Interoperabilität

Interoperabilität ist die Eigenschaft eines Produkts oder Systems, mit anderen Produkten oder Systemen zusammenzuarbeiten. ^{[ 1 ]} Ursprünglich wurde der Begriff für Informationstechnologie- oder Systementwicklungsdienstleistungen definiert , um den Informationsaustausch zu ermöglichen. ^{[ 2 ]} Eine breitere Definition berücksichtigt inzwischen soziale, politische und organisatorische Faktoren, die die System-zu-System-Performance beeinflussen. ^{[ 3 ]}

Zu den Arten der Interoperabilität gehören die syntaktische Interoperabilität , bei der zwei Systeme miteinander kommunizieren können, und die domänenübergreifende Interoperabilität , bei der mehrere Organisationen zusammenarbeiten und Informationen austauschen.

Wenn zwei oder mehr Systeme gemeinsame Datenformate und Kommunikationsprotokolle verwenden , können sie miteinander kommunizieren und weisen syntaktische Interoperabilität auf . XML und SQL sind Beispiele für solche gemeinsamen Datenformate und Protokolle. Auch Low-Level-Datenformate tragen zur syntaktischen Interoperabilität bei, indem sie sicherstellen, dass alphabetische Zeichen in allen kommunizierenden Systemen im selben ASCII- oder Unicode- Format gespeichert werden.

Über die Fähigkeit zweier oder mehrerer Computersysteme zum Informationsaustausch hinaus bezeichnet semantische Interoperabilität die Fähigkeit, die ausgetauschten Informationen automatisch sinnvoll und präzise zu interpretieren, um für die Endnutzer beider Systeme nützliche Ergebnisse zu erzielen. Um semantische Interoperabilität zu erreichen, müssen beide Seiten auf ein gemeinsames Referenzmodell für den Informationsaustausch zurückgreifen. Der Inhalt der Informationsaustauschanfragen ist eindeutig definiert: Gesendet wird genau das, was verstanden wird.

Domänenübergreifende Interoperabilität beinhaltet die Zusammenarbeit mehrerer sozialer, organisatorischer, politischer und rechtlicher Akteure für ein gemeinsames Interesse oder den Informationsaustausch. ^{[ 4 ]}

Ein Interoperabilitätsstandard muss folgende Eigenschaften berücksichtigen: ^{[ 5 ]}

• Geschlossener Funktionsumfang (keine Erweiterungen oder Teilmengen): Die Spezifikation muss normativ und klar definiert sein. Der Standard darf keine herstellerspezifischen Erweiterungen oder Teilmengen zulassen. Er muss festlegen, dass eine konforme Implementierung den gesamten Basisstandard und nichts anderes unterstützt. Der Standard kann Teilmengen spezifizieren, muss jedoch herstellerspezifische oder herstellerdefinierte Teilmengen ausschließen. Spätere Versionen eines Standards müssen nicht vollständig abwärtskompatibel sein, Abweichungen werden jedoch präzise spezifiziert.
• Deterministische Ausgabe: Der Standard muss explizite und invariante Anforderungen an die Eingabe-Ausgabe-Zuordnungen definieren. Implementierungsabhängiges Verhalten ist nicht zulässig. Der Standard kann Implementierungen zwar erlauben, Grenzwerte für maximale Größe, Kapazität usw. festzulegen, muss aber einheitliches und konformes Verhalten innerhalb dieser Grenzwerte vorschreiben. Das Standarddokument verwendet im Wesentlichen ausschließlich das Wort „muss“ und „kann“ oder „sollte“ nur in seltenen Fällen (z. B. bei der Fehlerbehandlung, die an ein externes System delegiert werden muss).
• Für Standards, die Echtzeitprozesse regeln, gilt: Vollständige Fehlerbehandlung: Anstatt Fehler der „implementierungsdefinierten“ Logik zu überlassen, muss der Standard genaue Fehlercodes, Zustandsübergänge und Ausweichverhalten vorschreiben, um die Systemstabilität zu gewährleisten.
• Plattform- und Herstellerneutralität: Die Definitionen müssen unabhängig von spezifischen internen Systemarchitekturen, Programmiersprachen oder Betriebsumgebungen bleiben.
• Referenzimplementierung: Die Angabe einer Referenzimplementierung ist zwar nicht zwingend erforderlich, aber üblich. Der Standard kann Maßnahmen zur Behebung von Unklarheiten oder Auslassungen vorsehen, um eine einheitliche Implementierung zu gewährleisten. Der Standard kann eine Testsuite für Konformitätsprüfungen enthalten.

Interoperabilität bedeutet den Austausch zwischen verschiedenen Produkten, ähnlichen Produkten unterschiedlicher Hersteller oder sogar zwischen früheren und zukünftigen Versionen desselben Produkts. Interoperabilität kann nachträglich als spezielle Maßnahme zwischen zwei Produkten entwickelt werden, wobei andere ausgeschlossen werden, indem offene Standards verwendet werden . Wenn ein Hersteller gezwungen ist, sein System an ein dominantes System anzupassen, das nicht auf offenen Standards basiert, handelt es sich um Kompatibilität , nicht um Interoperabilität.

