
Heiz-
ung
Jalousie,
Einbruch
Kühl-
ung
Zutritts-
kontrolle
Chipkarten-
leser
Kamera
Bewegungs-
melder
Viele gute Einzellösungen
Folie 12
Beleuch-
tung
Heiz-
ung
Jalousie,
Einbruch
Kühl-
ung
Zutritts-
kontrolle
Chipkarten-
leser
Kamera
Bewegungs-
melder
Situations-
erkennung
Not-
ruf
Herd-
sensor
Beweg.-
melder
med. Vital-
parameter
EKG
Blut-
druck
Bewegungs-
melder
Viele gute Einzellösungen
Folie 13
Beleuch-
tung
Heiz-
ung
Jalousie,
Einbruch
Kühl-
ung
Zutritts-
kontrolle
Situations-
erkennung
med. Vital-
parameter
noch
viel mehr
……
……
Kommunikation
Fernsehen
Rundfunk
Video / Audio
Telemedizin
Haushalts-Dienst-
leistungen
……
……
Viele gute Einzellösungen
Folie 14
Beleuch-
tung
Heiz-
ung
Jalousie,
Einbruch
Kühl-
ung
Zutritts-
kontrolle
Situations-
erkennung
med. Vital-
parameter
Frage: Wer hat Überblick über die Vielfalt der Lösungskonzepte, Einzelprodukte, Komponenten ?
- der Kunde / Mieter ???
- der Händler ???
- der Handwerker ???
Von der Einzellösung zum Gesamtsystem
Folie 15
Beleuch-
tung
Heiz-
ung
Jalousie,
Einbruch
Kühl-
ung
Zutritts-
kontrolle
Situations-
erkennung
med. Vital-
parameter
Frage: Was macht man, wenn die verschiedenen Einzellösungen miteinander kooperieren
müssen ?
Von der Einzellösung zum Gesamtsystem
Folie 16
Beleuch-
tung
Heiz-
ung
Jalousie,
Einbruch
Kühl-
ung
Zutritts-
kontrolle
Situations-
erkennung
med. Vital-
parameter
Frage: Wie vermeidet man, viele Komponenten mehrfach kaufen zu müssen ?
Von der Einzellösung zum Gesamtsystem
Folie 17
Beleuch-
tung
Heiz-
ung
Jalousie,
Einbruch
Kühl-
ung
Situations-
erkennung
med. Vital-
parameter
Antwort: Alle Komponenten durch EIN Netz verbinden !
Zutritts-
kontrolle
Von der Einzellösung zum Gesamtsystem
Folie 18
Beleuch-
tung
Heiz-
ung
Jalousie,
Einbruch
Kühl-
ung
Situations-
erkennung
med. Vital-
parameter
Frage: Wie sichert man, dass alle Teile zusammenpassen, auch wenn sie von
unterschiedlichen Herstellern kommen ?
Zutritts-
kontrolle
Von der Einzellösung zum Gesamtsystem
Folie 19
Beleuch-
tung
Heiz-
ung
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) ?
Von der Einzellösung zum Gesamtsystem
Folie 20
Beleuch-
tung
Heiz-
ung
Jalousie,
Einbruch
Kühl-
ung
Zutritts-
kontrolle
Von der Einzellösung zum Gesamtsystem
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
Beleuch-
tung
Heiz-
ung
Jalousie,
Einbruch
Kühl-
ung
Situations-
erkennung
med. Vital-
parameter
Zutritts-
kontrolle
Von der Einzellösung zum Gesamtsystem
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
Bisherige Lösungen zum Problem der Passfähigkeit
(Interoperabilität)
Folie 23
Interoperabilität von Geräten
Geräte in einem offenen Netzwerk sind
interoperabel, wenn Geräte verschiedener Hersteller
ohne zusätzlichen Entwicklungs- oder
Anpassungsaufwand installiert werden können.
