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Dieses Research Paper befasst sich mit dem Thema der Hochverfügbarkeit von Automatisierungsnetzwerken am Beispiel von PROFINET. Anhand von verschiedenen PROFINET-Topologien soll verdeutlicht werden, durch welche Maßnahmen eine hohe Verfügbarkeit erzielt werden kann. Zuvor wird mithilfe von grundliegenden Berechnungsbeispielen gezeigt, wie sich die Verfügbarkeit eines technischen Systems ermitteln lässt. Anschließend erfolgt für die Betrachtung der Gesamtverfügbarkeit einer PROFINET-Anlage eine genaue Bestimmung der jeweiligen Verfügbarkeitswerte für die einzelnen PROFINET-Geräte. Ein besonderes Augenmerk richtet sich hierbei speziell auf die Verwendung von IO Devices mit redundanten bzw. nicht-redundanten Interfacemodulen. Für das Erzielen einer hohen Verfügbarkeit sind nicht nur PROFINET-Geräte von entscheidender Bedeutung, sondern auch die Stuktur des PROFINET-Netzwerks. Im Zusammenspiel mit den bereits existierenden Redundanzprotokollen, die für die Verwaltung des Datenverkehrs zuständig sind, werden in diesem Bericht mehrere Topologien anhand verschiedener Eigenschaften und Voraussetzungen auf ihre Vor- und Nachteile untersucht und entsprechend ihrer Gesamtverfügbarkeitswerte bewertet. Dieses Research Paper basiert im Wesentlichen auf der Bachelorarbeit von Herrn Sebastian Stelljes an der Hochschule Hannover. Im Nachgang zur Arbeit wurden noch weitere Aspekte untersucht und mit den Inhalten der Bachelorarbeit zu diesem Research Paper zusammengeführt.

Dieses Dokument befasst sich mit der IT-Sicherheit von Produktionsanlagen. Es richtet sich an kleine und mittlere Unternehmen, welche auf der Suche nach einem einfachen Vorgehensmodell für die Sicherstellung der IT-Sicherheit im Produktionsbereich sind. Um Leser für die Notwendigkeit der IT-Sicherheit von Produktionsanlagen zu sensibilisieren, werden in Kapitel 2 Sicherheitsvorfälle dargestellt. Es zeigt sich, dass Cyber-Angriffe auf Produktionsanlagen heute kein Zufall mehr sind, sondern auf einem gezielten Vorgehen beruhen. Danach folgt in Kapitel 3 ein Überblick über die wichtigsten Normen und Empfehlungen zum Themenfeld „IT-Sicherheit in der Produktion“. Kapitel 4 entwickelt an Hand eines Zehn-Punkte-Plans ein Konzept für den Aufbau eines IT-Sicherheitssystems für kleine und mittlere Unternehmen (KMU). Dabei liegt der Schwerpunkt nicht nur auf den technischen, sondern insbesondere auch auf den häufig vernachlässigten organisatorischen Maßnahmen. Abschließend gibt Kapitel 5 einen Ausblick auf künftige Anforderungen und Lösungen im Kontext von Industrie 4.0

Die Studie gibt einen Überblick über Energiemanagementfunktionen und deren Integration in Automatisierungssysteme. Sie besteht aus den folgenden Teilen: 1.) Bestandsaufnahme und Marktübersicht von Energiemanagementsystemen, insbesondere von den an der Studie beteiligten Firmen und zwei weitere Produkte als Referenz. 2.) Anwenderinterviews mit Anwendern aus verschiedenen Schlüsselindustrien der Prozess- und Fertigungsautomatisierung zur Evaluierung künftiger Anforderungen und Erwartungen an ein Energiemanagement insbesondere auch im Hinblick auf die Integration in Automatisierungssysteme. 3.) Bedeutung des Energiemanagements in der Zukunft und daraus abzuleitende Maßnahmen.

Der folgende Beitrag befasst sich mit der IT-Sicherheit von Produktionsanlagen aus Betreibersicht. Hierbei liegt der Fokus auf den organisatorischen Aspekten der IT-Sicherheit. In einer Bestandsaufnahme werden zunächst die Probleme herausgearbeitet, die entstehen, sofern sich eine Organisation im Wesentlichen auf technische Aspekte der IT-Sicherheit konzentriert. Daraus wird die Notwendigkeit organisatorischer Maßnahmen abgeleitet. Eine Betrachtung von Normen und Standards, die sich mit den organisatorischen Aspekten der IT-Sicherheit in der Produktion befassen, liefert das Grundgerüst für die Ableitung eines Maßnahmenplans. Der daraus resultierende 10-Punkte-Plan zur Umsetzung der IT-Sicherheit in der Produktion schließt den Beitrag ab.

Die zunehmenden Anwendungsfälle der vertikalen und horizontalen Vernetzung von Automatisierungssystemen erhöhen gleichzeitig auch die Bedrohungen der IT-Sicherheit der relevanten automatisierten technischen Prozesse. Zukünftige Anlagenstrukturen werden stärker vernetzt und dezentralisiert organisiert sein, oder sogar weltweit mit anderen technischen Systemen über das Internet kommunizieren. Dies erfolgt häufig über standardisierte Kommunikationsprotokolle, im Weiteren Middleware genannt. Daher ist die Bedeutung standardisierter Verfahren und Modelle zur Erleichterung der Sicherheitskonfigurationen der Middleware, die die folgenden Anforderungen erfüllen, von wesentlicher Bedeutung: - Sichere Kommunikation (sichere Middleware) - Authentifizierung und Autorisierung der Kommunikationspartner auch bei stark vernetzten Systemen und Ad-hoc-Verbindungen - Einfache Verwaltung von Sicherheitsmaßnahmen ohne erheblichen Mehraufwand für die Organisation Die bestehende Referenzarchitektur und die Sicherheitsmerkmale der entsprechenden Middleware werden untersucht, um deren Anwendbarkeit in verschiedenen Stufen der Automatisierungspyramide zu ermitteln. Es werden die Sicherheitsmerkmale für eine durchgängig sichere Kommunikation und deren Flexibilität bei der Integration in eine Public Key Infrastruktur (PKI) untersucht. Die bestehenden Zugangskontrollmechanismen und deren Zukunft im Rahmen von Industrie 4.0 werden bewertet. Die Möglichkeiten zur Integration des mit Attributzertifikaten aktivierten Berechtigungsmechanismus im Rahmen von OPC UA werden in diesem Projekt untersucht und als Teil des Demonstrators implementiert. Die Anwendungsrelevanz der entwickelten Lösungen wird gewährleistet, indem die Projektpartner des projektbegleitenden Ausschusses bei der Erstellung und dem Review von Konzepten frühzeitig beteiligt werden.