Offene Standards basieren auf einer breit angelegten, beratenden Gruppe, bestehend aus Vertretern von Herstellern, Wissenschaftlern und anderen Interessengruppen. Diese Gruppe diskutiert und erörtert die technischen und wirtschaftlichen Vor- und Nachteile sowie die Machbarkeit eines vorgeschlagenen gemeinsamen Protokolls. Nachdem die Bedenken und Vorbehalte aller Mitglieder ausgeräumt sind, wird das resultierende Dokument als gemeinsamer Standard verabschiedet . Dieses Dokument kann anschließend veröffentlicht werden und wird somit zu einem offenen Standard . Es wird üblicherweise publiziert und ist für alle Interessierten kostenlos oder gegen eine geringe Gebühr ohne weitere Auflagen verfügbar . Verschiedene Hersteller und Einzelpersonen (auch solche, die nicht Teil der ursprünglichen Gruppe waren) können das Standarddokument nutzen, um Produkte zu entwickeln, die das im Standard definierte gemeinsame Protokoll implementieren und somit von Grund auf interoperabel sind . Für Kunden entstehen dadurch weder Nachteile noch Vorteile, wenn sie sich aufgrund standardisierter Merkmale für ein bestimmtes Produkt entscheiden. Die Produkte der Anbieter konkurrieren hinsichtlich der Qualität ihrer Implementierung, der Benutzeroberfläche, der Benutzerfreundlichkeit, der Leistung, des Preises und einer Vielzahl anderer Faktoren, wobei die Daten des Kunden auch dann erhalten bleiben und übertragbar sind, wenn er sich aus geschäftlichen Gründen für ein anderes Konkurrenzprodukt entscheidet.

Obwohl „Offenheit“ eine notwendige, aber keine hinreichende Bedingung für einen Interoperabilitätsstandard ist. Beispielsweise sind die Standardisierungsprozesse für die Programmiersprachen Fortran, C und C++ offen und beinhalten eine breit angelegte Beratungsgruppe. Die daraus resultierenden Standards sind jedoch keine Interoperabilitätsstandards.

Interoperabilität nachträglich kann die Folge einer absoluten Marktbeherrschung eines bestimmten Produkts sein, die gegen geltende Standards verstößt, oder wenn zum Zeitpunkt der Produkteinführung keine wirksamen Standards existierten. Der Hersteller kann dann zukünftige Standards ignorieren und sich jeglichen Standardisierungsprozessen verweigern. Er nutzt seine Quasi-Monopolstellung, um durch seine Marktmacht den De-facto -Standard für sein Produkt zu etablieren. Dies ist unproblematisch, wenn die Implementierung des Produkts offen und unkompliziert ist. Sie kann jedoch auch geschlossen und stark eingeschränkt sein (z. B. durch Patentansprüche). Aufgrund des Netzwerkeffekts ist die Interoperabilität mit einem solchen Produkt für jeden anderen Hersteller entscheidend, um im Markt relevant zu bleiben. Gleichzeitig ist sie schwierig zu erreichen, da eine gleichberechtigte Zusammenarbeit mit dem ursprünglichen Hersteller oft nicht möglich ist, da dieser den neuen Hersteller als potenziellen Konkurrenten und Bedrohung wahrnehmen könnte. Neuere Implementierungen greifen daher häufig auf Clean-Room-Reverse-Engineering zurück , um Interoperabilität zu erreichen, da technische Daten oft nicht verfügbar sind. Die ursprünglichen Anbieter stellen solche technischen Daten möglicherweise Dritten zur Verfügung, oft um den Wettbewerb zu fördern . Diese Daten sind jedoch in der Regel eingeschränkt und nur bedingt nutzbar. Die Verfügbarkeit solcher Daten ist nicht gleichbedeutend mit einem offenen Standard, denn:

