Vernetzung und Automatisierung durch innovative Plattform- und IoT-Lösungen
Die effiziente Entwicklung, Nutzung und Verwaltung von IoT- und Plattformlösungen ist entscheidend für den Erfolg der digitalen Transformation. Besonders wichtig sind dabei das Internet of Things (IoT), innovative Plattformlösungen und robuste Softwaresysteme für Daten- und Wissensinfrastrukturen. Durch die Integration von IoT-Technologien in bestehende Systeme und die Nutzung von Cloud- und Edge-Computing können Unternehmen und öffentliche Institutionen ihre Abläufe optimieren, Kosten senken und gleichzeitig die Betriebseffizienz steigern. Dabei gilt es, eine Balance zwischen benutzerzentrierten Anforderungen und regulatorischen Vorgaben zu finden, insbesondere in sicherheitskritischen und hochregulierten Sektoren.
Ein Großteil der fortiss Aktivitäten im Bereich IoT konzentriert sich auf datenorientierte Infrastrukturen in Bereichen wie Energie oder Fertigung, die zwar nicht als „kritisch“ gelten, jedoch zeitkritische Anwendungen umfassen. Diese Systeme müssen nicht nur zuverlässig gegenüber Ausfällen sein, sondern auch schnell auf unerwartete Veränderungen reagieren können. Die Fähigkeit, flexibel auf neue Herausforderungen zu reagieren, wird zunehmend zu einem unverzichtbaren Merkmal moderner digitaler Infrastrukturen.
Im Forschungsschwerpunkt IoT Engineering entwickelt fortiss flexible, softwarebasierte Infrastrukturen, die sich dynamisch an wechselnde Anforderungen anpassen können. Dies umfasst die Integration von Sensor-, Aktor-, Rechen- und Kommunikationsfähigkeiten in heterogene Systeme sowie die Durchdringung kritischer Infrastrukturen. Grundlage sind dezentrale, resiliente Systeme, die transparente, daten- und wissensbasierte Dienste bieten, um autonome Entscheidungsfindungen sowie deren Autorisierung und Nachvollziehbarkeit unter Einhaltung relevanter Regelwerke zu ermöglichen.
Ein weiterer Schwerpunkt ist die kontinuierliche Weiterentwicklung von datenorientierten Kommunikationsnetzwerken mit geringer Latenzzeit, hoher Resilienz und Sicherheit. Die bedarfsgerechte Bereitstellung von Edge-Cloud-Computing-Ressourcen spielt dabei eine entscheidende Rolle für die Optimierung und Skalierbarkeit moderner IoT-Infrastrukturen.
Im Zuge der digitalen Transformation bilden Edge- und Hybrid-Cloud-Computing die entscheidenden technologischen Grundlagen, ebenso wie eine nahtlose Orchestrierung von Netzwerk- und Rechenressourcen sowie die Integration von Künstlicher Intelligenz (KI) über das gesamte Spektrum von Edge bis Cloud. Diese Technologien ermöglichen es, Daten effizienter zu verarbeiten und zu analysieren und dabei die Vorteile beider Welten – der Rechenleistung vor Ort (Edge) und der Skalierbarkeit in der Cloud – optimal zu nutzen.
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Im Forschungsbereich IoT Engineering kommen vorrangig die Expertisen aus den Kompetenzfeldern Industrial Internet of Things (IIoT), Platform Engineering (PEng) sowie Architectures and Services for Critical Infrastructures (ASCI) zusammen, um wissenschaftlich fundierte Methoden und innovative Open-Source-Lösungen zu entwickeln. Dieser interdisziplinäre Ansatz ermöglicht es, die Herausforderungen vernetzter Systeme zu bewältigen und das Potenzial von IoT-Technologien in Anwendungsbereichen wie Energie, Fertigung, Landwirtschaft, Smart Cities, Raumfahrt und Gesundheit gezielt zu nutzen.
Einfaches Design und klare Modellierung für Softwaresimulation und -integration
Das Kompetenzfeld Architectures and Services for Critical Infrastructures widmet sich der Analyse und Entwicklung skalierbarer, stabiler und robuster Softwarearchitekturen für verteilte Infrastrukturen. Durch Modellierung, Simulation und KI-Methoden können komplexe Systeme digital abgebildet, analysiert und optimiert werden. Die eingesetzten Plattformen ermöglichen die Beschreibung von Interaktionen, Anwendungslogik und physikalischen Modellen sowie die Integration realer Komponenten. Dadurch lassen sich verschiedene Regel- und Steuerungskonzepte entwerfen, Betriebsführungen evaluieren und datenbasierte vernetzte Dienste implementieren.
► Architectures and Services for Critical Infrastructures
Entwicklung der nächsten Generation von IIoT-Anwendungen und -Diensten
Das Kompetenzfeld Industrial Internet of Things (IIoT) konzentriert sich auf die Entwicklung neuer Kommunikations- und Rechenarchitekturen, die die nächste Generation von IoT-Diensten in verschiedenen Bereichen unterstützen. Dazu erforscht und entwickelt das IIoT-Feld flexible und resiliente Cross-Layer-Ansätze für IoT-Infrastrukturen, einschließlich Netzwerkarchitekturen und Protokolle sowie Edge Computing- und hybride Cloud-Lösungen.