Definition:
Folie 24
Stufen der Passfähigkeit
“Incompatible”
Compatible
Interconnectable
Interworkable
Interoperable
Interchangeable
“Substitutable”
“Compatible”
“Non functional” “Plug ‘n’ Play”
Folie 25
Was muss für eine Passfähigkeits-Stufe
jeweils erfüllt sein ?Compatible Inter-
connectable
Inter-
workable
Inter-
operable
Inter-
changeable
Dynamics
behaviorequal
Application
functionequal equal
Meaning of
the variablesequal equal
Definition of
the variablesequal equal equal
Access to
variablesequal equal equal equal
Protocol
mappingequal equal equal equal
Protocol
(Layer 1-7)equal equal equal equal equal
Folie 26
Die Interoperabilitätspyramide
Netzwerkvariablen
SNVT's SCPT's
LonMark
OBJEKTE
FP's
Netzwerkvariablen als
Einrichtung zum
Datenaustausch
Netzwerkvariablentypen
zur Definition der
Datenstrukturen
LonMark Objekte zur
Definition der Bedeutung
Funktionsprofile zur
Beschreibung von
Anwendungen
Folie 27
Die Interoperabilitätspyramide
Netzwerkvariablen
SNVT's SCPT's
LonMark
OBJEKTE
FP's
Netzwerkvariablen als
Einrichtung zum
Datenaustausch
Netzwerkvariablentypen
zur Definition der
Datenstrukturen
LonMark Objekte zur
Definition der Bedeutung
Funktionsprofile zur
Beschreibung von
Anwendungen
Folie 28
Was muss für eine Passfähigkeits-Stufe
jeweils erfüllt sein ?Compatible Inter-
connectable
Inter-
workable
Inter-
operable
Inter-
changeable
Dynamics
behaviorequal
Application
functionequal equal
Meaning of
the variablesequal equal
Definition of
the variablesequal equal equal
Access to
variablesequal equal equal equal
Protocol
mappingequal equal equal equal
Protocol
(Layer 1-7)equal equal equal equal equal
Folie 29
Kommunikation über Netzwerkvariablen (NV)
Taster-Knoten(Sensor)
nvoSchalter
Leuchten-Knoten(Aktor)
nviLampe
Folie 30
Die Interoperabilitätspyramide
Netzwerkvariablen
SNVT's SCPT's
LonMark
OBJEKTE
FP's
Netzwerkvariablen als
Einrichtung zum
Datenaustausch
Netzwerkvariablentypen
zur Definition der
Datenstrukturen
LonMark Objekte zur
Definition der Bedeutung
Funktionsprofile zur
Beschreibung von
Anwendungen
Folie 31
Was muss für eine Passfähigkeits-Stufe
jeweils erfüllt sein ?Compatible Inter-
connectable
Inter-
workable
Inter-
operable
Inter-
changeable
Dynamics
behaviorequal
Application
functionequal equal
Meaning of
the variablesequal equal
Definition of
the variablesequal equal equal
Access to
variablesequal equal equal equal
Protocol
mappingequal equal equal equal
Protocol
(Layer 1-7)equal equal equal equal equal
Folie 32
Standard-Netzwerk-Variablen-Typen (SNVT)
dienen der Normung des Datenaustauschs über
Netzwerkvariablen zwischen Knoten verschiedener
Hersteller
zusammengefasst in der LonMark-SNVT-Master-List
http://www.lonmark.org
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
Standard-Netzwerkvariablen-Typen (SNVT) – Beispiele –
Name des Typs
SNVT_temp
Anwendungs-
bereich des
Typs
Temperaturallgemein
Basistyp(en)unsigned
long(integer)
Gesamtlänge
in Bytes2 Byte
Wertebereich
von..bis-274 °C...
+6279,5 °C
Schrittgröße /
Auflösung0,1 °C
Beispiel
Messwert0 °C
entspr.
