Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering (IESE)

Kurzprofil

Das Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE in Kaiserslautern ist seit mehr als 25 Jahren eine der führenden Forschungseinrichtungen auf dem Gebiet des Software- und Systems-Engineerings sowie des Innovation Engineerings. Mit seiner angewandten Forschung entwickelt das Institut innovative Lösungen zur Gestaltung verlässlicher Digitaler Ökosysteme und beschleunigt damit den wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Erfolg für seine Kunden.
Das Fraunhofer IESE unterstützt bei der Bewältigung von Herausforderungen in vielfältigen Anwendungsfeldern, mit besonderen Kompetenzen in »Automotive & Mobility«, »Produktion«, »Digital Business«, »Smart City & Smart Region« sowie »Smart Farming« und »Digital Healthcare«. In über 2.000 Kundenprojekten hat das Institut Spitzenforschung in nachhaltige Unternehmenspraktiken und innovative Produkte transferiert, wobei aktuell der Fokus auf den Themen »Digitale Ökosysteme«, »Dependable AI«, »Digitaler Zwilling / Virtual Engineering« und »Systemmodernisierung« liegt.
Das Fraunhofer IESE ist eines von 76 Instituten und Einrichtungen der Fraunhofer-Gesellschaft. Zusammen gestalten sie die angewandte Forschung in Europa und weltweit wesentlich mit und tragen zur internationalen Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands bei.

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Kompetenzfelder/Leistungsangebote

In allen Bereichen des Lebens entstehen derzeit neue »Digitale Ökosysteme«, welche mithilfe von Software und Daten bestehende Produkte und Prozesse verbinden. Eine zentrale Herausforderung dabei ist die Integration von Komponenten und Systemen. Diese findet immer häufiger dynamisch und zur Laufzeit statt. Gerade Systeme, die sicherheitsrelevante Entscheidungen auch automatisiert treffen und von denen im Extremfall Menschenleben abhängen, können mit dem Simulationsframework FERAL besonders abgesichert und getestet werden. Dazu zählen zum Beispiel vernetzte Steuergeräte in Fahrzeugen oder auch Backend-Fahrzeugplattformen, die Funktionen dynamisch empfangen und integrieren können.
FERAL ist eine Simulationsplattform mit unterschiedlichen Bausteinen. Diese ermöglichen es, auch komplexe, heterogene Szenarien in ein Prüfszenario zu integrieren und gezielt Eigenschaften im geschützten virtuellen Raum mithilfe Digitaler Zwillinge zu überprüfen. Dies kann die korrekte Funktionsweise einer Fußgängererkennung sein oder das fehlerfreie Zusammenspiel zweier Funktionen von unterschiedlichen Herstellern. Durch den Wegfall physischer Aufbauten und Versuche können einerseits Kosten gespart werden, und andererseits können gezielt Situationen erzeugt werden, die in der Realität nur selten auftreten oder risikoreich sind.

Nutzen und Mehrwert

1. Kosten- sowie Zeitersparnis bei strategischen Entwicklungen und Änderungen von Systemkonzepten
2. Frühzeitige Erkennung von Fehlentwicklungen
3. Absicherung von Entscheidungen mit messbaren Resultaten
4. Berücksichtigung der Anforderungen verschiedener Stakeholder
5. Fokus auf Lösungskonzepte statt auf Probleme
6. Testen von Systemkonzepten im Kontext von Fehlern und Angriffen

  • Simulation
  • Softwaretechnologien
  • Vernetztes & automatisiertes Fahren
  • Embedded Systems
  • Datenübertragung
  • Testen

