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Embedded | 25 Februar 2010

VDE: "Embedded Systems" treiben deutsche Schlüsselbranchen an

Mit Wachstumsraten von etwa 8,5% pro Jahr erzielen "Embedded Systems" in Deutschland geradezu "asiatische Werte". Bis 2020 soll der j├Ąhrliche Umsatz von circa ÔéČ17 Milliarden auf circa ÔéČ42,6 Milliarden zulegen.
Der Grund f├╝r die wachsende Bedeutung in der Wertsch├Âpfungskette: "Eingebettete Systeme" werden zunehmend zu "Enablern" deutscher Schl├╝sselbranchen. In der Automobilbranche steuern sie konventionelle und elektrische Antriebe sowie Assistenzsysteme. Im Maschinenbau dirigieren sie selbstlernende Industrieroboter. Und auch in Leitm├Ąrkten wie Energieeffizienz, Smart Grids, Elektromobilit├Ąt, Gesundheits-Assistenzsysteme und Heimvernetzung spielen sie eine entscheidende Rolle. Um so wichtiger ist es f├╝r den Standort Deutschland, die gute Forschungsposition in der Systemtechnik, bei anwendungsspezifischen ASICs (Application Specific Integrated Circuits = Anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise) und zugeh├Âriger Software in Markterfolge umzusetzen. Dazu ist es n├Âtig, den Mikroelektronik-Standort Deutschland zu verteidigen, die Forschungsanstrengungen zu verst├Ąrken und die Hebeleffekte f├╝r die Anwenderindustrien zu nutzen. Zu diesem Schluss kommt das aktuelle VDE-Positionspapier "Embedded Systems" der Informationstechnischen Gesellschaft im VDE (ITG). "Die Mikroelektronik ist eine der Grundtechnologien f├╝r den Aufbau von Embedded Systems. Wenn die Mikroelektronik abwandert, k├Ânnte ein entscheidender Anteil der Wertsch├Âpfungskette bei der Vermarktung von Embedded Systems ebenfalls wegbrechen. Deshalb sollte sich Deutschland intensiv darum bem├╝hen, die Halbleiterproduktion im Land zu halten, um die beachtlichen Chancen f├╝r die Anwenderindustrien zu nutzen", fordert Prof. Dr.-Ing. Ingo Wolff, Mitglied im VDE-Pr├Ąsidium und Vorsitzender der VDE/ITG. Embedded Systems: "key enabler" f├╝r nahezu alle Anwendungsbereiche Unter "Eingebetteten Systemen" (Embedded Systems, ES) versteht man Prozessor-Hardware und -Software-Systeme. In Verbindung mit Sensor- und Aktorsystemen, die in umgebende technische Systeme eingebettet sind, ├╝bernehmen sie komplexe Steuerungs- und Datenverarbeitungsaufgaben. Sie zeichnen sich durch minimale Kosten, einen geringen Platzbedarf und Energieverbrauch (bis hin zur Energieautarkie) und einen kleinen Speicherbereich der Prozessoren aus. Eine Spezialform der Embedded Systems sind die Sensornetzwerke, in denen Knoten in einem Netzwerk miteinander kommunizieren. Sie erm├Âglichen eine effiziente Datenerfassung, Datenkommunikation und gezielte Aktorik bei geringem Energieverbrauch. Eingesetzt werden sie beispielsweise in ortsvariablen Netzwerken wie beispielsweise dem Auto als Netzwerkknoten in einem Car-to-Car Kommunikationssystem. In den USA und andernorts geht man bereits einen Schritt weiter und forscht an sogenannten Cyber-Physical Systems (Cyber-Physical Systems, Executive Summary. Prepared by the CPS Steering Group, March 2008, CPS: Computer-Physikalische Systeme). Unter einem Computer-Physikalischem System wird die Integration von physikalischen Systemen und Prozessen mit vernetzten Computern beziehungsweise Prozessoren verstanden. Solche CPS k├Ânnen in miniaturisierter Form zum Beispiel als Implantate im Menschen im Rahmen der Medizintechnik dienen. Sie werden aber auch in national oder weltweit ausgebreiteten Systemen beispielsweise f├╝r die Energieversorgung (Smart Grid) oder f├╝r das "Internet der Dinge" eingesetzt. In beiden F├Ąllen nehmen sie eine Schl├╝sselposition f├╝r die k├╝nftige wirtschaftliche Entwicklung ein. Aufgrund der Vielfalt und Bedeutung der Einsatzbereiche werden ES und CPS zunehmend zur treibenden Kraft der technischen Entwicklung. Sie lassen sich in der Energieversorgung f├╝r das Smart Grid nutzen. Hier k├Ânnen dezentral verteilte Anlagen (von Wind- und Solaranlagen bis hin zu Elektrofahrzeugen als Zwischenspeicher) mit einem zeitlich befristeten und variablen Beitrag an Leistung in ein Energieversorgungsnetz integriert werden. In Gesundheits- und Ambient Assisted Living-Systemen erm├Âglichen sie Telemonitoring und damit ├ťberwachungs-, Alarmierungs- und Unterst├╝tzungssysteme sowie verbesserte Datentransfer- und Abrechnungsverfahren. Weiter sind sie ein wichtiges Element zuk├╝nftiger Transport- und Verkehrssysteme. So lassen sich bestehende Transportwege und -mittel (zum Beispiel Kfz-Verkehr, Luftverkehr, Schiffsverkehr) zu einem multimodalen System vernetzen und