1. Die Daten werden vom ursprünglichen Anbieter nach eigenem Ermessen bereitgestellt. Dieser hat ein großes Interesse daran, die effektive Implementierung konkurrierender Lösungen zu verhindern und kann sein Produkt – oft in späteren Versionen – subtil verändern, sodass die Implementierungen der Konkurrenz zwar nahezu, aber nicht vollständig interoperabel sind. Dies führt dazu, dass Kunden sie als unzuverlässig oder qualitativ minderwertig einstufen. Diese Änderungen werden möglicherweise gar nicht oder erst nach einer strategischen Verzögerung an andere Anbieter weitergegeben, wodurch die Marktführerschaft des ursprünglichen Anbieters erhalten bleibt.
2. Die Daten selbst können beispielsweise durch Patente oder Preisgestaltung eingeschränkt sein, was dazu führt, dass alle konkurrierenden Lösungen vom ursprünglichen Anbieter abhängig sind und möglicherweise Einnahmen von den Kunden der Konkurrenten zurück an den ursprünglichen Anbieter fließen. Diese Einnahmen resultieren aus der Marktbeherrschung des Originalprodukts und nicht aus einer ihm innewohnenden Überlegenheit.
3. Selbst wenn der ursprüngliche Anbieter ein echtes Interesse an einem gesunden Wettbewerb hat (um vom entstehenden Innovationsmarkt zu profitieren), kann nachträgliche Interoperabilität oft unerwünscht sein, da viele Fehler oder Eigenheiten direkt auf die technischen Beschränkungen der ursprünglichen Implementierung zurückgeführt werden können. In einem offenen Prozess kann zwar jeder solche Beschränkungen identifizieren und beheben, und die daraus resultierende, sauberere Spezifikation kann von allen Anbietern genutzt werden, doch ist dies nachträglich schwieriger, da Kunden bereits wertvolle Informationen und Prozesse in dem fehlerhaften, aber dominanten Produkt kodiert haben und andere Anbieter gezwungen sind, diese Fehler und Eigenheiten zu replizieren, um die Interoperabilität zu gewährleisten, selbst wenn sie bessere Lösungen entwickeln könnten. Alternativ lässt sich argumentieren, dass auch offene Prozesse durch vergangene Implementierungen und unvollkommene Designs geprägt sind und dass die Macht des dominanten Anbieters, das System einseitig zu korrigieren oder zu verbessern und die Änderungen allen Nutzern aufzuzwingen, Innovationen fördert.
4. Das Fehlen eines offenen Standards kann auch für Kunden problematisch werden, beispielsweise wenn der ursprüngliche Anbieter ein bestimmtes Problem nicht beheben kann, das auf technische Beschränkungen des ursprünglichen Produkts zurückzuführen ist. Der Kunde wünscht die Behebung des Fehlers, doch der Anbieter muss diesen fehlerhaften Zustand beibehalten, selbst bei neueren Versionen desselben Produkts, da dieses Verhalten als faktischer Standard gilt. Viele weitere Kunden müssten die Folgen von Interoperabilitätsproblemen tragen, die durch die Behebung des ursprünglichen Problems und die Einführung des neuen Verhaltens entstehen würden.

Aus der Perspektive des E-Governments bezeichnet Interoperabilität die Fähigkeit grenzüberschreitender Dienste für Bürger, Unternehmen und öffentliche Verwaltungen zur Zusammenarbeit. Der Datenaustausch kann aufgrund von Sprachbarrieren, unterschiedlichen Formatvorgaben, vielfältigen Kategorisierungen und anderen Hindernissen eine Herausforderung darstellen.

Werden Daten unterschiedlich interpretiert, ist die Zusammenarbeit eingeschränkt, dauert länger und ist ineffizient. Möchte beispielsweise ein Bürger von Land A ein Grundstück in Land B erwerben, muss er die korrekten Adressdaten angeben. Diese umfassen in beiden Ländern den vollständigen Namen, die Straße und Hausnummer sowie die Postleitzahl . Die Reihenfolge der Adressangaben kann variieren. Innerhalb derselben Sprache ist die Reihenfolge der Adressdaten kein Problem, bei Sprachbarrieren gestaltet sich dies jedoch schwierig. Verwendet die Sprache ein anderes Schriftsystem, ist es ohne Übersetzungstools nahezu unmöglich.

Interoperabilität wird von Forschern im Kontext des urbanen Hochwasserrisikomanagements genutzt . ^{[ 6 ]} Städte und urbane Gebiete weltweit dehnen sich aus und schaffen so komplexe Räume mit vielfältigen Wechselwirkungen zwischen Umwelt, Infrastruktur und Bevölkerung. Um dieser Komplexität zu begegnen und Wasser in urbanen Gebieten angemessen zu bewirtschaften, ist ein systemübergreifender Ansatz für Wasser- und Hochwasserschutz erforderlich. In diesem Zusammenhang ist Interoperabilität wichtig, um systemübergreifendes Denken zu fördern. Sie wird definiert als: „Die Fähigkeit eines Wassermanagementsystems, Wasser umzuleiten und andere Systeme zu nutzen, um seine Funktionsfähigkeit bei Hochwasserereignissen aufrechtzuerhalten oder zu verbessern.“ ^{[ 7 ]} Durch die Bewertung der komplexen Eigenschaften urbaner Infrastruktursysteme, insbesondere der Interoperabilität zwischen Entwässerungssystemen und anderen urbanen Systemen (z. B. Verkehrsinfrastruktur), kann die Kapazität des Gesamtsystems zur Hochwasserbewirtschaftung erweitert und somit die urbane Hochwasserresilienz verbessert werden. ^{[ 8 ]}

