Was bedeutet eigentlich…“Technischer Durchstich“?

Im Zusammenhang mit ENaQ ist aktuell oft die Rede von einem sogenannten technischen Durchstich. Was sich dahinter verbirgt und was das für das Fortschreiten des Projektes bedeutet, erklärt heute Dr. Oliver Norkus von der embeteco GmbH & Co. KG.

Die sogenannte Methode des „Prototypings“ wird in der Software-Entwicklung oftmals für die frühe Entwicklung lauffähiger Ausschnitte eines Gesamtsystems sowie das hierauf folgende kontinuierliche Ausbauen und Erweitern des Systems um weitere Bausteine verwendet. Ein solches Gesamtsystem ist meist gegliedert in verschiedene Schichten. Jede Schicht erfüllt dabei eigene Funktionen: Beispielsweise wird als oberste Schicht oftmals die graphische Benutzungsoberfläche angesehen, welche Interaktionen mit den Anwenderinnen und Anwendern ermöglicht. In einer mittleren Schicht sind im selben Beispiel die Anwendungs- und Geschäftslogik und in der untersten Schicht die Datenbank-Anwendungen und Datenbank-Systeme verortet.

Ein technischer Durchstich wird auch vertikaler Prototyp genannt und bedeutet, dass in den jeweiligen Schichten nur ein Teilbereich betroffen ist, welcher in Summe der Teilbereiche von oben nach unten durchgehend ist. Hier lässt sich eine Analogie zum Tunnelbau herstellen: Wird in einen Tunnel von zwei Seiten gebohrt, gilt als Durchstich das passende Aufeinander treffen der beiden Vortriebsenden. Bei der Software-Entwicklung wird somit sichergestellt, dass die System- und Datenkommunikation von unten nach oben „passend aufeinandertreffen“. Das heißt, dass die Kommunikation über alle Schichten hinweg vollständig funktioniert und dabei kein Hindernis im Wege steht.

Was bedeutet das nun für ENaQ?

Konkret für ENaQ heißt dies, dass die entstehende Digitale Plattform zunächst ausschnittsweise von allen Partnern entwickelt wird und dann eine passgenaue Kommunikation sichergestellt wird. Die Digitale Plattform in ENaQ adressiert ein vollautomatisiertes und multimodales closed-loop Last- und Erzeugungsmanagement von Kleinstanlagen auf Quartiersebene. Das bedeutet, Ziel ist die Entwicklung und experimentelle Erprobung einer offenen digitalen Service Plattform für ein intelligentes Last- und Beschaffungsmanagement für dezentrale Erzeuger und Verbraucher auf Quartiersebene.

Herausforderungen dabei sind beispielsweise die Themen Datenschutz und Datensicherheit, die technische Anbindung der Smart City Sensorik sowie die Einbringung neuer Geräte und technischer Anlagen in das Quartier und die Haushalte, als auch in die Digitale Plattform, um neuartige und zukünftige Services und Mehrwertdienste auch für die Haushalte anzubieten.

Die Digitale Plattform besteht als Gesamtsystem aus verschiedenen Schichten mit jeweils anderen Aufgaben und Funktionen. Diese Schichten werden in ENaQ von verschiedenen Partnern entwickelt und können auf anderen Technologien basieren und in verschiedenen Umgebungen entwickelt sein.

Im ersten Prototyp waren folgende Schichten und Geräte eingebunden:

• Die Community Plattform ist der Zugangspunkt für die Bewohnerinnen und Bewohner sowie andere Beteiligte und bietet nicht nur vielfältige Visualisierungen sondern dient auch als Dialogplattform für die Bürgerpartizipation
• Die Service Plattform enthält höherwertige Geschäftslogik und Algorithmen
• Die IoT Plattform ist verantwortlich für die Kommunikation mit und Steuerung von Aktoren und Sensoren und bietet eine Leitwarte für technische Administration der Geräte in die auch daten- und gerätenahe Algorithmen eingebunden sind
• Die Sensorik: SCHULZ Box und eine SCHULZ Ladesäule sowie der Smarte Pfosten von ELECTRIC-SPECIAL

Um die Funktionalität über alle Schichten zu realisieren, müssen alle Systeme zusammenarbeiten. Für IT-Systeme heißt das, Daten zu verarbeiten, darzustellen, mit Anwendern zu interagieren und insbesondere Daten unter den verschiedenen Systemen auszutauschen. Daher sind die Übergabepunkte von Daten (Schnittstellen) unter den im Konsortium Beteiligten gemeinsam eindeutig festzulegen. In ENaQ wurden dazu Schnittstellendokumentationen für die Übergabepunkte erstellt. Um den technischen Durchstich und somit eine erste Version der Gesamtarchitektur zu konzipieren, wurden die vielfältigen Anwendungsfälle ganzheitlich und übergreifend anhand von Flussdiagrammen (ereignisgesteuerte Prozess-Ketten, EPK) gestaltet.

Beim ersten technischen Durchstich erfolgte eine Fokussierung:

• Ständiger Datentransfer vom Smarten Pfosten über Schulz-Box in die IoT-Plattform (beliebige Daten)
• Requests vom Community-Portal abgeschickt, daraufhin Weiterreichen der Anfrage bis zur IoT-Plattform
• Hochreichen der Daten ans Community-Portal
• Sensor-Ebene: Smarter Pfosten sendet Helligkeitswerte an IoT Plattform, die wiederum diese Werte speichert

Die beteiligten Systeme des ersten technischen Durchstichs sind in der oben stehenden Abbildung schematisch gezeigt.

Bei der Entwicklung des zweiten Prototyps, der auf dem ersten Prototyp technisch aufbaut und diesen erweitert, wurde das Quartiers-Energiemanagement-System (QEMS) einbezogen und folgende Use Cases realisiert: Visualisierung Stromverlauf (einzelner Smart-Meter) und Quartiersstromverlauf, sowie dazu gekommene EPKs und Schnittstellendokumente. Aktuell wird der technische Durchstich um Themen wie Authentifizierung und Autorisierung sowie im weiteren Jahresverlauf um erste Cases rund um die Inzentivierung erweitert.