Übertragung
(Roh-Daten)
2740
Folie 34
Temperatur-Sensor
nvoMesswert
Typ: SNVT_temp
Raumtemperatur-Regler
nviSollTemp
Typ: SNVT_temp
M
nviIstTemp
Typ: SNVT_temp
Gemessene
Raumtemperatur:
20 °C
Übertragener
Zahlenwert:
2940(= 2740 + 20 °C : 0,1 °C)
Empfangene
Temperatur-
information:
20 °C
Folie 35
Standard-Netzwerkvariablen-Typen (SNVT) –Beispiele
Name des Typs
SNVT_lev_cont SNVT_temp SNVT_temp_p SNVT_lux
Anwendungs-
bereich des
Typs
ProzentwerteTemperaturallgemein
Temperatur fürHeizung, Lüf-
tung und KlimaHelligkeit
Basistyp(en)unsigned short
(integer)
unsignedlong
(integer)
signed long(integer)
unsignedlong
(integer)
Gesamtlänge
in Bytes1 Byte 2 Byte 2 Byte 2 Byte
Wertebereich
von..bis0 % ...100 %
-274 °C...+6279,5 °C
-273,17 °C...+327,66 °C
0 lux ...
65535 lux
Schrittgröße /
Auflösung0,5 % 0,1 °C 0,01 °C 1 lux
Beispiel
Messwert10 % 100 % 0 °C -10 °C 100 °C 500 lux
entspr.
Übertragung
(Roh-Daten)
20 200 2740 -1000 10000 500
Folie 36
Standard-Netzwerkvariablen-Typen (SNVT) –Beispiele
Name des Typs
SNVT_lev_cont SNVT_temp SNVT_temp_p SNVT_lux
Anwendungs-
bereich des
Typs
ProzentwerteTemperaturallgemein
Temperatur fürHeizung, Lüf-
tung und KlimaHelligkeit
Basistyp(en)unsigned short
(integer)
unsignedlong
(integer)
signed long(integer)
unsignedlong
(integer)
Gesamtlänge
in Bytes1 Byte 2 Byte 2 Byte 2 Byte
Wertebereich
von..bis0 % ...100 %
-274 °C...+6279,5 °C
-273,17 °C...+327,66 °C
0 lux ...
65535 lux
Schrittgröße /
Auflösung0,5 % 0,1 °C 0,01 °C 1 lux
Beispiel
Messwert10 % 100 % 0 °C -10 °C 100 °C 500 lux
entspr.
Übertragung
(Roh-Daten)
20 200 2740 -1000 10000 500
Welches Problem könnte
speziell mit diesen beiden
Typen auftreten ?
Folie 37
Standard-Netzwerkvariablen-Typen (SNVT) –Beispiele
Name des Typs
SNVT_lev_cont SNVT_temp SNVT_temp_p SNVT_lux
Anwendungs-
bereich des
Typs
ProzentwerteTemperaturallgemein
Temperatur fürHeizung, Lüf-
tung und KlimaHelligkeit
Basistyp(en)unsigned short
(integer)
unsignedlong
(integer)
signed long(integer)
unsignedlong
(integer)
Gesamtlänge
in Bytes1 Byte 2 Byte 2 Byte 2 Byte
Wertebereich
von..bis0 % ...100 %
-274 °C...+6279,5 °C
-273,17 °C...+327,66 °C
0 lux ...
65535 lux
Schrittgröße /
Auflösung0,5 % 0,1 °C 0,01 °C 1 lux
Beispiel
Messwert10 % 100 % 0 °C -10 °C 100 °C 500 lux
entspr.
Übertragung
(Roh-Daten)
20 200 2740 -1000 10000 500
Welches Problem könnte
speziell mit diesen beiden
Typen auftreten ?
Die Quelle einer Verbindung
nutzt SNVT_temp , die Senke
nutzt SNVT_temp_p
NICHT interoperabel !