Die NATO definiert Interoperabilität als die Fähigkeit der Streitkräfte zweier oder mehrerer Nationen, im Rahmen der ihnen zugewiesenen Missionen und Aufgaben effektiv zusammenzuarbeiten, Übungen durchzuführen und Einsätze zu absolvieren. Darüber hinaus definiert die NATO Interoperabilität allgemeiner als die Fähigkeit, kohärent, effektiv und effizient zusammenzuarbeiten, um die taktischen, operativen und strategischen Ziele der Alliierten zu erreichen. ^{[ 9 ]}

Auf strategischer Ebene ist Interoperabilität eine Voraussetzung für den Aufbau von Koalitionen. Sie ermöglicht sinnvolle Beiträge der Koalitionspartner. Auf dieser Ebene konzentrieren sich Interoperabilitätsfragen auf die Harmonisierung von Weltanschauungen, Strategien, Doktrinen und Streitkräftestrukturen. Interoperabilität ist ein Element der Bereitschaft einer Koalition, langfristig zusammenzuarbeiten, um gemeinsame Interessen gegen gemeinsame Bedrohungen zu erreichen und zu wahren. Auf operativer und taktischer Ebene greifen strategische und technologische Interoperabilität ineinander, um Verbündete bei der Gestaltung des Umfelds, der Krisenbewältigung und dem Kriegserfolg zu unterstützen. Die Vorteile der Interoperabilität auf operativer und taktischer Ebene ergeben sich im Allgemeinen aus der Austauschbarkeit von Streitkräfteelementen und Einheiten. Technologische Interoperabilität spiegelt die Schnittstellen zwischen Organisationen und Systemen wider. Sie konzentriert sich auf Kommunikation und Computer, umfasst aber auch die technischen Fähigkeiten von Systemen und die daraus resultierende Missionskompatibilität zwischen den Systemen und Daten der Koalitionspartner. Auf technologischer Ebene ergeben sich die Vorteile der Interoperabilität primär aus ihren Auswirkungen auf operative und taktische Ebene im Hinblick auf die Steigerung der Flexibilität. ^{[ 10 ]}

Da Einsatzkräfte in Großschadenssituationen kommunizieren müssen, ist Interoperabilität ein wichtiges Thema für Polizei , Feuerwehr , Rettungsdienste und andere Behörden des öffentlichen Gesundheitswesens und der öffentlichen Sicherheit. Sie war in den letzten zwölf Jahren ein bedeutender Investitions- und Forschungsbereich. ^{[ 11 ] [ 12 ]} Weitgehend unterschiedliche und inkompatible Hardware behindert den Informationsaustausch zwischen den Behörden. ^{[ 13 ]} Die Informationssysteme der Behörden, wie z. B. computergestützte Einsatzleitsysteme und Dokumentenverwaltungssysteme, funktionierten weitgehend isoliert, in sogenannten Informationsinseln . Behörden versuchten, diese Isolation mit ineffizienten Notlösungen zu überbrücken, während große Behörden begannen, eingeschränkt interoperable Systeme einzuführen. Diese Ansätze waren unzureichend, und in den USA wurde der Mangel an Interoperabilität im Bereich der öffentlichen Sicherheit während der Anschläge vom 11. September ^{[ 14 ]} auf das Pentagon und das World Trade Center deutlich. Weitere Belege für mangelnde Interoperabilität traten zutage, als die Behörden die Folgen des Hurrikans Katrina bewältigten .

Im Gegensatz zum nationalen Gesamtbild haben einige Bundesstaaten, darunter Utah, bereits große Fortschritte erzielt. Die Utah Highway Patrol und andere Behörden in Utah haben ein landesweites Netzwerk zum Datenaustausch geschaffen . ^{[ 15 ]}

Der US-Bundesstaat Virginia zählt zu den führenden Bundesstaaten der USA im Bereich der Interoperabilität. Der Interoperabilitätskoordinator nutzt eine regionale Struktur, um Fördermittel im gesamten Bundesstaat besser zu verteilen und so allen Regionen die Möglichkeit zu geben, die Kommunikationsinteroperabilität zu verbessern. Virginias strategischer Kommunikationsplan wird jährlich aktualisiert und um neue Initiativen für den Bundesstaat ergänzt. Alle Projekte und Maßnahmen orientieren sich an diesem Plan, der wiederum mit dem Nationalen Notfallkommunikationsplan des US-Heimatschutzministeriums (Office of Emergency Communications) abgestimmt ist.

Der Staat Washington strebt eine landesweite Verbesserung der Interoperabilität an. Das 2003 vom Parlament eingerichtete Exekutivkomitee für Interoperabilität (State Interoperability Executive Committee , SIEC) ^{[ 16 ]} unterstützt Einsatzkräfte (Polizei, Feuerwehr, Sheriff, Rettungsdienst, Gefahrgutrettung usw.) auf allen Regierungsebenen (Stadt, Landkreis, Bundesstaat, Stamm, Bund) bei der Definition von Interoperabilität für ihre jeweilige Region. Washington ist sich bewusst, dass die Zusammenarbeit bei der Systementwicklung für drahtlose Funksysteme es Einsatzkräften ermöglicht, zusätzliche Dienste effizient bereitzustellen, die Interoperabilität zu erhöhen und langfristig Kosten zu senken. Diese Arbeit rettet Leben von Einsatzkräften und der Bevölkerung.

