IVS-Architekturprinzipien

Intelligente Verkehrs-Systeme

Intelligente Verkehrs-Systeme (IVS) (engl. Intelligent Transport Systems (ITS)) verstehen sich als intelligente Anwendungen im Bereich von Transport, Verkehr und Mobilität, die vom End-Benutzer als IVS-Dienst (engl. IVS-Service) genutzt werden können und bei denen Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) zur Realisierung des für das Zusammenwirken erforderlichen Daten- und Informationsaustauschs eingesetzt werden.

Intelligenz als Wortanteil von IVS darf nicht im Sinne künstlicher Intelligenz (KI), sondern muss im Sinne von Business Intelligence verstanden werden. Intelligenz ist ein Synonym für Informationen und Erkenntnisse, die durch das Sammeln und Auswerten von Daten und Informationen mit dem Ziel gewonnen werden, dem End-Nutzer von IVS im Hinblick auf seine Ziele bessere strategische und/oder operative Entscheidungen zu ermöglichen bzw. aus Betreibersicht auf End-Nutzer von IVS eine besondere Wirkung derart auszuüben, dass diese ihr Verhalten auf die Ziele des Betreibers ausrichten.

IVS-Architektur - Architektur Intelligenter Verkehrs-Systeme

IVS-Architektur befasst sich grundsätzlich neben der funktionalen, technischen und wirtschaftlichen Realisierung vor allem mit der gestalterischen Planung von IVS und IVS-Diensten. Dabei orientiert sich IVS-Architektur an übergeordneten Leitbildern und Zielvorstellungen des „Bauherren“.

Insofern liegt die Kernkompetenz eines IVS-Architekten über das Wissen um Realisierung von IVS und IVS-Diensten hinaus vor allem in der Schaffung von IVS-Architektur mittels Vorschlagen und Ausprägen von IVS-Architekturmerkmalen, die den Leitbildern und Zielvorstellungen des Bauherren entsprechen oder er entwickelt dazu eigene Vorstellungen.

Die IVS-Architektur-Pyramide

Als geeignetes Metamodell und methodisches Hilfsmittel zur überschaubaren und nachvollziehbaren Darstellung und Beschreibung von IVS-Diensten wird dem IVS-Architekten vom Arbeitskreis "ITS Systemarchitekturen“ der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) die beschriebene und begründete „IVS-Pyramide“ vorgeschlagen (siehe Hinweise zur Strukturierung einer Rahmenarchitektur für Intelligente Verkehrssysteme (IVS) in Deutschland – Notwendigkeit und Methodik, FGSV-Nr. 305 ).

Die IVS-Architektur-Pyramide mit 5 Ebenen

Die IVS-Architektur-Pyramide

• besteht aus fünf Schichten, die zusammen den potentiell möglichen Betrachtungs- und Darstellungsbereich einer IVS-Architektur aufspannen.
• repräsentiert den strukturellen Aufbau von IVS-Diensten, um darüber ihre Eigenschaften besser identifizieren, einordnen und miteinander in Beziehung setzen zu können.
• liefert für die Beschreibung von IVS-Diensten die für IVS-Geschäftsmodelle notwendige Semantik.

Die IVS-Architektur-Pyramide enthält folgende Schichten:

Leitbild-/Strategie-Ebene beschreibt...

• die Ziele von IVS bzw. IVS-Diensten (Schaffung von Mehrwert) in Form eines Leitbildes,
• wie, d.h. auf welche Art und Weise die IVS-Ziele erreicht werden sollen (Strategie).

Prozessebene beschreibt und identifiziert...

• welche IVS-Rollen an der Mehrwertbildung mit Hilfe von IVS beteiligt sind,
• wie die IVS-Rollen IVS-Ziele und IVS-Strategie für sich als Business Case interpretieren,
• wie über die Zusammenarbeit/Beziehung zwischen den IVS-Rollen der IVS-Mehrwert/IVS-Nutzen generiert und über IVS-Geschäftsprozesse operationalisiert wird.

Informationsstruktur-Ebene beschreibt und identifiziert...

• welche IVS-Informationen zur IVS-Mehrwertbildung beitragen und
• wie diese strukturiert sind.

IT-Dienste-Ebene und IT-Infrastruktur-Ebene beschreiben...

• wie die IVS-Informationen generierbar sind und
• wie/wo sie bereitgestellt werden.