Folie 38
Die Interoperabilitätspyramide
Netzwerkvariablen
SNVT's SCPT's
LonMark
OBJEKTE
FP's
Netzwerkvariablen als
Einrichtung zum
Datenaustausch
Netzwerkvariablentypen
zur Definition der
Datenstrukturen
LonMark Objekte zur
Definition der Bedeutung
Funktionsprofile zur
Beschreibung von
Anwendungen
Folie 39
Was muss für eine Passfähigkeits-Stufe
jeweils erfüllt sein ?Compatible Inter-
connectable
Inter-
workable
Inter-
operable
Inter-
changeable
Dynamics
behaviorequal
Application
functionequal equal
Meaning of
the variablesequal equal
Definition of
the variablesequal equal equal
Access to
variablesequal equal equal equal
Protocol
mappingequal equal equal equal
Protocol
(Layer 1-7)equal equal equal equal equal
Folie 40
Standard-Netzwerkvariablen-Typ
Name des Typs
SNVT_temp
Anwendungs-
bereich des
Typs
Temperaturallgemein
Basistyp(en)
unsignedlong
(integer)
Gesamtlänge
in Bytes2 Byte
Wertebereich
von..bis
-274 °C...+6279,5 °C
Schrittgröße /
Auflösung0,1 °C
Beispiel
Messwert0 °C
entspr.
Übertragung
(Roh-Daten)
2740
Variablen-Typ
Ist das nicht schon hinreichend viel „Bedeutung“ ?
Folie 41
Standard-Netzwerkvariablen-Typ
Name des Typs
SNVT_temp
Anwendungs-
bereich des
Typs
Temperaturallgemein
Basistyp(en)
unsignedlong
(integer)
Gesamtlänge
in Bytes2 Byte
Wertebereich
von..bis
-274 °C...+6279,5 °C
Schrittgröße /
Auflösung0,1 °C
Beispiel
Messwert0 °C
entspr.
Übertragung
(Roh-Daten)
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 Anwendungs-
funktionen (=Software) standardisiert !
Folie 42
Darstellung eines Objekts nach LonMark
node obj.
object 1
object 2
object n
Knoten
Hardware Ausgänge
(hardware outputs)
Objekt Name und Nummer
Obligatorische NV‘s
(mandatory nv)
Optionale NV‘s
(optional nv)
Konfigurations-
Eigenschaften
(Einstellungen, Parameter)
(Configuration Properties)
Hersteller-interner Bereich
(manufacturer defined section)
Hardware Eingänge
(hardware inputs)
nvi....
SNVT
_...
nvi....
SNVT
_...
nvo....
SNVT
_...
nvo....
SNVT
_...
Netzwerk-
Eingangs-
Variablen
Netzwerk-
Ausgangs
-Variablen
Folie 43
Liste der Standardobjekte
Standard Objects Application
Node Object Requesting object modes and reporting status of objects
within a node
Open Loop Sensor Object For sensing devices that report absolute values and for
devices that require no feedback (e.g. temperature sensors)
Closed Loop Sensor Object For sensing devices with feedback, for controlling a
common actuator by multiple sensors
Open Loop Actuator Object For actuators without feedback (e.g. motors, valves)
Closed Loop Actuator
Object
For actuators with feedback
Controller Object Control algorithms
Folie 44
Sensor mit Rückkopplung
Closed Loop Sensor
Object Type #2
Obligatorische NVs
(mandatory nv‘s)
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
...