Die US-Regierung bemüht sich, die mangelnde Interoperabilität der Systeme für die öffentliche Sicherheit im Land zu beheben. Das Büro für Interoperabilität und Kompatibilität (OIC) des Heimatschutzministeriums verfolgt die Programme SAFECOM ^{[ 17 ]} , CADIP und Projekt 25 , die Behörden bei der Integration ihrer Einsatzleitsysteme und anderer IT-Systeme unterstützen sollen.

Das OIC startete CADIP im August 2007. Im Rahmen dieses Projekts arbeitet das OIC mit Behörden an verschiedenen Standorten, darunter im Silicon Valley , zusammen . Das Programm nutzt Fallstudien, um Best Practices und Herausforderungen bei der Vernetzung von CAD-Systemen über Zuständigkeitsgrenzen hinweg zu ermitteln. Die gewonnenen Erkenntnisse liefern die Werkzeuge und Ressourcen, mit denen Sicherheitsbehörden interoperable CAD-Systeme aufbauen und über lokale, bundesstaatliche und nationale Grenzen hinweg kommunizieren können.

Governance-Institutionen können die Interoperabilität durch ihre legislativen und exekutiven Befugnisse verbessern. So schlug die Europäische Kommission 2021 nach der Beauftragung zweier Folgenabschätzungen und einer Technologieanalyse die Standardisierung von USB-C -Ladegeräten für Mobiltelefone vor . Dies könnte die Interoperabilität erhöhen und gleichzeitig die Konvergenz und den Komfort für Verbraucher verbessern, während Ressourcenbedarf, Redundanz und Elektroschrott reduziert würden . ^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]}

Umgekehrt wurde staatlich verordnete Interoperabilität stark kritisiert, da sie zur Entstehung von Monopolen führe, die zu groß seien, um zu scheitern . Beispielsweise wurde die Umsetzung der 1975 von der US-amerikanischen Börsenaufsichtsbehörde (SEC) vorgenommenen Änderungen des Securities Exchange Act von 1934 , die die Interoperabilität gewährleisten sollten, dafür verantwortlich gemacht, dass alle regionalen Clearingstellen und Verwahrstellen in den USA vom Markt verschwunden sind. Infolgedessen ist die National Securities Clearing Corporation die einzige Clearingstelle, die Depository Trust Company die einzige Verwahrstelle, und deren Muttergesellschaft, die Depository Trust & Clearing Corporation , verfügt über enorme Marktmacht im Bereich des zentralen Gegenparteien-Clearings in den USA. Im Gegensatz dazu hat die US-Bundesregierung nicht versucht, die Interoperabilität von Kreditkarten vorzuschreiben oder zu regulieren . Dies ermöglichte es Kreditkartennetzwerken, Interoperabilität auf natürliche Weise zu entwickeln (in dem Sinne, dass fast jedes Zahlungsterminal fast jede Kreditkarte automatisch akzeptieren kann), sodass Visa Inc. nicht als letztes Kreditkartennetzwerk übrig blieb. ^{[ 21 ]}

Desktop-Interoperabilität ist ein Teilbereich der Software-Interoperabilität. Anfänglich lag der Fokus der Interoperabilität auf der Integration von Webanwendungen untereinander. Im Laufe der Zeit wurden Open-System-Container entwickelt, um eine virtuelle Desktop-Umgebung zu schaffen, in der diese Anwendungen registriert werden und anschließend über einfache Publish-Subscribe-Muster miteinander kommunizieren konnten . Auch rudimentäre UI-Funktionen wurden unterstützt, die es ermöglichten, Fenster zu gruppieren. Heute hat sich die Desktop-Interoperabilität zu umfassenden Plattformen entwickelt, die neben Container-Unterstützung und dem grundlegenden Austausch zwischen Webanwendungen auch native Unterstützung für andere Anwendungstypen und ein fortschrittliches Fenstermanagement bieten. Die neuesten Interoperabilitätsplattformen umfassen zudem Anwendungsdienste wie universelle Suche, Benachrichtigungen, Benutzerberechtigungen und -einstellungen, Konnektoren für Drittanbieteranwendungen sowie Sprachadapter für Eigenentwicklungen.

Suchinteroperabilität bezeichnet die Fähigkeit, zwei oder mehr Informationssammlungen mit einer einzigen Suchanfrage zu durchsuchen. ^{[ 22 ]}

Insbesondere im Bereich der webbasierten Suche liegt die Herausforderung der Interoperabilität darin begründet, dass sich Entwickler von Webressourcen in der Regel kaum oder gar nicht mit dem Informationsaustausch zwischen Webressourcen auseinandersetzen müssen. Die Technologie der föderierten Suche , die keine Formatvorgaben an den Dateninhaber stellt, hat sich als Lösung für die Herausforderungen der Suchinteroperabilität etabliert. Darüber hinaus tragen Standards wie das Open Archives Initiative Protocol for Metadata Harvesting (OAI-PAMP) , das Resource Description Framework (RDF ) und SPARQL zur Lösung des Problems der Suchinteroperabilität im Zusammenhang mit Webressourcen bei. Diese Standards behandeln auch weitergehende Aspekte der Interoperabilität, wie beispielsweise Data-Mining.

