Model-Driven Tailoring and Assembly of Service Oriented Cyber-Physical-Systems
Stephan P. Sommer · mediaTUM – the media and publications repository of the Technical University Munich (Technical University Munich) · 2014
II Zusammenfassung Durch die kontinuierlich sinkenden Hardwarekosten ist es mittlerweile möglich, eine immer größere Anzahl an Sensoren und Aktoren mit intelligenten Kommunikationsschnittstellen auszustatten und somit zu "smarten", vernetzten Geräten zu machen.Im Gegensatz zu früheren, meist isolierten Installationen wachsen diese Geräte zu einem großflächigen, verteilten System zusammen.Dadurch verschiebt sich der Fokus bei der Entwicklung von den einzelnen, isoliert installierten Geräten, hin zu den vom Gesamtsystem zur Verfügung gestellten Diensten und somit zur ausgeführten Software mit ihren Eigenschaften.Um sicher zu stellen, dass die auf den Geräten ausgeführten Anwendungen herstellerübergreifend miteinander interagieren können, sind standardisierte Schnittstellen notwendig.Dies bedingt ebenfalls die klare Trennung zwischen Systemsoftware und Anwendung.Der erste Beitrag dieser Arbeit ist die Definition einer angepassten Dienste / Service orientierten Architektur (SOA), die alle Schnittstellen der Anwendungen klar definiert und die auf den überwiegend stark ressourcenbeschränkten Systemen ausgeführt werden kann.Da als Basis für eine SOA üblicherweise eine Ausführungsumgebung bzw.Middleware als Infrastruktur benötigt wird, ist die Definition einer modularen und anpassbaren Middleware zur ressourcenschonenden Ausführung von Diensten auf leistungsschwachen Geräten der zweite Beitrag dieser Arbeit.Da die Anpassungen der Middleware für jedes einzelne Projekt mit zunehmender Anzahl an Geräten und Diensten zu einer sehr komplexen Aufgabe wird, ist der weitgehende Support durch Werkzeuge und einen geeigneten Entwicklungsprozess Voraussetzung.Der Entwicklungsprozess muss die Beiträge verschiedener Benutzergruppen, nämlich der Endanwender, der Plattform-Spezialisten und der Domänen-Experten in einer eindeutigen Darstellung zusammenführen und gleichzeitig jeder Gruppe den für sie angepassten Ausschnitt des Systems zur Verfügung stellen.Die Definition dieses Entwicklungsprozesses und die Spezifikation eines dafür geeigneten Systemmodells stellen im Zusammenhang mit der Möglichkeit zur Generierung einer angepassten Middleware den dritten Beitrag dieser Arbeit dar.Die Stichhaltigkeit des vorgestellten Ansatzes wird mittels einer Anwendung im Bereich Heim-/Gebäudeautomatisierung und einer Logistik-Anwendung evaluiert.In Anbetracht der Vorteile des erarbeiteten Ansatzes ist ein Transfer der Ergebnisse in andere Domänen, insbesondere in die Automobil-Industrie als weiterführende Arbeit zu betrachten.Dies ermöglicht das Ausnutzen der Skale-Effekte basierend auf der Massenproduktion um dann, im Anschluss, höher entwickelte Systeme zu einem geringeren Preis herstellen zu können, und diese in Bereichen einzusetzen, für die bis dahin Elektronik als zu kostenintensiv angesehen wurde.