In modernen IT-Anwendungen und -Diensten werden ständig große Mengen an geschäftskritischen und personenbezogenen Daten verarbeitet und ausgetauscht. Für Unternehmen ist es daher essenziell wichtig, die Nutzung von schützenswerten Daten kontrollieren zu können, um einen Missbrauch zu verhindern. Datennutzungskontrolle bietet hier einen effektiven und flexiblen Ansatz. Dieser ermöglicht die Durchsetzung von Richtlinien, welche die Verwendung von Daten nach dem initialen Zugriff regeln. Es erlaubt beliebig feingranulare Sicherheitsrichtlinien, welche auch zeitliche und häufigkeitsbasierte Aspekte abdecken.
Das Sicherheitsframework MY DATA Control Technologies des Fraunhofer IESE macht Datennutzungskontrolle als praktische Anwendung nutzbar: Es umfasst alle Komponenten, welche zu einer umfassenden Datennutzungskontrolle in einem Unternehmen führen und ermöglicht durch einen komponentenbasierten Aufbau maßgeschneiderte Sicherheit für jedes Einsatzgebiet. Das Framework erlaubt die Spezifikation von Sicherheitsrichtlinien, mit deren Hilfe über die Legitimität von sicherheitsrelevanten Ereignissen (bspw. Dateioperationen) entschieden werden kann. Somit kann ein flächendeckender Schutz von Daten garantiert werden.

Nutzen und Mehrwert

1. Unterstützung bei der Entwicklung und Integration von Nutzungskontrolllösungen
2. Datennutzungskontrolle auf mobilen Endgeräten
3. Erhebung von Sicherheitsrichtlinien
4. Einfach nutzbare Editoren zur Spezifikation von Sicherheitsrichtlinien
5. Kontextsensitive Durchsetzung von Sicherheitsrichtlinien
6. Modellbasierte Verfeinerung von Sicherheitsrichtlinien anhand von Geschäftsprozessen
7. Unterstützung im Softwareentwicklungsprozess mit Fokus auf Datensicherheit und Datennutzungskontrolle

  • Datenverarbeitung
  • Kommunikationssysteme
  • Digitale Transformation

Basierend auf den Anforderungen an ein System lassen sich mit den Architekturmethoden des IESE geeignete Systemarchitekturen ableiten. Diese ermöglichen eine integrierte Betrachtung der gesamten Wertschöpfungskette von den Sensoren bis zum Cloud-Dienst. Ferner tragen sie konstruktiv dazu bei, Safety, Security und User Experience der Systeme zu garantieren. Durch den Einsatz modellbasierter Verfahren kommt dabei insbesondere der Analyse und Simulation der Architekturen bereits in frühen Entwicklungsphasen eine große Bedeutung zu.
Eine wichtige Bedeutung hat in diesem Kontext das vom Fraunhofer IESE erforschte Thema »Plattformökonomie«. Dabei sind Plattformen im Regelfall sehr komplizierte, heterogene, offene, im laufenden Betrieb veränderliche, manchmal auch autonome Systeme, die eine Vielzahl von Kriterien erfüllen müssen. Dies sicherzustellen, erfordert leistungsfähige Techniken und Systemarchitekturen, an denen wir arbeiten. Darüber hinaus ist aber auch die Betrachtung des Geschäftsmodells und der Märkte erforderlich. Viele Unternehmen stellen die Frage, wie ihr Geschäftsmodell in Zeiten der Digitalisierung beschaffen sein sollte. Auch zu diesem Aspekt bietet das Fraunhofer IESE Unterstützung.

Nutzen und Mehrwert

1. Garantie von Safety, Security und User Experience
2. Skalierbare System- und Software-Engineering-Methoden für vernetzte und hoch automatisierte Fahrzeuge
3. Effiziente Anwendung dieser Techniken in der Unternehmenspraxis trotz der Komplexität realer Systeme
4. Konstruktive Garantie von Qualitätseigenschaften

  • Systemoptimierung
  • Digitale Transformation
  • Informationstechnik
  • Embedded Systems
  • Entwicklung
  • Kommunikationssysteme

Die Automatisierung von technischen Systemen bis hin zur Autonomie ist einer der aktuellen Megatrends in der Industrie. Künstliche Intelligenz (KI) ermöglicht die Realisierung dieser Autonomie. Oftmals sind diese Systeme Bestandteile eines größeren Ökosystems, in dem durch ein Fehlverhalten eines solchen autonomen Systems wirtschaftlicher oder gar persönlicher Schaden entstehen kann. Dies erfordert spezielle Maßnahmen zur Garantie der funktionalen Sicherheit von Systemen mit KI-Anteilen. Bestehende Verfahren sind nur noch bedingt anwendbar oder umfassen nicht den vollen Umfang der Problematik der funktionalen Sicherheit von autonomen Systemen.
Am Fraunhofer IESE haben wir zu dieser Herausforderung das Werkzeug safeTbox entwickelt – ein multiperspektivisches und multianalytisches Werkzeugrahmenwerk, das Forschende in den Phasen der Entwicklung und Zertifizierung von sicherheitskritischen Systemen unterstützen soll. Das Werkzeug umfasst eine Reihe von Profilen für die Definition spezialisierter Modellierungssprachen sowie mehrere Add-ins zur Unterstützung von Berechnungen, Usability und Interoperabilität.

