Neues Josef Ressel Zentrum: Wie man komplexe Systeme verbindet

In der technischen Entwicklung sind aktuell verschiedene Trends zu beobachten. Zum einen werden Dinge „smart“, erhalten also Software-gestützte Funktionalität, zum anderen werden sie vernetzt. Doch was passiert, wenn diese Trends sensible Bereiche betreffen, auf die wir angewiesen sind? Ende November wurde das »Josef Ressel Centre for Dependable System-of-Systems Engineering« an der FH Salzburg eröffnet, das diesen Fragen nachgeht.

Die Uhr ist längst zur Smartwatch mit eingebautem Fitness-Tracker geworden. Geräte wie Fernseher, PC und Handy sind miteinander verbunden, sodass am Rechner gespeicherte Filme problemlos über WLAN am TV-Gerät angeschaut werden können. Doch nicht nur in der Unterhaltungselektronik hält die Vernetzung Einzug.

Sensible Bereiche wie das Stromnetz (Smart Grid), der Verkehr (E-Mobilität), die industrielle Produktion (Industrie 4.0) oder ganze Städte (Smart Cities) sind mittlerweile vernetzt. Da hier wesentlich mehr unterschiedliche Komponenten im Spiel sind als etwa bei einer Smartwatch, spricht man von komplexen Systemen. Diese können sich wiederum zu System-of-Systems formieren, beispielsweise wenn elektrische Fahrzeuge beim Aufladen mit dem Stromnetz verbunden werden.

Komplexe Systeme im Verbund als Herausforderung

Das Beherrschen hochkomplexer Systeme – insbesondere im Verbund als „System-of-Systems“ – stellt eine zentrale Herausforderung der Zukunft dar. Diese Systeme müssen vor allem eines können: einen verlässlichen Betrieb gewährleisten.

Stromnetz und E-Mobilität beispielsweise werden aber von völlig unterschiedlichen Akteur:innen entwickelt und betrieben. Die verschiedenen Disziplinen verwenden unterschiedliche Fachsprachen, Konzepte und Methoden. Wenn diese Systeme zusammenarbeiten sollen, kann es zu ungeplanten Effekten kommen, die deren Verlässlichkeit beeinflussen.

Wird zum Beispiel die Elektromobilität in Zukunft weiter ausgebaut und wird zu gewissen Zeiten kostengünstigeres Laden für E-Autos angeboten, kann es zu Gleichzeitigkeitseffekten kommen. Wenn viele E-Autos darauf warten, dass der Tarif günstiger wird und in dem Moment zu laden beginnen, kann es im ungünstigsten Fall zu negativen Rückwirkungen auf das Stromnetz kommen. Um einen verlässlichen Betrieb zu gewährleisten, müssen Stromnetz und E-Mobilität als System-of-Systems in ihrer Ganzheit betrachtet werden. Ähnlich wie beim Bau eines Hauses müssen die verschiedenen Akteur:innen gut zusammenarbeiten – in unserem Fall etwa Fahrzeugentwickler:innen mit Energie-Anbieter:innen. Sie müssen eine gemeinsame „Sprache“ finden und ihre jeweiligen Konzepte verstehen.

Josef Ressel Zentrum erforscht System-of-Systems

In einem neuen Forschungszentrum an der FH Salzburg beschäftigt man sich genau mit dieser Problematik. Am Josef Ressel Zentrum für modellbasierte Entwicklung verlässlicher Systeme wird an innovativen Entwicklungsmethoden für interdisziplinäres Engineering solcher hochkomplexer Systeme geforscht. Eine zentrale Forschungsfrage für die nächsten fünf Jahre ist, wie Systeme so gebaut werden können, dass sie als System-of-Systems verlässlich funktionieren und kompatibel sind. Ziel ist es, Referenz-Modelle – sozusagen einen „Fertigteilhaus-Katalog“ – für Systeme zu entwickeln, die im wesentlichen funktionieren und erprobt sind und im Bedarfsfall an die spezifischen Bedürfnisse angepasst werden können.