Im Softwarebereich bezeichnet der Begriff Interoperabilität die Fähigkeit verschiedener Programme, Daten über gemeinsame Austauschformate auszutauschen, dieselben Dateiformate zu lesen und zu schreiben sowie dieselben Kommunikationsprotokolle zu verwenden . ^{[ a ]} Fehlende Interoperabilität kann auf mangelnde Standardisierung während der Programmentwicklung zurückzuführen sein. Tatsächlich ist Interoperabilität in nicht standardisierten Bereichen der Informatik keine Selbstverständlichkeit. ^{[ 23 ]}

Gemäß ISO/IEC 2382-01, Informationstechnisches Vokabular, Grundlegende Begriffe , wird Interoperabilität wie folgt definiert: „Die Fähigkeit, zwischen verschiedenen Funktionseinheiten so zu kommunizieren, Programme auszuführen oder Daten auszutauschen, dass der Benutzer nur geringe oder gar keine Kenntnisse über die spezifischen Eigenschaften dieser Einheiten benötigt.“ ^{[ 24 ] [ b ]}

Standardisierungsorganisationen stellen offene, öffentliche Softwarespezifikationen bereit, um Interoperabilität zu fördern; Beispiele hierfür sind die Organisation Oasis-Open und buildingSMART (ehemals International Alliance for Interoperability). Ein weiteres Beispiel für eine neutrale Instanz sind die RFC- Dokumente der Internet Engineering Task Force (IETF).

Die Open Service for Lifecycle Collaboration- Community ^{[ 25 ]} arbeitet an der Entwicklung eines gemeinsamen Standards, damit Softwaretools Daten wie Fehler, Aufgaben, Anforderungen usw. austauschen können. Das Endziel ist die Einigung auf einen offenen Standard für die Interoperabilität von Open-Source- Anwendungslebenszyklusmanagement- Tools. ^{[ 26 ]}

Java ist ein Beispiel für eine interoperable Programmiersprache, die es ermöglicht, Programme einmal zu schreiben und sie überall mit einer Java Virtual Machine (JVM) auszuführen . Solange ein Java-Programm keine systemspezifischen Funktionen nutzt, ist es mit allen Systemen kompatibel, die über eine JVM verfügen. Anwendungen bleiben kompatibel, da die zugrunde liegenden Sprachschnittstellen trotz unterschiedlicher Implementierungen identisch sind. ^{[ 27 ]}

Software-Interoperabilität wird durch fünf miteinander verbundene Wege erreicht:

1. Produkttests

   Produkte, die nach einem gemeinsamen Standard oder einem Teilprofil davon gefertigt werden, hängen von der Klarheit der Standards ab. Es können jedoch Abweichungen in der Implementierung auftreten, die durch System- oder Komponententests möglicherweise nicht aufgedeckt werden. Daher müssen Systeme formal in einem Produktionsszenario – so wie sie letztendlich implementiert werden – getestet werden, um sicherzustellen, dass sie tatsächlich wie beworben miteinander kommunizieren, d. h. interoperabel sind. Interoperabilitätstests unterscheiden sich von konformitätsbasierten Produkttests, da die Einhaltung eines Standards nicht zwangsläufig Interoperabilität mit einem anderen, ebenfalls auf Konformität getesteten Produkt gewährleistet.

2. Produktentwicklung

   Implementiert den gemeinsamen Standard oder ein Teilprofil davon, wie er von der Branche und den Community-Partnerschaften definiert wurde, mit der spezifischen Absicht, Interoperabilität mit anderen Software-Implementierungen zu erreichen, die ebenfalls demselben Standard oder Teilprofil davon folgen.

3. Partnerschaft zwischen Industrie und Gemeinde

   Branchen- und Gemeinschaftspartnerschaften, sowohl national als auch international, fördern Standardisierungsarbeitsgruppen mit dem Ziel, einen gemeinsamen Standard zu definieren, der die Kommunikation zwischen Softwaresystemen für einen festgelegten Zweck ermöglicht. Gelegentlich spezifiziert eine Branche oder Gemeinschaft einen bestehenden Standard einer anderen Organisation, um die Auswahlmöglichkeiten zu reduzieren und so die Interoperabilität für Implementierungen zu verbessern.