Nutzen und Mehrwert

safeTbox unterstützt Safety Engineers bei typischen Aktivitäten, wie:
1. Definition der Systemarchitektur
2. Gefahren- und Risikobewertung
3. Definition von Sicherheitskonzepten
4. Qualitative und quantitative Sicherheitsanalysen, Fehlerlogikmodellierung
5. Erstellung von Sicherheitsnachweisen

  • Assistenzsysteme
  • Vernetztes & automatisiertes Fahren
  • Fahrzeugsicherheit
  • Nutzfahrzeugtechnik

Vielfach wissen Unternehmen gar nicht, wie sie effektive Kreativitätstechniken zur Generierung neuer Produktideen einsetzen können. Das kreative Potenzial der Mitarbeitenden liegt oft brach. Einige nutzen das Brainstorming, was jedoch als eine der ineffektivsten Techniken gilt. Doch Kreativität muss kein Zufall sein und kann durch den Einsatz von systematischen Methoden gelenkt werden. In unserem Rapid Innovation Lab lassen wir Ihre Ideen zu Themen wie »Digitale Transformation« sprudeln: Selbstverständlich können wir Sie mit bewährten Methoden wie Design Thinking unterstützen, indem wir Kreativitätsworkshops und Prototyping auf eine eher standardisierte Art durchführen. Mit unseren individuell auf Ihre Anforderungen zugeschnittenen Kombinationen aus unterschiedlichen Kreativitätsworkshop- und Prototypingtechniken gehen wir noch ein ganzes Stück weiter, um für Sie den optimalen Innovationsprozess zu generieren. Dabei setzen wir unser Repertoire aus über 200 Techniken nicht nur zur Ideenfindung ein. Auch in einer späteren Phase des Produktlebenszyklus können uns diese wirkungsvoll bei der Ausgestaltung von detaillierten Produktfeatures oder Designfragen unterstützen.

Nutzen und Mehrwert

1. Wir begleiten Ihren Innovationsprozess ganzheitlich: Generierung, Evaluation und Umsetzung neuer Produktideen
2. Wir helfen Ihnen, Ideen schnell zu entwickeln und umzusetzen
3. Aus mehr als 200 Kreativitätstechniken wählen wir für Sie die passenden aus und schneidern diese auf Sie zu
4. Durch gezielte Potenzialanalysen sagen wir Ihnen, welches Potenzial für Ihr Unternehmen in einer neuen Technologie steckt
5. Wir unterstützen Sie mit System: mit einer umfassenden Toolbox mit erprobten Methoden und Werkzeugen für alle Phasen von der Ideenfindung und -evaluierung bis hin zur Supportphase

  • Geschäftsmodelle
  • Industrie 4.0

Im Rahmen des Rapid Innovation Labs begleiten wir Sie bei der Entstehung Ihrer Idee bis hin zur Umsetzung und Vermarktung. Im Einzelnen bieten wir daher:
• Ganzheitliche Begleitung von Innovationsprozessen: Generierung, Evaluation und Umsetzung neuer Produktideen
• Ideenentwicklung und -umsetzung
• Auswahl und maßgeschneiderte Anpassung diverser Kreativitätstechniken auf das angestrebte (Forschungs-)Vorhaben
• Unternehmensgerichtete Potenzialerkennung mittels gezielter Potenzialanalysen
• Systematische Unterstützung in der Ideenfindungs-, Evaluierungs- und Supportphase mittels einer geeigneten Toolbox auf Basis erprobter Methoden und Werkzeuge
• Bereitstellung einer Lab-Infrastruktur mit diversen Entwicklungslaborumgebungen für Rapid Prototyping

Nutzen und Mehrwert

1. Unterstützung von der Innovation über das Prototyping und die Evaluierung bis hin zum Support bei der anschließenden Umsetzung in ein konkretes Produkt durch unser Rapid Innovation Lab (RIL)
2. Hilfe bei der Entwicklung tragfähiger, digitaler Innovationen in den Bereichen Digital Services und Autonomous & Cyber-Physical Systems