Die IVS-Architektur-Pyramide kann in allen Phasen einer inhaltlichen Auseinandersetzung auf alle relevanten Aspekte von IVS und IVS-Diensten angewendet werden. Vor allem können Forderungen nach verändertem Rollenverständnis über die Anwendung der IVS-Architektur-Pyramide identifiziert und konkretisiert werden. Insbesondere wenn IVS-Dienste verteilt realisiert werden, kann die IVS-Architektur-Pyramide stets den logischen Zusammenhang vermitteln.

Instanzen von IVS-Architektur

In den Hinweisen zur Strukturierung einer Rahmenarchitektur für Intelligente Verkehrssysteme (IVS) in Deutschland – Notwendigkeit und Methodik, FGSV-Nr. 305 werden drei Instanz-Ebenen von IVS-Architekturen unterschieden. Die Ebenen im Kontext des vorliegenden Projekts "IVS-Rahmenarchitektur Straße für Deutschland" zeigt nebenstehendes Bild.

Instanz-Ebenen von IVS-Architektur

Die IVS-Rahmenarchitektur...

• legt IVS-Gestaltungselemente als Architekturbausteine (TOGAF: Building blocks) fest und definiert dafür Begriffe und Semantik (IVS-Glossar).
• legt Gestaltungsgrundsätze fest, nach denen der IVS-Architekt bei der Planung und Realisierung von IVS-Diensten vorgehen soll.

Eine IVS-Referenzarchitektur...

• konkretisiert die von der IVS-Rahmenarchitektur vorgegebenen Konzepte für eine IVS-Dienstekategorie (IVS-Dienstefamilie) für den Gestaltungsraum einer spezifischen IVS-Domäne.

Die IVS-Architektur realer IVS-Dienste...

• ist die tatsächliche Umsetzung relevanter IVS-Referenzarchitekturen bis zur letzten Detaillierungsebene in einem konkreten Anwendungsfall.

Die Zahl der IVS-Referenzarchitekturen ist vom Grunde her nicht begrenzt. Im vorliegenden Projektverbund der Lose 1- 4 ist mit den Losen 2 bis 4 die Entwicklung von IVS-Referenzarchitekturen für drei IVS-Dienstekategorien vorgesehen, und zwar:

• Los 2: Durchgängige Verkehrsinformation Individualverkehr
• Los 3: Zuständigkeitsübergreifendes Verkehrsmanagement
• Los 4: Multimodale Reiseinformationen

IVS-Architekturmerkmale zur Implementierung von IVS-Architektur

Implementierung von IVS-Architektur

Für die Implementierung von IVS-Architektur bedarf es der Entwicklung von IVS-Architekturkonzepten, die über IVS-Architekturmerkmale und deren Semantik formuliert werden und die durchgehend den Charakter und das Wesen von IVS-Diensten bestimmen sollen. Die Gesamtheit der IVS-Architekturkonzepte könnten mit dem Begriff IVS-Architekturschule belegt werden.

Wenn z.B. "Interoperabilität" ein Stilmerkmal des IVS-Architekten/der IVS-Architekturschule ist, dann wird sich das Architekturmerkmal "Interoperabilität" in allen Teilen des IVS-Betrachtungsgegenstandes in verschiedensten Ausprägungen wiederfinden.

Mit der IVS-Architekturschule, die durch die  IVS-Rahmenarchitektur repräsentiert wird, werden vornehmlich politische Zielsetzungen implementiert. Da "kluge" Politik jedoch auch immer die Interessen der Basis einbindet, reflektiert die "Schulmeinung" auch das Interesse der Bauherren realer IVS-Dienste durch nachhaltige Einbindung von Stakeholdern und IVS-Akteuren (siehe auch "Open IVS" als Leitgedanke).

Konzeptinstanziierung zur Konkretisierung von IVS-Architektur

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Die Methodik der Konzeptinstanziierung, das heißt der Übertragung und Abbildung von IVS-Architekturkonzepten mit ihrer Semantik (siehe auch Modelle - Grundlage für Nachvollziehbarkeit), ausgehend von der IVS-Rahmenarchitektur über die IVS-Referenzarchitekturen bis hin zu IVS-Architekturen realer IVS-Dienste soll nebenstehendes Bild verdeutlichen:

• mit der IVS-Rahmenarchitektur (Meta-Meta-Modell der realen Welt) werden die für die IVS-Architektur von IVS-Diensten notwendigen Architekturkonzepte über den Vorschlag diesbezüglicher IVS-Architekturmerkmale strukturiert, semantisch beschrieben und letztendlich begründet.

• mit IVS-Referenzarchitekturen (Meta-Modelle der realen Welt) werden die Architekturkonzepte der IVS-Rahmenarchitektur für eine IVS-Dienstekategorie konkretisiert.