4. Gemeinsame Technologie und geistiges Eigentum

   Die Verwendung einer gemeinsamen Technologie oder eines gemeinsamen geistigen Eigentums kann die Interoperabilität beschleunigen und vereinfachen, indem die Variabilität zwischen Komponenten aus verschiedenen, separat entwickelten Softwareprodukten reduziert und somit deren Kommunikation erleichtert wird. Dieses Verfahren erzielt ähnliche technische Ergebnisse wie die Verwendung eines gemeinsamen Produkts eines Herstellers zur Gewährleistung von Interoperabilität. Die gemeinsame Technologie kann durch Drittanbieterbibliotheken oder Open-Source-Entwicklungen bereitgestellt werden.

5. Standardimplementierung

   Für die Interoperabilität von Software ist eine gemeinsame Übereinkunft erforderlich, die normalerweise durch einen Branchen-, nationalen oder internationalen Standard erzielt wird .

Jeder dieser Faktoren spielt eine wichtige Rolle bei der Reduzierung der Variabilität in der Interkommunikationssoftware und der Verbesserung eines gemeinsamen Verständnisses des zu erreichenden Endziels.

Interoperabilität wird oft als Expertenthema betrachtet, und ihre Auswirkungen auf den Alltag werden mitunter unterschätzt. Der Wettbewerbsfall der Europäischen Kommission gegen Microsoft verdeutlicht, wie Interoperabilität wichtige Fragen der Machtverhältnisse berührt. Im Jahr 2004 stellte die Europäische Kommission fest, dass Microsoft seine Marktmacht missbraucht hatte, indem es die Interoperabilität zwischen Windows-Arbeitsgruppenservern und Nicht-Microsoft-Arbeitsgruppenservern bewusst einschränkte. Dadurch konnte Microsoft seine dominante Marktstellung bei Betriebssystemen für Arbeitsgruppenserver, dem Herzstück von Unternehmensnetzwerken, sichern. Microsoft wurde angewiesen, eine vollständige und korrekte Schnittstellendokumentation offenzulegen, die es konkurrierenden Anbietern ermöglichen sollte, unter gleichen Bedingungen zu konkurrieren ( Interoperabilitätsmaßnahme ).

Interoperabilität spielte auch in der Softwarepatentdebatte im Europäischen Parlament (Juni–Juli 2005) eine Rolle. Kritiker argumentieren, dass Kunden aufgrund der RAND-Bedingungen (angemessene und nichtdiskriminierende Lizenzierung) für die zur Interoperabilität erforderlichen Patente doppelt Lizenzgebühren zahlen müssten: einmal für das Produkt und gegebenenfalls einmal für das patentgeschützte Programm, das das Produkt verwendet.

Interoperabilität ist oft eher eine organisatorische Angelegenheit. Sie kann erhebliche Auswirkungen auf die betroffenen Organisationen haben und Fragen der Datenhoheit (Wollen die Mitarbeiter ihre Daten teilen? Oder arbeiten sie mit Datensilos ?), der Arbeitsbeziehungen (Sind die Mitarbeiter bereit, Schulungen zu absolvieren?) und der Benutzerfreundlichkeit aufwerfen. In diesem Zusammenhang ist die Bezeichnung „ Interoperabilität von Geschäftsprozessen“ treffender .

Interoperabilität kann erhebliche wirtschaftliche Folgen haben; so schätzte eine Studie beispielsweise die Kosten unzureichender Interoperabilität in der US-amerikanischen Infrastrukturbranche auf 15,8 Milliarden US-Dollar pro Jahr. ^{[ 33 ]} Sind die Produkte von Wettbewerbern nicht interoperabel (etwa aufgrund von Patenten , Geschäftsgeheimnissen oder mangelnder Koordination ), kann dies zu einem Monopol oder Marktversagen führen . Daher ist es ratsam, dass Nutzergemeinschaften oder Regierungen Maßnahmen ergreifen, um die Interoperabilität in verschiedenen Situationen zu fördern. Mindestens 30 internationale Organisationen und Länder haben Initiativen für ein auf E-Government basierendes Interoperabilitätsframework namens e-GIF implementiert, während in den USA die NIEM- Initiative existiert . ^{[ 34 ]}

Die Notwendigkeit der Plug-and-Play- Interoperabilität – die Fähigkeit, ein medizinisches Gerät aus der Verpackung zu nehmen und es problemlos mit anderen Geräten zu verwenden – hat sowohl bei Gesundheitsdienstleistern als auch in der Industrie große Aufmerksamkeit erregt. ^{[ 35 ]}

Immer häufiger verfügen Medizinprodukte wie Inkubatoren und Bildgebungssysteme über Software, die sich direkt am Behandlungsort und in elektronische Systeme wie elektronische Patientenakten integrieren lässt. Auf der Jahrestagung der Regulatory Affairs Professionals Society (RAPS) 2016 hielten Experten wie Angela N. Johnson von GE Healthcare und Jeff Shuren von der US-amerikanischen Arzneimittelbehörde FDA praxisorientierte Seminare darüber ab, wie Unternehmen, die neue Medizinprodukte entwickeln, und Krankenhäuser, die diese einsetzen, effektiver zusammenarbeiten können, um interoperable Softwaresysteme zu implementieren. ^{[ 36 ]}