  • Forschung
  • Beratung
  • Entwicklung
  • Softwaretechnik
  • Industrie 4.0
  • Vernetztes & autonomatisiertes Fahren

Wir, die Expert*innen des Fraunhofer IESE, sprechen die Sprache unserer Kunden. Mit unserer langjährigen Erfahrung in Projekten mit der Industrie erkennen wir Herausforderungen und finden konkrete Lösungen für die Praxis, sei es in frühen Phasen der Innovation und Strategiefindung, bei der Bewertung und Optimierung bestehender Systeme oder während der Entwicklung. Unsere besondere Stärke als Schnittstelle zwischen Forschung und Industrie ermöglicht uns, stets neue Trends zu etablieren und diese an unsere Kunden weiterzugeben. Durch die Teilnahme an einer Schulung der Fraunhofer Academy erhalten Sie daher »State-of-the-Art«-Kenntnisse, die Ihnen in neutraler und objektiver Weise von erfahrenen Wissenschaftler*innen vermittelt werden. Profitieren Sie von unseren Schulungen und Workshops, um grundlegende Techniken und Methoden in Ihrer eigenen Unternehmenspraxis anwenden zu können!

Nutzen und Mehrwert

Unser umfangreiches Weiterbildungsangebot mit unseren Expert*innen finden Sie unter Seminare.
Zu unseren Kompetenzbereichen bieten wir Ihnen auch ein umfangreiches Seminar- und Coaching-Angebot an, welches Sie als interne Veranstaltung oder auch zu festen Terminen buchen können.
In Kooperation mit der RPTU Kaiserslautern bieten wir auch einen berufsbegleitenden Studiengang zum Software Engineering eingebetteter Systeme, wie z.B. Software in Fahrzeugen, an: Software Engineering for Embedded Systems | Master (fraunhofer.de)

  • Schulung
  • Bildung
  • Workshops

Durch den Digitalisierungstrend und Entwicklungen wie das Internet der Dinge werden Objekte der realen Welt auch elektronisch greifbar. Die Vernetzung von ehemals getrennten Systemen (in Richtung eines Digitalen Ökosystems) eröffnet völlig neue Möglichkeiten, und die Menge an verfügbaren Daten und Informationen wächst zunehmend. Data Science und damit verbundene Kompetenzen werden immer wichtiger. Doch lohnt es sich für Unternehmen, überhaupt in datenbasierte Dienste und Datenanalysen zu investieren? Verpassen sie einen unternehmenskritischen Trend?
Die Antwort ist nicht einfach. Dem strategischen Nutzen von digital verfügbaren Daten stehen oftmals erhebliche Kosten für Hardware, Software, Schulung etc. entgegen. Der aktuelle Markt an Technologien ist zudem sehr unübersichtlich und die einzelnen technischen Lösungen variieren preislich und bezüglich des Leistungsumfangs deutlich voneinander. Nutzen Sie Daten als Chance für neue, innovative Geschäftsideen. Wir helfen Ihnen, Kosten und Nutzen von datenbasierten Lösungen abzuwägen und Ihr Produktportfolio entsprechend zu erweitern. Die Fraunhofer-Allianz Big Data und KI bietet zudem ein dreistufiges Zertifikatsprogramm zum Data Scientist an.

Nutzen und Mehrwert

1. Gemeinsam setzen wir Ihre Ideen in unserem Big-Data-Labor prototypisch um
2. Wir helfen Ihnen, Kosten und Nutzen abzuwägen und Ihr Produktportfolio entsprechend zu erweitern
3. Mit unseren bewährten Kreativitätsworkshops aus dem Kompetenzbereich Anforderungen helfen wir Ihnen, neue Ideen zu entwickeln und Anwendungsszenarien zu identifizieren

  • Künstliche Intelligenz
  • Industrie 4.0
  • Digitale Transformation
Ralf Kalmar
Ralf KalmarAnsprechpartner
Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering (IESE)
Fraunhofer-Platz 1
67663 Kaiserslautern
TEL: 0631 – 6800 1603
FAX: 0631 – 6800 9 1603
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