nviValueFb
SNVT_xxx
nviPresetFb
SNVT_prese
t
nvoValue
SNVT_xxx
nvoRawHw
Data
SNVT_count
nvoPreset
SNVT_preset
Optionale NVs
(optional nv‘s)
Optionale
Konfigurations-
Eigenschaften
(optional
configuration
properties)
Folie 45
Die Interoperabilitätspyramide
Netzwerkvariablen
SNVT's SCPT's
LonMark
OBJEKTE
FP's
Netzwerkvariablen als
Einrichtung zum
Datenaustausch
Netzwerkvariablentypen
zur Definition der
Datenstrukturen
LonMark Objekte zur
Definition der Bedeutung
Funktionsprofile zur
Beschreibung von
Anwendungen
Folie 46
Was muss für eine Passfähigkeits-Stufe
jeweils erfüllt sein ?Compatible Inter-
connectable
Inter-
workable
Inter-
operable
Inter-
changeable
Dynamics
behaviorequal
Application
functionequal equal
Meaning of
the variablesequal equal
Definition of
the variablesequal equal equal
Access to
variablesequal equal equal equal
Protocol
mappingequal equal equal equal
Protocol
(Layer 1-7)equal equal equal equal equal
Folie 47
Auch Funktionsprofile gehören noch zur Passfähigkeits-Stufe
„Interoperabilität“. Sie legen nur die Funktion noch viel genauer
fest, z.B. Temperatursensor, CO2-Sensor, Feuchtesensor ….
Folie 48
Was muss für eine Passfähigkeits-Stufe
jeweils erfüllt sein ?Compatible Inter-
connectable
Inter-
workable
Inter-
operable
Inter-
changeable
Dynamics
behaviorequal
Application
functionequal equal
Meaning of
the variablesequal equal
Definition of
the variablesequal equal equal
Access to
variablesequal equal equal equal
Protocol
mappingequal equal equal equal
Protocol
(Layer 1-7)equal equal equal equal equal
Ist die letzte Passfähigkeitsstufe
praktisch realisierbar ?
Folie 49
Was muss für eine Passfähigkeits-Stufe
jeweils erfüllt sein ?Compatible Inter-
connectable
Inter-
workable
Inter-
operable
Inter-
changeable
Dynamics
behaviorequal
Application
functionequal equal
Meaning of
the variablesequal equal
Definition of
the variablesequal equal equal
Access to
variablesequal equal equal equal
Protocol
mappingequal equal equal equal
Protocol
(Layer 1-7)equal equal equal equal equal
Ist die letzte Passfähigkeitsstufe
praktisch realisierbar ?
Reglerparameter, Filterkonstanten,
Abtastzeitkonstanten, Verstärkungen,
Kalibrierung von Sensoren ….
Folie 50
Was muss für eine Passfähigkeits-Stufe
jeweils erfüllt sein ?Compatible Inter-
connectable
Inter-
workable
Inter-
operable
Inter-
changeable
Dynamics
behaviorequal
Application
functionequal equal
Meaning of
the variablesequal equal
Definition of
the variablesequal equal equal
Access to
variablesequal equal equal equal
Protocol
mappingequal equal equal equal
Protocol
(Layer 1-7)equal equal equal equal equal
Ist die letzte Passfähigkeitsstufe
praktisch realisierbar ?
Reglerparameter, Filterkonstanten,
Abtastzeitkonstanten, Verstärkungen,
Kalibrierung von Sensoren ….
NEIN, weil diese Werten an jedem
realen Einbauort anders sein müssen!
Blinder Komponenten-Tausch ist
NICHT praktikabel !
Folie 51
Bisher ungelöste Probleme mit der Passfähigkeit
(Interoperabilität)
Folie 52
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)
Das Problem mit der Passfähigkeit
Folie 53
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)
Das Problem mit der Passfähigkeit
Folie 54
Kabel-Chaos
ein Feldbus für
alle Komponenten:
Plug&Play
Feldbus-Chaos
Bus BusBus
eine Middleware
für alle Feldbusse:
Plug&Play
Middleware-Chaos
Gescheiterter Lösungsansatz: Vereinheitlichung von Produkten
?
Das Problem mit der Passfähigkeit
Folie 55
Das Problem mit der Passfähigkeit
Kabel-Chaos
ein Feldbus für
alle Komponenten:
Plug&Play
Feldbus-Chaos
Bus BusBus
eine Middleware
für alle Feldbusse:
Plug&Play
Middleware-Chaos
Neuer Lösungsansatz: Wissensbasierter Entwurf
Folie 56
Das Problem mit der Passfähigkeit
• 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.
