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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.
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
This document concerns IT security in production facilities. It is intended for small and medium-sized enterprises that are looking for a simple procedural model for ensuring IT security in production areas.
In order to raise readers’ awareness of IT security in production facilities, security incidents are presented in section 2. It is clear that cyber attacks on production facilities in this day and age are not random, but are instead based on a targeted process.
An overview of the most important standards and recommendations on the topic of “IT security in production” then follows in section 3.
Section 4 develops a concept for setting up an IT security system for small and medium-sized enterprises (SMEs) on the basis of a ten-point plan. The focus is not only on technical measures, but also in particular on the most frequently neglected organizational measures.
Section 5 then describes the outlook for future requirements and solutions in the context of Industry 4.0.
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.
Bei der Integration technischer Energiemanagementsysteme (tEnMS) in Automatisierungsanlagen fällt ein hoher Engineering-Aufwand an, besonders für die Steuerungsprogrammierung. Dieser Engineering-Aufwand ist für industrielle Anwender der Hauptgrund, integrierte tEnMS nicht einzusetzen. Im Rahmen des Forschungsprojektes „Integriertes Anlagenengineering zur Erhöhung der Energieeffizienz (IAE4)“ (Förderkennzeichen: ZN2948; Forschungsprofessur des Landes Niedersachsen/Volkswagenstiftung) wurde untersucht, wie sich dieser Engineering-Aufwand reduzieren lässt. Hierzu wurde ein Software-Werkzeug entwickelt, das die benötigten Steuerungsprogramme automatisch aus Engineering-Daten und Gerätebeschreibungsdateien generiert. Dieser Beitrag stellt die Ergebnisse des IAE4-Projektes vor.
Das Thema Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) ist noch immer ein wesentlicher Aspekt bei der Planung, bei der Installation und beim Betrieb von Automatisierungssystemen. Kommunikationsnetzwerke wie zum Beispiel PROFIBUS und PROFINET sind als robuste und zuverlässige Übertragungssysteme bekannt. Dennoch ist für deren Funktion die Beachtung einiger grundlegender Prinzipien wichtig, um einen störungsfreien Betrieb über ein langes Anlagenleben zu gewährleisten. Der Beitrag beschreibt zunächst einige Grundlagen der EMV. Basierend auf diesen Grundlagen werden dann sechs Handlungsempfehlungen abgeleitet, die bei der Planung eines Automatisierungssystems für den Einsatz in der Fertigungsindustrie zu beachten sind. Abschließend wird ein Ausblick auf die weiterführenden Arbeiten für Anlagen der Prozessindustrie gegeben.
Dieser Beitrag adressiert einleitend die aktuelle Bedrohungslage aus Sicht der Industrie mit einem Fokus auf das Feld und die Feldgeräte. Zentral wird dann die Frage behandelt, welchen Beitrag Feldgeräte im Kontext von hoch vernetzten Produktionsanlagen für die künftige IT-Sicherheit leisten können und müssen. Unter anderem werden auf Basis der bestehenden Standards wie IEC 62443-4-1, IEC 62443-4-2 oder der VDI 2182-1 und VDI 2182-4 ausgewählte Methoden und Maßnahmen am Beispiel eines Durchflussmessgerätes vorgestellt, die zur künftigen Absicherung von Feldgeräten notwendig sind.
Organisation der ITSicherheit in der Produktion : in zehn Schritten zur sicheren Produktionsanlage
(2018)
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.
Das Projekt SEC_PRO verfolgte die Möglichkeit der Erarbeitung einer neuartigen IT-Sicherheitslösung für Automatisierungssysteme. Die Ermittlung des Stands der Technik zeigte, dass die IT-Sicherheit in der Automatisierungstechnik von Lösungen der Standard-IT in Büronetzwerken geprägt ist, ohne auf spezielle Anforderungen der Automatisierungstechnik einzugehen. Eine Anforderungsanalyse erbrachte, dass IT-Sicherheitslösungen benötigt werden, die sich mit dem zunehmenden Vernetzungsgrad von Automatisierungssystemen in Einklang bringen lassen. Dazu ist eine IT-Sicherheitsschicht für das PROFINET-Protokoll konzipiert und implementiert worden, die einen integrierten Schutz der Kommunikation und der Komponenten selbst ermöglicht. Dabei kommen gezielt Security Token Technologien zum Einsatz. Eine Evaluierung der kryptografischen Funktionen zeigte, dass deren Verwendung unter gewissen Voraussetzungen möglich ist. Mit Hilfe eines Demonstrators ist konnte die Echtzeitfähigkeit der IT-Sicherheitsschicht validiert und dessen Schutzwirkung nachgewiesen werden. SEC_PRO kann als Ausgangspunkt für weitere Vorhaben bezüglich integrierter IT-Sicherheitsmaßnahmen gesehen werden, die auf eine Anwendung der Kryptografie in der Automatisierungstechnik abzielen.
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.