• mit IVS-Architekturen realer IVS-Dienste (Modelle der realen Welt) werden die bereits für eine IVS-Dienstekategorie konkretisierten Architekturkonzepte der IVS-Rahmenarchitektur für einen realen IVS-Dienst weiter konkretisiert und angewendet.

Beispiele für Konzeptinstanziierung sind:

Baustein IVS-Rahmenarchitektur	Verwendung für die IVS-Referenzarchitektur	Verwendung für die IVS-Architektur realer IVS-Dienste
IVS-Dienst als Konzept (Prinzip der IVS-Wertschöpfungskette/des IVS-Wertschöpfungsnetzwerks)	Stereotype von IVS-Diensten (Verkehrsinformation Individualverkehr, Zuständigkeitsübergreifendes Verkehrsmanagement und Multimodale Verkehrsinformation)	Realer IVS-Dienst (Google Maps, Alternativroutensteuerung Dmotion, Reiseauskunft der Bahn...)
IVS-Rolle als Konzept (als Aufbauelement von IVS-Wertschöpfungsketten und -netzwerken)	Stereotype von IVS-Akteuren (Navigationsdienstleister, Öffentlicher Straßenbetreiber, Verkehrsunternehmen...)	Realer IVS-Akteur (Google, Hessen Mobil/Amt für Verkehrsmanagement Düsseldorf und Deutsche Bahn)
IVS-Mehrwert als Konzept (als Ziel und Ergebnis von IVS-Wertschöpfungsketten und -netzwerken)	Stereotype von IVS-Mehrwerten (Erhöhung der Sicherheit, Verbesserung der Effizienz, Reduzierung von Umwelteinflüssen...)	Reale IVS-Kenngrößen (Anzahl der Unfalltoten, Staubilanz, CO2 und NOX-Emissionen)

Die IVS-Architektur eines realen IVS-Dienstes muss allerdings nicht zwangsweise in allen Punkten konform zur IVS-Rahmenarchitektur und IVS-Referenzarchitektur sein. Breite und Tiefe der IVS-Architektur-Konzeptinstanziierung liegen im Ermessen des Realisierers. Die Bewertung der IVS-Architektur und damit des Nutzens eines realen IVS-Dienstes liegt dann im Ermessen des Nutzers.

Qualität von IVS-Architektur

Gibt es eine „gute“ IVS-Architektur?

Konstruktive Weitsicht ist eine wünschenswerte Qualifikation eines IVS-Architekten; entweder hat er sie oder er hat sie nicht. Hat er sie, wird er die Freiheitsgrade für IVS-Dienste-Gestaltung nutzen, damit die aktuell zu realisierenden Dienstmerkmale einem der Hauptziele von IVS-Architektur, soweit für ihn erkennbar, zukünftigen Integrations- oder Erweiterungsmöglichkeiten nicht im Wege stehen.

Eine IVS-Referenzarchitektur oder die IVS-Architektur eines realen IVS-Dienstes sind dann eine „gute“ Architektur, wenn sie die Merkmale der IVS-Rahmenarchitektur konzeptgetreu in die Architektur einer IVS-Dienstekategorie oder eines realen IVS-Dienstes übertragen.

Es sollte jedoch beachtet werden, dass „gut“ ein Ideal ist. Das heißt, dass IVS-Rahmenarchitektur im konkreten Anwendungsfall vorrangig eine Orientierungs- und Bewertungshilfe ist, um dem Vorsatz der Erzielung einer guten Architektur auch nachvollziehbar folgen zu können. Unvermeidbare Abweichungen können dann erkannt, bewertet und in ein Gesamtbild eingeordnet werden.

Verbindung von TOGAF Konzepten mit Vorstellungen von IVS-Architektur

Architekturdomänen von TOGAF

Architekturdomänen von TOGAF

Um die Diskussion um Begriffe und ihre Semantik im Projekt "IVS-Architektur Straße für Deutschland" von Anfang an objektiver und effektiver zu gestalten und auf die übergeordnete Zielsetzung der konsensualen Schaffung einer IVS-Rahmenarchitektur und von drei IVS-Referenzarchitekturen auszurichten, bietet die Standardisierungsinitiative TOGAF das Metamodell der in Schichten angeordneten TOGAF-Architekturdomänen an, mit dem Ziel unter dem Schlagwort Unternehmensarchitektur, das komplexe Verhalten von Unternehmen auf der Grundlage vereinbarter (standardisierter) Grundkonzepte (sogenannte Basisarchitekturen) zukünftig gleichartig beschreiben zu können.

