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Definition „Interoperability“ Was ist Interoperabilität?

| Autor / Redakteur: Egoloizos / Stephan Augsten

Interoperabilität bezeichnet die Eigenschaft eines Systems, mit anderen Systemen kooperieren zu können. Interoperabilität spielt sowohl im Software- als auch im Hardware-Bereich eine Rolle. Ein wichtiges Anwendungsfeld sind Medizingeräte.

Interoperabilität eines Systems bedeutet ganz allgemein, dass die Kompatibilität zu anderen Programmen oder Systemen möglich ist.
Interoperabilität eines Systems bedeutet ganz allgemein, dass die Kompatibilität zu anderen Programmen oder Systemen möglich ist.
(Bild: geralt / Pixabay )

Begrifflich steht das dem Lateinischen entlehnte Wort Interoperabilität für die Fähigkeit der spezifischen Kommunikation und Zusammenarbeit zwischen Systemen. Interoperabilität ist eine Funktionseigenschaft eines Systems oder Programms. Die Schnittstellen des Systems sind offen, sodass die Zusammenarbeit mit anderen Programmen oder Systemen möglich ist. Interoperabilität kann sich auf aktuelle oder künftige Systeme beziehen.

Ziel ist primär die Integration mehrerer Systeme ohne Einschränkungen im Hinblick auf den Zugriff oder die Implementierung. Interoperabilität ist zwischen dabei zwei oder mehr Geräten oder Systemen möglich. Die Funktion schließt die jeweilige Software-Fähigkeit mit ein. Weiterhin lässt die Interoperabilität es zu, die ausgetauschten Informationen über genaue Ausführungen bestimmter Funktionen zu nutzen. Inhalte oder Daten werden hierbei nicht verändert.

Ebenen der Interoperabilität, ihre Aufgaben und Ziele

Grundsätzlich sind hinsichtlich der Schnittstellen der Interoperabilität mehrere Ebenen zu unterscheiden.

  • Die organisatorische Ebene bezieht sich auf übergeordnete, systemübergreifende Prozesse.
  • Auf der semantischen Ebene geht es um das gemeinsame, geteilte Verständnis aller interagierenden Einheiten.
  • Auf der syntaktischen Ebene sind die Informationseinheiten im Datenstrom zu identifizieren.
  • Die strukturelle Ebene betrifft den Datentransfer zwischen den Systemen (von einem beteiligten System zum anderen).

Die unterschiedlichen Ebenen der Interoperabilität sind von spezifischen Zielen, Aufgaben und Standards geprägt. Die Ebenen bedingen einander und sind als Voraussetzungen beziehungsweise Grundlagen voneinander zu begreifen.

Organisatorische Ebene der Interoperabilität

Die organisatorische Ebene bildet den Rahmen für systemweite und systemübergreifende Prozesse. Sie ist auf die Interoperabilität der vorausgehenden Ebenen angewiesen. Auch die Festlegung der Rollen und Berechtigungen im Austausch der Systeme gehört zu den Aufgaben dieser organisatorischen Ebene. Diese Ebene ist von einem geringen Ausmaß an Standards geprägt. Die Ebene zielt darauf auf, verbindliche Workflows sowie Konzepte für Rollen und Berechtigungen zu schaffen, um Prozesse auf einander abzustimmen.

Ein Beispiel ist die organisatorische Interoperabilität in der Medizintechnik, wo ein flächendeckender Zugriff der Ärzte und des medizinischen Personals auf Patientendaten wichtig ist. Auf dieser Ebene werden entsprechende Berechtigungen festgelegt. Dies geschieht im Spannungsfeld von Arbeitseffizienz und Datensicherheit, da beides gewährleistet bleiben sollte.

Semantische Ebene der Interoperabilität

Die semantische Ebene zielt auf ein einheitliches Verständnis der ausgetauschten Daten und Informationen ab. Primäre Ziele und Aufgaben bestehen in der Gewährleistung des gemeinsamen Verständnisses der Informationseinheiten bei allen beteiligten Systemen. Zur Gewährleistung dieses semantischen Verständnisses kommen verschiedene Standards zum Einsatz. Diese umfassen beispielsweise Klassifikationssysteme wie ICD-10 oder ATC, verschiedene Taxonomien oder Nomenklaturen (beispielsweise LOINC).

Ebenso ist die Arbeit mit Wertetabellen kennzeichnend für die Ebene der semantischen Interoperabilität. Nachdem einzelne informatorische Einheiten im Datensatz korrekt identifiziert worden sind, stellt die semantische Ebene sicher, dass Sender sowie Empfänger der Informationseinheiten jeweils dasselbe verstehen. Die semantische Ebene ist eine Voraussetzung der organisatorischen Ebene und setzt die syntaktische Ebene voraus.

Syntaktische Ebene der Interoperabilität

Auf syntaktischer Ebene sind zunächst die einzelnen Informationseinheiten zu identifizieren und zu erkennen. Die Informationseinheiten im ausgetauschten Datenstrom aller beteiligten Systeme sind zu entschlüsseln. Auf dieser Ebene ist die Arbeit mit bestimmten Standards wichtig. Dazu gehören Formate wie XML oder CSV. Für spezielle Anwendungen existieren spezifische Standards, so etwa HL7 in der Medizintechnik.

Auf der rein strukturellen Ebene werden zunächst nur Datenströme aus Bits und Bytes ausgetauscht, die zunächst keine klar erkennbare Bedeutung haben. Sie lassen sich in Abhängigkeit der verwendeten Standards verschiedenartig verstehen und interpretieren. Bei der Entwicklung ist auf der syntaktischen Ebene daher darauf zu achten, dass die ausgetauschten Informationsströme korrekt erkannt werden.

In der Praxis heißt dies, dass beteiligte Systeme oder Geräte die gleiche Sprache sprechen. Voraussetzung ist die Nutzung gemeinsamer Standards. Die syntaktische Interoperabilität setzt die strukturelle Interoperabilität voraus und ist ihrerseits eine Voraussetzung für die semantische Ebene der Interoperabilität.

Strukturelle Ebene der Interoperabilität

Die grundlegende Ebene der Interoperabilität ist die strukturelle. Hier geht es zunächst um die reine Übertragung der Daten von einem beteiligten System auf ein anderes. Ziel dieser Ebene ist es entsprechend, Voraussetzungen für die Gewährleistung des Austauschs zu schaffen. Hier kommen zahlreiche Standards und Protokolle zum Einsatz. Die bekanntesten Übertragungs-Protokolle der strukturellen Ebene sind HTTP, FTP oder TCP/IP.

Diese Datenprotokolle legen fest, wie Geräte (beispielsweise Computer, direkt oder über ein Netzwerk) Datenpakete miteinander austauschen. Auch verschiedene Bus-Systeme gehören zur strukturellen Ebene. Darunter fallen etwa USB und CAN. Serielle und parallele Anschlüsse sind für diese Ebene ebenso zu standardisieren. Die einfachste Form der Datenverbindung zwischen den Geräten ist ein Kabel. Auch hier kommt es auf die Kompatibilität der Anschlüsse (Stecker und Buchsen) an. Strukturelle Interoperabilität ist die elementare technische Voraussetzung für die syntaktische Ebene sowie alle nachgelagerten Ebenen.

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