Neuer Lösungsansatz: Wissensbasierter Entwurf
Folie 57
Neuer Lösungsansatz:
Interoperabilität durch Suchen statt durch Vereinheitlichen
Folie 58
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
bundesweite Hardware / Software-Produkt-
Datenbank (vgl. App.-Store für Handys)
„Google“
Folie 60
Kunden-Wünsche
„Google“
bundesweite Hardware / Software-Produkt-
Datenbank (vgl. App.-Store für Handys) Folie 61
Kunden-Wünsche
„Google“
bundesweite Hardware / Software-Produkt-
Datenbank (vgl. App.-Store für Handys) Folie 62
Kunden-Wünsche
Ausrüstungs-Know-Howin Form von Musterlösungen
„Google“
bundesweite Hardware / Software-Produkt-
Datenbank (vgl. App.-Store für Handys) Folie 63
Kunden-Wünsche
Ausrüstungs-Know-Howin Form von Musterlösungen
„Google“
bundesweite Hardware / Software-Produkt-
Datenbank (vgl. App.-Store für Handys)
für Nachrüstung:Informationen, was in der Wohnung schon vorhanden ist
Folie 64
Kunden-Wünsche
Ausrüstungs-Know-Howin Form von Musterlösungen
„Google“
bundesweite Hardware / Software-Produkt-
Datenbank (vgl. App.-Store für Handys)
für Nachrüstung:Informationen, was in der Wohnung schon vorhanden ist
?
Folie 65
Kunden-Wünsche
Ausrüstungs-Know-Howin Form von Musterlösungen
„Google“
bundesweite Hardware / Software-Produkt-
Datenbank (vgl. App.-Store für Handys)
für Nachrüstung:Informationen, was in der Wohnung schon vorhanden ist
vernetztes Automatisierungs-system (vollst. Entwurf)
Synthesealgorithmenfür Hardware & Software
& Netz
Es werden viele gute Entwürfe vorgeschlagen
Die letzte Auswahl trifft der Kunde
Folie 66
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
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
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
Kunden-Wünsche
Ausrüstungs-Know-Howin Form von Musterlösungen
„Google“
bundesweite Hardware / Software-Produkt-
Datenbank (vgl. App.-Store für Handys)
für Nachrüstung:Informationen, was in der Wohnung schon vorhanden ist
vernetztes Automatisierungs-system (vollst. Entwurf)
Synthesealgorithmenfür Hardware & Software
& Netz
Es werden viele gute Entwürfe vorgeschlagen
Die letzte Auswahl trifft der Kunde
Folie 70
Folie 71
Neuer Lösungsansatz (1):
Interoperabilität durch Suchen statt durch Vereinheitlichen
Kabel-Chaos
ein Feldbus für
alle Komponenten:
Plug&Play
Feldbus-Chaos
Bus BusBus
eine Middleware
für alle Feldbusse:
Plug&Play
Middleware-Chaos
?
