Das LOEWE-Projekt Software-Factory 4.0 (SF4.0) ist ein 4-Jahres-Projekt, das vom Bundesland Hessen gefördert wird. SF4.0 befasst sich mit der Anpassung von veralteter Software aufgrund veränderter Anforderungen und technischer Fortschritte. Das Projekt strebt an, diese Anpassung automatisiert durchzuführen. Dabei stehen drei Themen im Vordergrund: Flexiblere Softwaresysteme im Kontext des Anwendungsbereichs "Industrie 4.0", die Parallelisierung bestehender Software im Kontext des "High Performance Computing" (HPC) und die Vereinfachung des Re-Engineering in beiden Bereichen.

Software-basierte Systeme spielen bereits heute eine zentrale Rolle in der industriellen Produktion,
für die Zuverlässigkeit von Transportsystemen und bei der Nutzung von Informationen und Diensten.
Die korrekte Funktionsweise, Effizienz und Sicherheit von Software sind kritische Faktoren, von denen
jeder einzelne den Unterschied zwischen finanziellem Gewinn und Verlust ausmachen kann, oft sogar
zwischen Leben und Tod. Die rechtzeitige Verfügbarkeit von Software in
geeigneter Qualität ist ein entscheidender Erfolgsfaktor für Unternehmen und Wirtschaftsräume sowie
eine Notwendigkeit für das Funktionieren des Zusammenlebens in modernen Gesellschaften.
Paradigmenwechsel in der industriellen Produktion (Industrie 4.0) und in der elektronischen Verarbeitung
von Informationen (Big Data) sind nur dann realisierbar, wenn sie durch die Entwicklung geeigneter
Softwaresysteme unterstützt werden. Auch der rasante technologische Fortschritt, durch den beständig
neue Hardware- und Middleware-Plattformen realisiert werden, wird erst durch die Entwicklung von
Software wirksam, die mit diesen Plattformen technisch kompatibel ist und deren Vorteile möglichst gut
ausnutzt. Der dringende Bedarf an einer besseren Unterstützung der Entwicklung von Software für
Innovationsfelder ist erkannt, sowohl auf internationaler als auch auf nationaler Ebene. Beispielsweise
sollen im Bereich des High-Performance Computing (HPC) produktivere Programmiermodelle und
domänenspezifische Sprachen dazu beitragen, die Software-Entwicklung zu erleichtern, und im Bereich
Industrie 4.0 Ansätze zur Anforderungsdefinition und Einführung von Variabilität für den Einsatz in
der Automatisierungs- und Produktionstechnik konzeptionellüberdacht und weiterentwickelt werden.
Der LOEWE-Schwerpunkt Software-Factory 4.0 verfolgt einen zur Neuentwicklung von Software
komplementären Ansatz. Durch die gezielte und weitgehend automatisierte Anpassung existierender
Software an neue Anforderungen und veränderte technische Rahmenbedingungen soll eine schnellere
Verfügbarkeit geeigneter Software möglich werden. Durch Reengineering ergeben sich Chancen für
Kostensenkungen, außerdem kann in Programmen implizit vorhandenes Know-How der ursprünglichen
Entwickler weitgehend erhalten werden, auch wenn dieses nicht präzise dokumentiert wurde. Die
Granularität von Software-Anpassungen soll flexibel wählbar sein, wodurch ein kontrollierter Umgang
mit Risiken möglich wird, die beim Austausch von Softwaresystemen immer latent vorhanden sind.
Im Rahmen des LOEWE-Schwerpunkts Software-Factory 4.0 werden innovative Konzepte, Methoden
und Werkzeuge entstehen, die ein gezieltes und weitgehend automatisiertes Reengineering von Software
unterstützen. Drei Ziele werden im Fokus der Forschung stehen: die Flexibilisierung spezialisierter
Softwaresysteme im Anwendungsfeld Industrie 4.0, die Parallelisierung existierender Software im
Anwendungsfeld HPC und die Vereinfachung des Reengineerings in beiden Anwendungsfeldern.
Mit dem Lichtenbergrechner (für den Bereich HPC) und den Lernfabriken (für den Bereich Industrie
4.0) bieten sich an der TU Darmstadt ideale technische Voraussetzungen für das beantragte
Vorhaben. Über das Hessische Kompetenzzentrum für Hochleistungsrechnen (HKHLR)2 werden HPC-Anwender
aus ganz Hessen von den Ergebnissen profitieren können. Als Katalysator ermöglicht der
LOEWE-Schwerpunkt Verbundprojekte in der Grundlagenforschung und eröffnet Chancen für den
Forschungstransfer, beispielsweise über das Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum (MiT 4.0).

Das Ziel dieses Teilprojekts ist die Entwicklung von Methoden und Werkzeugen zur Durchführung und Absicherung von Softwareanpassungen an die Spezifika verschiedener Zielplattformen in den Anwendungsclustern HPC und Industrie 4.0. Im Fokus steht dabei die Erzeugung von Adaptionsvorschlägen sowie die testbasierte Absicherung von Software-Adaptionen (siehe Abbildung unten). Im Bereich HPC liegt der Schwerpunkt auf der Identifikation ineffizienter Programmteile und der Erzeugung plattformspezifischer Optimierungsvorschläge, bei Industrie 4.0 auf der Absicherung exemplarischer Plattformänderungen für einschlägige Szenarien. In jedem Fall ist sicherzustellen, dass die bisherige Funktionalität erhalten bleibt. Wissenschaftliche Herausforderungen sind die Identifikation wiederkehrender, plattformspezifischer Anti-Patterns, die Ableitung komplexer Refaktorisierungen aus dynamischen Analysen, die Definition neuer, plattformspezifischer Testüberdeckungskriterien sowie die Entwicklung von automatisierten Verfahren zur Generierung von Suiten für absichernde Regressionstests.

Weitere Informationen sind auf der Offziellen Projekt-Webseite des Teilprojekts D zu finden.