effektivere, sicherere, kosteng├╝nstigere und umweltschonendere Transportl├Âsungen im Personen- und G├╝terverkehr entwickeln. Auch f├╝r das Anwendungsgebiet "Smart City", das der Bev├Âlkerung ein breites Angebot von Informationen aus den Bereichen Verwaltung, Verkehr, Logistik, Gesundheitswesen oder Bildung zur Verf├╝gung stellt, werden CPS ben├Âtigt. Gleiches gilt f├╝r energieeffiziente Kraftfahrzeuge, integrierte medizinische Systeme (zum Beispiel "Lab on a Chip") und Implantate, autonome Roboter zu Unterst├╝tzung im t├Ąglichen Leben, Geb├Ąudeautomatisierung Sensornetzwerke auf autonomer Energiebasis, das hei├čt ohne Batterien und Batteriewechsel (Energy Harvesting) und viele Bereiche mehr. Forschungsposition mit gro├čem industriellen Anwendungspotential Angesichts der wachsenden Bedeutung stellt sich die Frage, wo die St├Ąrken und Schw├Ąchen, Potentiale und Risiken f├╝r den Standort Deutschland liegen. Aufgrund seiner immer noch guten Forschungslandschaft nimmt Deutschland bei "Embedded Systems" international eine f├╝hrende Position ein. Die Embedded Systems sowie ihre Weiterentwicklung zu Embedded Networks und Computer-Physikalischen Systemen treiben die Industrieentwicklung an und st├Ąrken Deutschlands Industrie im internationalen Wettbewerb. Dies ist insbesondere dem Know-how in der Systemtechnik, bei anwendungsspezifischen ASICs und der zugeh├Ârigen Software zu verdanken. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass Deutschland eine starke Industrie im Bereich des Maschinenbaus und der Kraftfahrzeugtechnik aufweist. In diesem Bereich ist der Einsatz von Embedded Systems technisch wichtig und wirtschaftlich attraktiv. Die Mikroelektronik bildet die Basistechnologie f├╝r Eingebettete Systeme. Die zentrale Herausforderung f├╝r Deutschland liegt laut VDE-Positionspapier deshalb darin, den Mikroelektronik-Standort zu st├Ąrken. Denn wenn die Halbleiterfertigung aufgrund einer schw├Ącheren Position im Kostenwettbewerb mit den staatlich subventionierten Standorten Ostasiens abwandert, k├Ânnten die Embedded Systems folgen - und damit ein entscheidender Anteil der Wertsch├Âpfungskette, so die Bef├╝rchtung. Dar├╝ber hinaus bleibt die n├Âtige anwendungs- und diensteorientierte Software aus VDE-Sicht ein wichtiger Teil des Gesamtsystems und bedarf der intensiven Pflege. VDE empfiehlt Fokusprojekte im Automobil- und Maschinenbau Den VDE-Experten zufolge er├Âffnen sich in Deutschland zwei besonders aussichtsreiche Anwendungsfelder. In der Automobiltechnik ├╝bernehmen Embedded Systems - vielfach ├╝ber ein Bussystem miteinander verbunden - bereits heute die Steuerung vieler verschiedener Einrichtungen des Autos. Eine Zukunftsaufgabe besteht darin, die Zahl der bestehenden Embedded Systems zu reduzieren und das Informationssystem im Kraftfahrzeug zu vereinfachen. Neue Anwendungsfelder liegen etwa in der Fern├╝berwachung des Kraftfahrzeugs ├╝ber ein Telematiksystem, welches das Kraftfahrzeug mit einer Wartungszentrale verbindet und den Betriebszustand des Autos laufend ├╝berwacht. Ein zweites wichtiges Anwendungsgebiet von Embedded Systems ist die Entwicklung intelligenter Werkzeuge zur Automatisierung der Produktion. Ziel ist die Entwicklung mobiler Einrichtungen (Werkzeuge, Roboter), die ihren Einsatzort auf funkgesteuerte Zentimeter genau lokalisieren und die ihnen zugewiesenen Aufgaben im Produktionsprozess eigenst├Ąndig ├╝bernehmen. Erste Ans├Ątze f├╝r eine hochgenaue (drahtlose) Lokalisierungstechnik sind verf├╝gbar, aber in den kommenden Jahren deutlich zu verbessern und an schwierige Umfeldbedingungen anzupassen. Die Ger├Ąte m├╝ssen im Echtzeitverfahren betrieben werden k├Ânnen und ├╝ber eine anwendungsorientierte Software in den gesamten Produktionsprozess eingepasst werden. Hierzu gilt es, neue Standards zu entwickeln und einzuf├╝hren. Gro├če Hebeleffekte f├╝r die Industrie in Deutschland erwartet Die Branche der Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) ist mit ├╝ber 800.000 Arbeitspl├Ątzen und einem Gesamtumsatz von circa ÔéČ133 Milliarden (2008) einer der gr├Â├čten industriellen Sektoren und ein Motor der deutschen Wirtschaft. Die St├Ąrkung der deutschen Position bei "Embedded Systems" h├Ątte einen sehr positiven Effekt weit ├╝ber die Elektro- und IKT-Branche hinaus. Embedded Systems ├╝bernehmen eine Schl├╝sselfunktion f├╝r die gesamte deutsche Wirtschaft. Denn sie schaffen die Basis f├╝r die Herstellung intelligenter Maschinen und Einrichtungen, die f├╝r die Wertsch├Âpfung und den Exportmarkt immer wichtiger werden.
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