Nachhaltige Softwareentwicklung

Unter Nachhaltigkeit oder nachhaltiger Entwicklung versteht man, die Bedürfnisse der Gegenwart so zu befriedigen, dass die Möglichkeiten zukünftiger Generationen nicht eingeschränkt werden. Dabei ist es wichtig, die drei Dimensionen der Nachhaltigkeit – wirtschaftlich effizient, sozial gerecht, ökologisch tragfähig – gleichberechtigt zu betrachten.

Wir legen einen großen Wert darauf, diese drei Dimensionen von Nachhaltigkeit in unserer Forschung und in unseren Anwendungen zu berücksichtigen.

Nachhaltige Entwicklung bedeutet für uns, Umweltaspekte gleichberechtigt mit sozialen und wirtschaftlichen Aspekten zu betrachten, denn es sollte das Ziel der gesamten Gesellschaft sein, mit den globalen Ressourcen umwelt- und verantwortungsbewusst umzugehen.

Green Computing ist ein Sammelbegriff für alle Bemühungen, Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) zum Zwecke der Ressourcenschonung in der Gesellschaft oder Wirtschaft einzusetzen (Green by IT) oder die IKT an sich nachhaltig und ressourcenschonend zu betreiben (Green IT).

Es geht im Kern immer um Ressourcenschonung, aber es ist jedem klar, dass Ressourcenschonung auf unterschiedliche Art und Weise zustande kommen kann: Beispielsweise, indem man Systeme so konstruiert, dass sie weniger Ressourcen verbrauchen oder sie aber besonders lange benutzt, sodass die Ressourcen zur Herstellung nicht erneut in Anspruch genommen werden müssen. Oder man hält die Ressourcen im Kreislauf – also verwendet Dinge wieder.

Man hat bestimmte Konstruktionsziele beim Bauen von Systemen und damit natürlich auch beim Entwickeln von Software. Aktuell ist die Nachhaltigkeit ein wichtiges Thema, das sich letztendlich auf viele Dinge im Software Engineering, auch beim Fraunhofer IESE, durchschlägt: zum Beispiel auf die Architekturen, also auf die Art und Weise, wie man Software strukturiert. Es spiegelt sich aber durchaus auch in den Systemsoftwaren wider, also in den Betriebssystemen, die bestimmte Fähigkeiten besitzen müssen, auf denen man aufbauen kann. Und natürlich hat der Fokus auf Nachhaltigkeit auch einen Einfluss auf die Entwicklungsmethodik an sich – also Verfahren, die es gestatten, früh die richtigen Entscheidungen zu treffen und sich zu vergewissern, dass diese Entscheidungen auch so wirken, wie sich das der Ingenieur oder die Ingenieurin wünscht.

Smart Cities und Nachhaltigkeit hängen untrennbar miteinander zusammen. Smarte Technologien in Städten können einen entscheidenden Beitrag dazu leisten, wertvolle Ressourcen zu schonen und so die Energiekrise zu bewältigen. Vor allem dem Digitalen Zwilling wird in diesem Zusammenhang ein großes Potenzial zugesprochen. In der Industrie hat man die Mehrwerte von Digitalen Zwillingen bereits erkannt; nun entwickeln auch die Städte digitale Abbilder der vielfältigen Prozesse in Gebäuden, Straßen, Gewässern und Stromnetzen.
Die IESE-Expertinnen und Experten sind davon überzeugt, dass sich die Entwicklung von Digitalen Zwillingen für smarte Städte und Regionen erst am Anfang befindet. 

Der Digitale Zwilling bietet aber nicht nur für Städte ein großes Potenzial, sondern auch für ländliche Regionen. Für einen ländlich geprägten Raum könnte zum Beispiel die Abbildung dezentraler Energieerzeugung relevant sein, da hier im Vergleich zur Großstadt deutlich mehr Photovoltaik-Anlagen in Privathaushalten Energie erzeugen. In der Stadt hingegen könnte eher ein integriertes Energiekonzept, in dem E-Mobilität eine tragende Rolle spielt, abgebildet werden. Das bedeutet: Die Anwendungsfälle ähneln sich zwar, können sich jedoch in ihrer Ausprägung und Umsetzung zwischen urbanen und ländlichen Räumen unterscheiden.

Die Industrie-4.0-Middleware BaSyx wurde über die vergangenen Jahre hinweg mit vielen weiteren Partnern vom Fraunhofer IESE entwickelt. Sie steht interessierten Firmen Open Source zur Verfügung und ist wie eine Art Baukasten konzipiert, aus dem Unternehmen genau die Komponenten für bestimmte Anwendungsfälle beziehen können, die sie gerade brauchen. Dazu zählt etwa auch das Prinzip der Verwaltungsschalen.

Dabei handelt es sich um standardisierte Digitale Zwillinge, die in einer einheitlichen Struktur aufgebaut sind. Jede Verwaltungsschale enthält Teilmodelle, die sowohl den Zustand eines realen Assets abbilden als auch bei Bedarf Live-Daten zur Verfügung stellen. Kurzum: Die Verwaltungsschale beinhaltet sämtliche Daten über die Eigenschaften eines Produkts sowie dessen Fertigungshistorie und kann diese mit Hilfe von Algorithmen verarbeiten.

Und hier nun zurück zur Greenwashing-Problematik: Das Prinzip der Verwaltungsschalen sieht auch das sogenannte CO2-Teilmodell vor. Dieses dokumentiert herstellerübergreifend den CO2-Fußabdruck der eigenen Produktionsschritte, aber auch den von den Produktionsschritten aller Zulieferer und ermöglicht damit eine Dokumentation entlang der gesamten Lieferkette eines Produkts. Damit lässt sich klar und deutlich nachvollziehen, wie viel CO2 bei der Herstellung eines Produkts angefallen ist. Grobe Schätzfehler, wie sie derzeit noch in vielen ESG-Berichten gang und gäbe sind, kann damit die Basis entzogen werden.