Industrie 4.0 - Safety und Security - Mit Sicherheit gut vernetzt Branchentreff der Berliner und Brandenburger Wissenschaft und Industrie

von: Carsten Pinnow, Stephan Schäfer

Beuth Verlag GmbH, 2017

ISBN: 9783410264071

Sprache: Deutsch

298 Seiten, Download: 8904 KB

Format: PDF, auch als Online-Lesen

geeignet für:

Typ: A (einfacher Zugriff)

eBook anfordern

▸

Mehr zum Inhalt

Industrie 4.0 - Safety und Security - Mit Sicherheit gut vernetzt Branchentreff der Berliner und Brandenburger Wissenschaft und Industrie

	Volltextsuche	1
	Industrie 4.0 – Safety und Security – Mit Sicherheit gut vernetzt	1
	Impressum / Copyright	5
	Inhalt	6
	EchoRing™ – Wireless Safety durch Massive Kooperation	16
	1 Einführung	16
	2 Kommunikation über den kabellosen Kanal	18
	2.1 Gründe für Übertragungsfehler	18
	2.2 Maßnahmen gegen Übertragungsfehler	19
	3 Kooperation verschiedener Knoten eines kabellosen Systems	20
	3.1 Kooperation durch Relaying	21
	3.2 Massive Kooperation	23
	4 EchoRing™ – ein auf massiver Kooperation basierendes Kabellossystem	23
	4.1 Massive Kooperation durch instantane Relay-Wahl	24
	4.2 Die Performance von EchoRing™ im Vergleich mit anderen Systemen	25
	5 Zusammenfassung und Ausblick	26
	6 Autoren	27
	7 Quellen	27
	Sichere Drahtlos-Handbediengeräte	29
	1 Einführung	29
	2 Das Problem	29
	3 EchoRing	30
	3.1 EchoRing erfüllt die Anforderungen	30
	3.2 Lösung in Kooperation mit R3Communication	31
	4 Anwendung in Handbediengeräten	31
	4.1 Use Cases	32
	4.2 Tablets und Smartphones	32
	4.3 Sicherheitsgeräte	33
	4.4 Smart und sicher	33
	4.5 Übertragung von sicheren Daten	34
	4.6 Das Handgerät mit EchoRing	35
	4.7 Wechselnde Verbindungen	36
	4.8 Security	38
	4.8.1 Updates	38
	5 Einsatz im Umfeld von Industrie 4.0	39
	6 Produkte	39
	6.1 Wireless Handheld Safety	39
	6.2 Gateway	40
	6.3 EchoRing-Modul	40
	7 Ausblick	41
	8 Zusammenfassung	41
	9 Autor	41
	10 Quellen	42
	Modellbasiertes Systems Engineering – methodische Unterstützung zur Entwicklung Cyber-physischer Produktionssysteme	43
	1 Einleitung	43
	2 Automatisierungsgerechte Produktentwicklung mittels MBSE	44
	3 PLM als offene IT-Plattform	46
	4 ausgewählte Umsetzungsstrategien	49
	4.1 Virtuelle Inbetriebnahme smarter Produktionssysteme	49
	4.2 Factory Cloud zur Produktionsoptimierung	51
	5 Zusammenfassung und Ausblick	53
	6 Literatur	54
	Optische Raumüberwachungssysteme in wandelbaren Umgebungen der Smart Factory	56
	1 Kurzfassung	56
	2 Einleitung und Motivation	57
	2.1 Industrielle Praxis in der Bildverarbeitung	57
	3 Standards in Bereichen der Automatisierungstechnik	61
	4 Anforderungen in wandelbaren Umgebungen	62
	5 Konzeptvorschlag	66
	6 Zusammenfassung und Ausblick	68
	7 Quellen	69
	Pragmatische Cyber Security in kritischen Infrastrukturen – zwei Fallbeispiele	72
	1 IT Security und Cyber Security in kritischen Infrastrukturen	72
	1.1 Informations- und Datensicherheit in vernetzten Infrastrukturen	72
	1.2 SANS Critical Security Controls	73
