Bewertung von Edge-Cloud-Systemen - Vorgehen, Instrumente; Metriken
Alt, Bast, Babel, Buitmann, Creutz, Dartmann, Ehaus, Engel, Gast, Großesse, Guldner, Jahnke, Jilg, Körner, Leskow, Mundorf, Naumann, Pehlken, Schacht, Schick, Schlagenhauf, Schultheis, Schörner, Straub, Strüker, Traphöner, Weiher
Edge-Cloud-Systeme (ECS) sind die Grundlage neuartiger intelligenter Dienste mit wirtschaftlichem und gesellschaftlichem Mehrwert in vielfältigen Wirtschaftszweigen. ECS adressieren zentrale Herausforderungen moderner Softwaresysteme wie die Einhaltung von Latenzzeiten, die Gewährleistung von Datensicherheit und Datenschutz und den effizienten Umgang mit Ressourcen durch die Nutzung verschiedener Software- und Hardwarekomponenten entlang des Konti-nuums von der Edge zur Cloud. Je nach Anwendungsfall sind verschiedene ECS-Konfigurationen möglich.Der echte Mehrwert einer bestimmten ECS-Konfiguration gegenüber ihren Alternativen kann jedoch nur gezeigt werden, wenn ihre Vorteile bewiesen werden können. Zentrales Instrument hierzu ist die Durchführung der Bewertung eines ECS. Die besonderen Charakteristika von ECS erschweren jedoch die Planung, Durchführung und Auswertung der ECS-Bewertung. Zu den Bewertungshemmnissen zählen insbesondere die verteilte Struktur von ECS, die große Vielfalt undHeterogenität eingesetzter Hardware- und Softwarekomponenten sowie die dynamische Natur von ECS – beispielsweise können einzelne Systembausteine über die Lebensdauer ausgetauscht oder aktualisiert werden. Entsprechend fällt es Anwendenden häufig schwer, kontextre-levante Bewertungskriterien zu bestimmen und geeignete Metriken auszuwählen, um diese in einer konkreten Ausprägung eines ECS zu analysieren.Vor diesem Hintergrund haben sich Early-Adopter von Edge-Computing aus den Projekten des Technologieprogramms „Edge Datenwirtschaft“ Bundesministeriums für Forschung, Technologieund Raumfahrt (BMFTR) sowie zwei Projekte aus angrenzenden BMFTR-Förderprogrammen zu einer Task-Force zusammengeschlossen. Ziel der Task-Force war es, individuelle Erkenntnisse und Lösungsansätze der Early-Adopter bei der Bewertung von ECS aus ihren Praxisprojekten zudiskutieren und zu konsolidieren. Konkret waren an der Task-Force die Projekte EASY, EDNA, ESCOM, DEER, und SECAI (Edge Datenwirtschaft) sowie die Projekte ECO:DIGIT (GreenTech Innovationswettbewerb) und GEMIMEG-II (Smart Service Welt II) beteiligt. Diese Orientierungs-hilfe macht die Ergebnisse der Task-Force für eine breite Öffentlichkeit verfügbar.Die Orientierungshilfe richtet sich vorrangig an Verantwortliche in den Bereichen der Systemarchitektur und Systemintegration sowie in Entwicklungsbereichen, die eine ganzheitliche Evaluation ihres ECS durchführen oder Hinweise auf die Bewertung einzelner Charakteristika von ECS erhalten möchten. Sie erhalten einen umfassenden Einblick in die relevanten Konzepte zur Bewertung von ECS und praktikable Handlungshilfen, um eine Evaluation von ECS in der Praxisdurchzuführen. Zudem können sich Führungskräfte, Projektmanagement-Teams und weitere Akteure mit Interesse an der Bewertung von ECS einen allgemeinen Überblick über die Thematikverschaffen. Schließlich adressiert die Orientierungshilfe auch Politik und Forschung, indem sie Handlungsempfehlungen zur Schaffung der notwendigen Rahmenbedingungen für eine nachhaltige Befähigung von Organisationen zur ECS-Bewertung formuliert.Konkret präsentiert diese Orientierungshilfe zunächst einen über die Teilnehmenden der Task Force hinweg harmonisierten Überblick über die Kernkonzepte einer Bewertung von ECS. Dazu zählen insbesondere die Vorstellung eines fünfstufigen Vorgehensmodells aus dem Bereich der Softwaresysteme für die Bewertung von ECS und eine konsolidierte Übersicht über relevante Bewertungskriterien und zugehörige Metriken aus den Bereichen Organisation, Technologie und Umwelt. Um Hands-on-Einblicke in die Bewertung einzelner Kriterien wie der Ressourcennutzung, der Netzwerkperformanz oder der Umweltwirkungen von ECS in der Praxis zu geben, präsentieren die Early-Adopter zudem ausgewählte Vorgehensweisen und Ergebnisse aus ihren Forschungsprojekten, die über den aktuellen Stand der Technik hinausgehen.Basierend auf den Erkenntnissen aus den Forschungs- und Entwicklungsarbeiten werden gemeinsam identifizierte wirtschaftliche, technische und organisatorische Herausforderungen beider Bewertung von ECS aufgezeigt. Zu den größten Herausforderungen gehören die Anwendungsfallabhängigkeit der Bewertungen, die hohen Kosten bei der Bewertung bestimmter Kriterien und die geringe Kompetenz im Bereich der Bewertung von ECS in der Praxis.Abschließend präsentiert diese Orientierungshilfe gemeinsam erarbeitete Handlungsempfehlungen in zwei Handlungsfeldern. Das erste Handlungsfeld bietet praxisnahe Empfehlungen für jeneAkteure, die sich konkret mit der Bewertung von ECS befassen (z. B. Anwendende, Plattformbetreibende, Systemintegrierende und Herstellende von Komponenten). Es zeigt auf, wie sich eineunternehmensweite Bewertung etablieren lässt und welche Kriterien (u. a. Resilienz, Datenschutz, regulatorische Vorgaben) dabei berücksichtigt werden sollen. Das zweite Handlungsfeld beschäftigt sich mit der Verbesserung der übergreifenden Rahmenbedingungen, um Organisationen langfristig zur Bewertung von ECS zu befähigen. Hierbei werden insbesondere Forschungseinrichtungen und politische Entscheidungsträger adressiert. Die Empfehlungen umfassen denKompetenzaufbau, die Einführung von Transparenzstandards, semantische Standardisierungen, die Steigerung der Erklärbarkeit von (KI-) Systemen und die Schaffung niedrigschwelliger Ein-stiegsmöglichkeiten für ECS.
Juni / 2025
techreport
EDNA
Edge Datenwirtschaft in der nachhaltigen automatisierten Fertigungswirtschaft
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