Hier schließt sich der Kreis zu der aktuellen Vorstellung von IVS-Architektur, der von der IVS-Pyramide als hierarchisches Ordnungsprinzip geprägt ist, das auf die Schichten des TOGAF-Schichtenmodells abgebildet werden kann.

Wichtiger Hinweis:

Um Genaueres über TOGAF und die einzelnen Schritte der TOGAF ADM zu erfahren, muss ein Account auf der Website der "The Open Group" angelegt werden. Hierzu kann folgender Link genutzt werden: TOGAF-Login

TOGAF-Architekturdomänen und die Ebenen der IVS-Pyramide

TOGAF ist ein umfangreiches Modell und beinhaltet sehr mächtige Konzepte. Insofern besteht eine besondere Fragestellung für die Entwicklung der IVS-Rahmenarchitektur darin, die für IVS-Architektur wirklich relevanten Konzepte von TOGAF erst zu identifizieren und sie dann auf IVS in einer Weise zu übertragen und verständlich zu machen, dass IVS-Experten im Sinne von "Open-IVS" darin einen wirklichen Nutzen sehen, sie wirklich annehmen und sich in Form von IVS-Architektur zu eigen machen (Theorie trifft auf Praxis).

Fokussierung der Experten auf TOGAF- Architekturdomänen

Vor diesem Hintergrund bestand die methodische Herausforderung darin:

• die mit den dargestellten TOGAF-Architekturdomänen verbundenen TOGAF Konzepte, also dessen, worum es strukturell und semantisch bei TOGAF wirklich geht, auf IVS-Architekturdomänen zu übertragen und
• über die Anwendung und Anpassung der TOGAF-ADM diejenigen Ebenen und Unterebenen der TOGAF-Architekturdomänen zu adressieren und für IVS zu interpretieren, die für IVS-Funktionalität und IVS-Verhalten wirklich bedeutsam sind (Qualität vor Quantität).

Abbildung der TOGAF-Architekturdomänen auf die Ebenen der IVS-Pyramide

Natürlich muss klar sein, dass von Los 1 nur die wichtigsten Ebenen/Unterebenen und deren Bereiche adressiert werden können und müssen, eben diejenigen, die für die Funktionalität und das Verhalten von IVS-Diensten bedeutsam sind (Qualität vor Quantität). Bildhaft gesprochen geht es darum, für IVS-Dienste solche Teilbereiche in den TOGAF-Ebenen zu identifizieren, die geeignet sind, allgemeine Gestaltungsziele für IVS-Architekturen (IVS-Referenzarchitekturen, IVS-Architektur realer IVS-Dienste) den allgemeinen TOGAF-Zielen unterzuordnen. IVS-Ziele sind in diesem Sinne spezieller als TOGAF-Ziele. Konformität wäre z.B. gegeben, wenn Merkmale eines IVS-Ziels auch als Merkmale eines TOGAF-Ziels feststellbar sind.

Beziehung zwischen TOGAF und IVS

TOGAF steht insgesamt für eine semantische Struktur, die TOGAF-relevante Konzepte in Beziehung bringt und damit eine Grundordnung für übergreifendes Gestalten von TOGAF-Domänen vermittelt. Durch Gestalten sollen Formen der Zusammenarbeit von IVS-Akteuren in globalen Zusammenhängen verbessert oder gar erst ermöglicht werden. Effizienz und Effektivität sind dabei wesentliche Qualitätsmerkmale in der Ausrichtung gestalterischer Entscheidungen.

IVS als Ganzes ist bisher „unscharf“ definiert. Es müssen also Wege für Interpretationen gefunden werden, auf denen für Dritte nachvollziehbar dargestellt werden kann, wie eine allgemeine TOGAF-Sicht auf TOGAF-Konzepte auf IVS-Konzepte abgebildet oder damit in Beziehung gebracht werden können. Dazu muss umgekehrt auch dargelegt werden, dass die gemeinhin spezielleren IVS-Konzepte eine TOGAF-Relevanz in sich tragen. Mit anderen Worten, es muss verifizierbar werden, dass der IVS-Gestaltungsfokus dem TOGAF-Gestaltungszweck entspricht.

Für die sprachliche Ausstattung der Bestandteile der Terminologie und ihre Darstellung sollte sich auf die Verwendung von – möglichst schon existierenden und bewährten – Standards und den dort angebotenen Konzepten geeinigt werden. Nur damit können subjektive Sachverhalte zumindest in der Darstellung objektiviert werden.

Literaturverzeichnis

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