Folie 72
Neuer Lösungsansatz (1):
Interoperabilität durch Suchen statt durch Vereinheitlichen
Kabel-Chaos
ein Feldbus für
alle Komponenten:
Plug&Play
Feldbus-Chaos
Bus BusBus
eine Middleware
für alle Feldbusse:
Plug&Play
Middleware-Chaos
?eine Beschreibung
für alle Komponenten:
Produkt-Google
Folie 73
Lichtaktor
A
Licht_stell
Licht stellen
Lichtbedien
UI
Helligkeitsmessung
Helligkeit
S
Präsenz- und helligkeitsabhängige
Lichtsteuerung
Licht_stell
Par_zeit_an
Präs_status
Hell_raum
Licht_man
Par_hell
Par_zeit_aus
Präsenzerkennung
Präsenz
S
Par_zeit_halt
Anwesenheit
Beleuchtungsstärke
Licht
Licht
Komponenten-Hersteller: beschreibt seine Produkte
mit Hilfe von Integrationsprofilen
Anlagen-Errichter: formuliert seine Wünsche
mit Hilfe von Integrationsprofilen
Komponenten frei kombinierbar
Markt:
Schaufenster
Produkt-Plattform
VDI 3813:
Standardisierung von
Integrationsprofilen: Klammer für
gemeinsames Verständnis der
Funktion (Semantik) zwischen allen
Marktteilnehmern
Vergleichen
&
Suchen
Folie 74
Komponenten-Hersteller: beschreibt seine Produkte
mit Hilfe von Integrationsprofilen
Anlagen-Errichter: formuliert seine Wünsche
mit Hilfe von Integrationsprofilen
Komponenten frei kombinierbar
Markt:
Schaufenster
Produkt-Plattform
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.
Lösung:
Entwicklung von Planungs- und
Konfigurationswerkzeugen für Planer,
Handel, Endanwender
Lichtaktor
A
Licht_stell
Licht stellen
Lichtbedien
UI
Helligkeitsmessung
Helligkeit
S
Präsenz- und helligkeitsabhängige
Lichtsteuerung
Licht_stell
Par_zeit_an
Präs_status
Hell_raum
Licht_man
Par_hell
Par_zeit_aus
Präsenzerkennung
Präsenz
S
Par_zeit_halt
Anwesenheit
Beleuchtungsstärke
Licht
Licht
Folie 75
Komponenten-Hersteller: beschreibt seine Produkte
mit Hilfe von Integrationsprofilen
Anlagen-Errichter: formuliert seine Wünsche
mit Hilfe von Integrationsprofilen
Komponenten frei kombinierbar
Markt:
Schaufenster
Produkt-Plattform
Planungs- und Konfigurationstool:
- Spezifikation der Kundenwünsche
- Suche nach passenden Produkten
- Zusammenfügen zu Anlagen
Lichtaktor
A
Licht_stell
Licht stellen
Lichtbedien
UI
Helligkeitsmessung
Helligkeit
S
Präsenz- und helligkeitsabhängige
Lichtsteuerung
Licht_stell
Par_zeit_an
Präs_status
Hell_raum
Licht_man
Par_hell
Par_zeit_aus
Präsenzerkennung
Präsenz
S
Par_zeit_halt
Anwesenheit
Beleuchtungsstärke
Licht
Licht
Folie 76
Plattform
“Automatisierter Einkaufs- und Entwurfsberater
für das Smart Building”
Folie 77
Produkthersteller
Verbraucher
Mobiles Endgerät
Multimediales Informationsterminal
PC-Applikation„Smart Home“-Berater
OntologiebasierteProduktdatenbank
OntologiebasierteProduktbeschreibungen
Zentraler Online-Server
Internet
Internet
Drahtlose Empfangsstation
WLANBluetoothUMTS
Automatische Entwurfsberatungs-algorithmen
Internet
„Google“
Folie 78
Produkthersteller
Verbraucher
Mobiles Endgerät
Multimediales Informationsterminal
PC-Applikation„Smart Home“-Berater
OntologiebasierteProduktdatenbank
OntologiebasierteProduktbeschreibungen
Zentraler Online-Server
Internet
Internet
Drahtlose Empfangsstation
WLANBluetoothUMTS
Automatische Entwurfsberatungs-algorithmen
Internet
Folie 79
Produkthersteller
Verbraucher
Mobiles Endgerät
Multimediales Informationsterminal
PC-Applikation„Smart Home“-Berater
OntologiebasierteProduktdatenbank
OntologiebasierteProduktbeschreibungen
Zentraler Online-Server
Internet
Internet
Drahtlose Empfangsstation
WLANBluetoothUMTS
Automatische Entwurfsberatungs-algorithmen
Internet
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