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    Wertschöpfung durch Software in Deutschland
    (Fraunhofer-Gesellschaft, 2021) ; ; ; ; ; ;
    Falk Howar
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    Steffen, Barbara
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    Nouak, Alexander
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    Köhler, Henning
    Informationstechnologie und insbesondere Software ist ein wachsender Sektor in jeder entwickelten Gesellschaft. Softwarebasierte Produkte und Dienstleistungen sind die »digitale Infrastruktur« des 21. Jahrhunderts: Digitale Unternehmen, datenzentrierte Geschäftsmodelle und Dienstleistungen, maschinelles Lernen, Industrie 4.0, autonomes Fahren all diese Trends basieren auf leistungsfähigen Kommunikationsnetzwerken, modernen Rechenplattformen und Software- Stacks inklusive Basisdiensten, die derzeit von den sogenannten »Big Five« aus den USA dominiert werden: Google, Amazon, Microsoft, und in geringerem Maße, Apple und Facebook. Ein gesunder und wachsender IKT-Sektor ist die Basis für zukünftigen Wohlstand. Europa und auch Deutschland fallen hier in Bezug auf Innovation und Wachstum hinter die USA und Asien (China, Taiwan, Japan) zurück: Die 100 erfolgreichsten Softwareunternehmen stammen zu 90 Prozent aus den USA. Europa und der Rest der Welt importieren Leistungen dieser Unternehmen für den Betrieb der eigenen Infrastruktur. China dagegen baut mit Firmen wie Alibaba, Tencent und Baidu bereits ein eigenes unabhängiges Ökosystem auf, das digitale Infrastruktur (Online Handel, Cloud-Rechenplattformen, Soziales Internet, etc.) für die chinesische Gesellschaft und Wirtschaft bereitstellt. Insgesamt erzielen einige asiatische Länder Wachstumsraten ihrer IKT-Sektoren, die deutlich über dem Wachstum in Europa liegen. Bei der bereits erreichten und insbesondere bei der angestrebten Digitalisierung unserer Gesellschaft stellen diese beiden Sachverhalte strategische Risiken für unseren Wohlstand und unsere Unabhängigkeit dar. Bundeskanzlerin Angela Merkel kommentierte dies auf dem Digitalgipfel 2019 in Dortmund mit: »Europa muss das auch alles können! «Die skizzierte Lage ist in Zahlen und Analysen gut dokumentiert und allgemein akzeptiert. Die entscheidende Frage ist heute, wie und wo gehandelt werden kann und muss, um in Europa beziehungsweise in Deutschland die notwendige Stärkung und Unabhängigkeit des eigenen Software-Sektors zu erreichen. Dieser Bericht beleuchtet den Zustand des europäischen und deutschen Software-Ökosystems, analysiert potenzielle Risiken und Bedrohungen, insbesondere durch fehlende europäische Kompetenzen im Bereich Software- und Basisdienste. Zwar wird darauf Bezug genommen, wie die Ökosysteme in den USA und in China entstanden sind und wie sie gedeihen, eine erneute Gegenüberstellung von deutscher und US-amerikanischer oder chinesischer Softwareindustrie ist jedoch nicht Gegenstand des vorliegenden Papiers. Vielmehr ist es das Ziel, pragmatisch umsetzbare Handlungsempfehlungen für die Bundesregierung zur Erhöhung der softwarebasierten Wertschöpfung in Deutschland vorzustellen, die mit den bestehenden Stärken und mit der bestehenden Struktur der Wertschöpfung in Deutschland kongruent sind.
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    Safety in der Industrie 4.0
    In der Industrie 4.0 kommen modulare und adaptive Systeme zum Einsatz. Daraus ergeben sich zahlreiche Herausforderungen für den Nachweis der Betriebssicherheit (Safety). Dieses Kapitel zeigt die wesentlichen Herausforderungen an das Safety-Engineering auf und erläutert mögliche Lösungskonzepte. Dazu gibt das Kapitel einen Überblick zu modularen Sicherheitsnachweisverfahren, welche die flexible und sichere Komposition von Anlagen unterstützen. Zudem werden Ansätze zur Laufzeitzertifizierung vorgestellt, welche es ermöglichen, Anlagen zur Laufzeit sicher dynamisch zu rekonfigurieren.
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    Safety: Herausforderungen und Lösungsansätze
    Die "Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0" sehen als zentrales Element der Industrie 4.0 "eine Vernetzung von autonomen, sich situativ selbst steuernden, sich selbst konfigurierenden, wissensbasierten, sensorgestützten und räumlich verteilten Produktionsressourcen (Produktionsmaschinen, Roboter, Förder- und Lagersysteme, Betriebsmittel) inklusive deren Planungs- und Steuerungssysteme."
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    A safety roadmap to cyber-physical systems
    In recent years, the term cyber-physical systems has emerged to characterize a new generation of embedded systems. In cyber-physical systems, embedded systems will be open in the sense that they will dynamically interconnect with other systems and will be able to dynamically adapt to changing runtime contexts. Such open adaptive systems provide a huge potential for society and for the economy. On the other hand, however, openness and adaptivity make it hard or even impossible for developers to predict a system's dynamic structure and behavior. This impedes the assurance of important system quality properties, especially safety and reliability. Safety assurance of cyber-physical systems will therefore be both one of the most urgent and one of the most challenging research questions of the next decade. This chapter analyzes the state of the art in order to identify open gaps and suggests a runtime safety assurance framework for cyber-physical systems to structure ongoing and future research activities.
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    Safety-focused deployment optimization in open integrated architectures
    ( 2012) ;
    Bürklen, Susanne
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    Höfflinger, Jens
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    Open Integrated Architectures like AUTOSAR or IMA enable a flexible deployment, which can potentially help to reduce the number of computer platforms in a distributed embedded system, and therefore reduce weight, energy consumption and costs. Finding a beneficial deployment is, however, a complicated, multi-criteria optimization problem. One criterion that requires exceptionally careful examination is safety, since an adverse deployment can compromise system safety and inflict significant costs. In this paper we present a technique that assists the developer in optimizing a deployment from the safety perspective. The technique consists of two metrics to evaluate the safety-related costs of a deployment that have been tested and evaluated in an industrial context using a genetic algorithm. System developers can use these metrics to evaluate and optimize a specific deployment with respect to safety.
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    Modeling Quality Aspects: Safety
    Safety is typically defined as freedom from unacceptable risk (of harm) To ensure a certain level of quality, in most industrial domains the development of safety-critical systems is governed by standards.
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    SafeSpection - a systematic customization approach for software hazard identification
    ( 2008)
    Denger, Christian
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    Software is an integral part of many technical systems and responsible for the realization of safety-critical features contained therein. Consequently, software has to be carefully considered in safety analysis efforts to ensure that it does not cause any system hazards. Safety engineering approaches borrowed from systems engineering, like Failure Mode and Effect Analysis, Fault Tree Analysis, or Hazard and Operability Studies, have been applied on software-intensive systems. However, in order to be successful, tailoring is needed to the characteristics of software and the concrete application context. Furthermore, due to the manual and expert-dependent nature of these techniques, the results are often not repeatable and address mainly syntactic issues. This paper presents the concepts of a customization framework to support the definition and implementation of project-specific software hazard identification approaches. The key-concepts of the approach, generic guide-phrases, and tailoring concepts to create objective, project-specific support to detect safety-weaknesses of software-intensive systems are introduced.