Durch den Einsatz von Edge Computing, Echtzeitanpassung und In-Network Computing setzt fortiss neue Maßstäbe in der IIoT-Entwicklung. Diese Technologien ermöglichen die direkte Datenverarbeitung am Netzwerkrand, wodurch sowohl die Latenzzeiten reduziert als auch die Effizienz der Datenverarbeitung gesteigert werden. Insbesondere durch die Integration von 6G-Funktechnologien können diese Lösungen noch höhere Datenübertragungsraten und eine verbesserte Netzwerkleistung bieten – ein entscheidender Faktor für die Anforderungen von Echtzeitanwendungen.
Dank dieser fortschrittlichen Lösungen profitieren Anwendungen in Bereichen wie industrielle Produktion, smarte Logistik oder die Automobilindustrie, die auf schnelle, zuverlässige und skalierbare Netzwerkinfrastrukturen angewiesen sind.
Durchdringende, robuste und vertrauenswürdige Plattformen
Das Kompetenzfeld Platform Engineering fokussiert sich auf die Entwicklung robuster, flexibler und vertrauenswürdiger softwarebasierter Plattformen, die für die digitale Transformation von Unternehmen und öffentlichen Einrichtungen unerlässlich sind. Ein wesentlicher Aspekt dieses Kompetenzfeldes ist die Integration semantischer Wissensrepräsentationen und Nachweisbarkeitsmechanismen für Transaktionen in IoT- und Plattformlösungen. Hierfür kommen formale Wissensrepräsentations- und Interpretationstechniken zum Einsatz, um relevantes Wissen abzubilden und dieses unter Berücksichtigung der zur Lösungsfindung verfügbaren Ressourcen auszuwerten. Ergänzt wird dieser Ansatz durch Methoden der generativen KI, die in Verbindung mit den modellbasierten semantischen Technologien flexible und resiliente hybride KI-Lösungen ermöglichen.
In der smarten Fabrik übernimmt fortiss mit Platform Engineering und dem Industrial Internet of Things eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung intelligenter und teilautonomer Fertigungslösungen. Sensorbasierte Maschinen erfassen Echtzeitdaten, die mit formalen Wissensmodellen kombiniert werden, um Wartungsbedarfe vorherzusagen, Abläufe zu optimieren und die Produktqualität sicherzustellen. Die nahtlose Integration von Maschinen, Mitarbeitenden und Lieferketten ermöglicht eine agile, effiziente und zukunftsorientierte Produktion.
Öffentliche Verwaltungen profitieren von den digitalen Plattformen und Tools, die fortiss entwickelt, um Resilienz, Flexibilität und Zusammenarbeit zu stärken. Adaptierbare Architekturen und Integrationslösungen verbessern den Datenaustausch und die Interoperabilität, während KI alltägliche Aufgaben und Entscheidungen optimiert. Diese Ansätze fördern nutzerzentrierte Verwaltungsdienste und ermöglichen eine datenbasierte, zuverlässige Steuerung – für eine moderne, digitale Verwaltung, die auch bei Störungen leistungsfähig bleibt.
Die Energiebranche setzt auf fortiss-Lösungen wie digitale Zwillinge und sektorübergreifende Plattformen, die eine effizientere Steuerung, Verteilung und Speicherung erneuerbarer Energien ermöglichen. Diese Technologien tragen dazu bei, die Zuverlässigkeit und Resilienz von Energiesystemen zu erhöhen, Energieflüsse in Gebäuden zu optimieren und Schwankungen auszugleichen. fortiss unterstützt besonders kleine und mittlere Unternehmen (KMU) bei der präzisen Überwachung und Steuerung ihrer Energieflüsse, um Innovationen wie dynamische Tarife optimal zu nutzen.
Das Whitepaper gibt einen Einblick in das Kompetenzfeld Platform Engineering und zeigt, wie vertrauenswürdige Plattformen entwickelt werden. fortiss stellt Methoden zur Wissensrepräsentation, Anforderungsabgleich und Traceability vor, um Prototypenentwicklung und fundierte Entscheidungen zu unterstützen.
Distributed-Ledger-Technologien (DLT) erregen großes Interesse, doch der Kryptowährungs-Hype erschwert die Bewertung ihres Werts in nicht-Coin-basierten Anwendungen. Das Whitepaper fasst fünf Jahre akademische und praktische Beiträge zusammen und hilft, DLT-Architekturen in Geschäftsanforderungen umzuwandeln.
Das Whitepaper beschreibt die Implementierung des MQTT Sparkplug-Protokolls in der European Connected Factory Platform (EFPF). Es beleuchtet die sichere Kommunikationsinfrastruktur für Industrie 4.0-Anwendungen und fokussiert auf Publish-Subscribe-Architektur und Plug-and-Play-Geräteerkennung.
Die Integration von Netzdiensten im Rahmen der GAIA-X-Initiative ist notwendig, um eine sichere, interoperable Dateninfrastruktur für Europa zu schaffen. In diesem Whitepaper werden Herausforderungen wie standardisierte Schnittstellen, Sicherheit und Datenschutz behandelt und ein Implementierungsrahmen skizziert.
Dieses Whitepaper gibt einen Überblick über semantische Interoperabilität im IIoT von fortiss. Es beleuchtet Konzepte zur automatisierten Integration von Betriebstechnologie in IT sowie die fortiss-Vision und den "IIoT Lab Brownfield device integration demonstrator".