Die Interoperabilität von Eisenbahnen hängt von der Einhaltung von Normen für Spurweite , Kupplungen , Bremsen , Signaltechnik , Lichtraumprofil und Bauwerkslichtweite ab , um nur einige Parameter zu nennen. Im Personenverkehr können auch unterschiedliche Normen für die Höhe und Breite der Bahnsteige die Interoperabilität beeinflussen. ^{[ 37 ]}

Die Güter- und Fernverkehrsbahnen Nordamerikas sind weitgehend interoperabel, die Systeme in Europa, Asien, Afrika, Mittel- und Südamerika sowie Australien hingegen deutlich weniger. Die größte Herausforderung (zu vertretbaren Kosten) stellt die Inkompatibilität der Spurweite dar, obwohl variable Spurweitensysteme für Schienenfahrzeuge eingesetzt werden können. ^{[ 38 ] [ 39 ]}

Im Bereich der Telekommunikation kann der Begriff wie folgt definiert werden:

1. Die Fähigkeit, Dienste für andere Systeme bereitzustellen und von diesen zu empfangen sowie die ausgetauschten Dienste so zu nutzen, dass sie effektiv zusammenarbeiten können. Die ITU-T stellt Standards für die internationale Telekommunikation bereit.
2. Interoperabilität ist der Zustand, der bei Kommunikationselektroniksystemen oder -geräten erreicht ist, wenn Informationen oder Dienste direkt und zufriedenstellend zwischen ihnen oder ihren Nutzern ausgetauscht werden können. Der Grad der Interoperabilität sollte für jeden Anwendungsfall individuell definiert werden. ^{[ 40 ] [ 41 ]}

Im Zweiwegfunk setzt sich die Interoperabilität aus drei Dimensionen zusammen:

• kompatible Kommunikationswege (kompatible Frequenzen, Geräte und Signalisierung),
• Funknetzabdeckung oder ausreichende Signalstärke und;
• skalierbare Kapazität.

Viele Organisationen widmen sich der Interoperabilität. Einige konzentrieren sich auf E-Government, E-Business oder den Datenaustausch im Allgemeinen.

International fördert das Network Centric Operations Industry Consortium die globale Interoperabilität über Grenzen, Sprachbarrieren und technische Hürden hinweg. Im Bereich der gebauten Umwelt wurde die International Alliance for Interoperability 1994 gegründet und 2005 in buildingSMART umbenannt. ^{[ 42 ]}

In Europa veröffentlicht die Europäische Kommission im Rahmen ihres IDABC- Programms den Europäischen Interoperabilitätsrahmen . IDABC wurde vom Programm „ Interoperabilitätslösungen für europäische öffentliche Verwaltungen “ (ISA) abgelöst. Zudem wurde das Semantic Interoperability Centre Europe (SEMIC.EU) ins Leben gerufen. Der Europäische Grundstücksinformationsdienst (EULIS) ^{[ 43 ]} wurde 2006 als Konsortium europäischer nationaler Grundbuchämter gegründet. Ziel des Dienstes ist die Einrichtung eines zentralen Portals, über das Kunden Zugang zu Informationen über einzelne Grundstücke, über Grundstücks- und Immobilienregistrierungsdienste sowie über das zugehörige rechtliche Umfeld erhalten. ^{[ 44 ]}

Der Europäische Interoperabilitätsrahmen (EIF) berücksichtigt vier Arten von Interoperabilität: rechtliche Interoperabilität, organisatorische Interoperabilität, semantische Interoperabilität und technische Interoperabilität. ^{[ 45 ]}

Im Europäischen Forschungscluster für das Internet der Dinge (IERC) und den Best Practices für semantische IoT-Interoperabilität werden vier Arten von Interoperabilität unterschieden: syntaktische Interoperabilität, technische Interoperabilität, semantische Interoperabilität und organisatorische Interoperabilität. ^{[ 46 ]}

In den Vereinigten Staaten schuf die Initiative „Component Organization and Registration Environment“ (CORE.GOV) der General Services Administration Anfang der 2000er-Jahre eine Kollaborationsplattform für die Entwicklung, den Austausch, die Registrierung und die Wiederverwendung von Komponenten. ^{[ 47 ]} Eine verwandte Initiative ist das laufende Projekt „National Information Exchange Model“ (NIEM) und dessen Komponenten-Repository. ^{[ 48 ]} Das National Institute of Standards and Technology (NIST) ist die Behörde für Messnormen.

• „Wann und wie Interoperabilität Innovationen vorantreibt“, von Urs Gasser und John Palfrey
• GIC – Das Griechische Interoperabilitätszentrum: Eine Forschungsinfrastruktur für Interoperabilität in den Bereichen E-Government und E-Business in Südosteuropa und dem Mittelmeerraum
• Simulation Interoperability Standards Organization (SISO)