Cyber-Physical Systems werden laut einem Positionspapier von acatech Deutsche Akademie der Technikwissenschaften die Produktion, Mobilität und Medizinversorgung revolutionieren. Zugleich sind sie eine entscheidende Grundlage für ein intelligentes Energiesystem. acatech Präsident Henning Kagermann machte bei der Übergabe der Empfehlungen an die Bundesregierung auf dem IT-Gipfel in München deutlich, dass Deutschland die Technologieführerschaft auf diesem Feld mit seiner Verbindung von klassischen Branchen, Informationstechnologie und Internet nur dann erlangen kann, wenn Politik, Wissenschaft und Wirtschaft zu neuen Formen der kollaborativen Zusammenarbeit finden und rasch handeln.
acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften
(ddp direct)Schon heute arbeiten etwa 98 Prozent der Mikroprozessoren eingebettet, über Sensoren und Aktoren mit der Außenwelt verbunden. Cyber-Physical Systems (CPS) sind die nächste Entwicklungsstufe. Derzeit durchbrechen die in allen Lebens- und Wirtschaftsbereichen verteilten Mikroprozessoren ihre Isolation: Sie vernetzen sich untereinander und mit dem Internet. Die physikalische Welt verschmilzt mit der virtuellen Welt. Smart-Phones, Navigationsgeräte oder auch Maut-Systeme sind erste Vorboten. Immer umfassendere Cyber-Physical Systems werden es ermöglichen, dass Produkte, Geräte und Objekte über Anwendungs- und Branchengrenzen hinweg interagieren.
Cyber-Physical Systems werden zur Lösung zentraler Herausforderungen wie dem demographischen Wandel, der Ressourcenknappheit, Mobilität und der Energiewende beitragen können. Zugleich stellen sie die klassischen Branchen- und Fachdisziplingrenzen ebenso in Frage wie etablierte Geschäftsmodelle. Die mit CPS verbundenen Herausforderungen sind groß: Wie ist mit heterogen vernetzten Gebilden umzugehen, die eine ganzheitliche Zusammenarbeit von Maschinenbau, Elektrotechnik und Informatik erfordern? Wie lassen sich CPS beherrschen? Wer baut, steuert, kontrolliert und wartet sie?
Wer die Technologieführerschaft erlangen möchte, muss eine beispiellose Leistung in der Systemintegration vollbringen. Der strategische und wirtschaftliche Nutzen für Deutschland ist enorm, weil wir vor allem bei integrierten IT-Lösungen stark sind, sagte acatech Präsident Henning Kagermann am Rande des IT-Gipfels in München. Allein in der Produktion erschließen Cyber-Physical Systems enorme Effizienzgewinne. Die Fabrik der Zukunft integriert dank CPS Produktion, Zulieferketten und individuelle Kundenwünsche in Echtzeit.
Nach den Worten von Leibniz-Preisträger und Projektleiter Manfred Broy (TU München, fortiss) liegt mit den Projektergebnissen erstmalig eine umfassende Agenda für Wirtschaft, Politik und Wissenschaft vor: Die Projektgruppe hat den Beweis angetreten, dass eine neue Form der Zusammenarbeit von Unternehmen, Verbänden und Wissenschaftlern an einer hochvernetzten Technologie möglich und nötig ist. Immer stärker stellte sich heraus, dass nicht einzelne Wissenschaftler Cyber-Physical Systems erfinden oder ein Unternehmen die Systeme an den Markt bringen wird dass aber alle davon profitieren werden. Cyber-Physical Systems werden sich nach seinen Worten mit wachsender Dynamik durchsetzen. Der Innovationsdruck sei enorm, eine schnelle Reaktion von Politik, Wissenschaft und Wirtschaft deshalb notwendig ressort-, branchen- und disziplinübergreifend.
Das Positionspapier der Akademie benennt die zentralen Handlungsfelder, um das Wertschöpfungspotential zu realisieren. Dazu gehören technische Voraussetzungen wie flächendeckende mobile Internetzugänge und Schnittstellen zur Kopplung vormals autonomer Systeme ebenso wie Standards, welche die Verinselung bisheriger Lösungen überwinden. Eine Arbeitsgruppe von Wissenschaftlern, Juristen und Politikern sollte zudem ein Konzept für den Umgang mit personenbezogenen Daten entwerfen. Die Bevölkerung sollte in den Dialog über und sogar in die Ausgestaltung von Cyber-Physical Systems und ihre Mensch-Maschine Schnittstellen frühzeitig einbezogen werden. Dazu müssen Schaufenster und Living Labs die Anwendungen sichtbar machen.
Cyber-Physical Systems entstehen, wenn ein günstiger Rahmen für die notwendige Kollaboration besteht. Innerhalb von Plattformen sollten neue Geschäftsmodelle erprobt und verfeinert werden. Weil Deutschland noch schwach ist im Bereich der Internettechnologien und die mit ihnen verbundenen gesellschaftlichen Fragen noch nicht diskutiert sind, empfiehlt die Akademie die Einrichtung eines nationalen Forschungs- und Kompetenzzentrums für das Internet der Dinge, Daten und Dienste. Ausbildungs- und Studiengänge sollten an die neuen Herausforderungen der komplexen Cyber-Physical Systems angepasst werden. Die Akademie empfiehlt interdisziplinäre Studiengänge zu der Querschnittstechnologie ebenso wie fachübergreifende Innovationsallianzen aus Industrie und Forschung.
Weiterführende Informationen unter www.acatech.de/cps
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=== Übergabe des acatech Positionspapiers "Cyber-Physical Systems" an Staatssekretär Georg Schütte (Bild) ===
v.l.n.r. Henning Kagermann, acatech Präsident; Manfred Broy, Projektleiter agenda CPS; Georg Schütte, Staatssekretär im BMBF; Reinhold Achatz, Siemens
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