	1.3 NIST Cybersecurity Framework	74
	2 Fallbeispiel Unternehmen 1	74
	2.1 Pragmatische Positionierung mit SANS	74
	2.2 Security Information and Event Management (SIEM)	76
	2.3 Management-Paradoxien in einer komplexen systemischen Prozesskette	78
	3 Fallbeispiel Unternehmen 2	79
	3.1 IT Security due Diligence mit SANS	79
	3.2 IT Security als Teil der Cyber Security	80
	4 Lessons Learnt	80
	4.1 Systemische Sicht auf den Cyber- und Informationsraum	80
	4.2 HTW Berlin Digital Value Lab	81
	5 Autorenporträts	82
	6 Quellen	82
	Industrie 4.0: Industrielle IT-Sicherheit im Wandel	84
	Wie Big-Data-Ansätze helfen, die Betriebssicherheit von Energieversorgungsanlagen zu verbessern.	89
	1 Einleitung	89
	2 Künstliche Intelligenz und Mustererkennung	91
	3 Redundantes System	95
	4 Zusammenfassung und Ausblick	96
	5 Literaturverzeichnis	97
	Plattform Industrie 4.0 – Ergebnisse der Arbeitsgruppe „Sicherheit vernetzter Systeme“	99
	1 Ausgangslage	99
	2 Von Bits und Bytes zu Information	99
	3 Vertrauenswürdigkeit	99
	4 Handlungsfelder	100
	4.1 Sichere Kommunikation	100
	4.2 Sichere Identitäten	100
	4.3 Integrität und Vertrauenswürdigkeit	100
	4.4 Sicherer Betrieb	101
	4.5 Aus- und Weiterbildung	101
	5 Ausblick	101
	6 Literaturverzeichnis	101
	RFTS – Remote Fiber Test System Optisches Monitoring der physikalischen Leitung	103
	1 Einleitung	103
	2 Systemübersicht und Hardwarekomponenten	105
	2.1 Konzept und Gesamtüberblick	105
	3 lilix®-Reflektor	106
	4 RTU/Multi Port OTDR	107
	5 PIM – Parallel Interface Module – Detektion	108
	6 SIM – Serial Interface Module – Detektion & Lokalisation	108
	7 SDIM – Shut Down Interface Module	109
	8 CAG – Connection Assembly Group	109
	9 NMS (Network Management System) via Element Manager & Line Control Manager	109
	10 Systemübersicht: In-Service, Dark Fiber, P2P & P2MP	111
	11 Systemübersicht: Mess-PON in P2P Topologie	111
	12 Sicherheits-Applikationen	113
	12.1 OPTION: Abhörsicherheit – Optical Tapping & Non Touching	113
	12.2 OPTION: Schachtdeckelüberwachung/Überwachung gegen Überflutung & Neigung	114
	13 Der Autor	115
	Sicherheit durch autarke IoT-Netze mit minimalen Fern-Angriffsflächen	116
	1 Das autarke IoT-Netz SAM-LAN	116
	2 Anwendungsbeispiel: Nachrüstung eines Fernwärmenetzes	118
	3 SAM-LAN zur Minimierung der Angriffsfläche für Fern-Angriffe	121
	4 Schutz vor Nah-Angriffen	122
	5 Der Einfluss minimierter Angriffsfläche	126
	6 Fazit	127
	Das digitale Leben – Chancen und Risiken des vernetzten Mitarbeiters	128
	1 Das Internet der Dinge als Fundament für höhere Mitarbeitersicherheit	129
	2 Vernetzte Geräte als digitale Begleiter im privaten und beruflichen Umfeld	130
	3 Datenerfassung und -übertragung bei Wearables	132
	4 Höherer Mitarbeiterschutz durch intelligente Datenauswertung	136
	5 Sicherheitslücken im Internet der Dinge	137
	6 Technische Schwachstellen und Angriffspunkte	138
	7 Best Practices zum Schutz vor Angriffen	139
	8 Zusammenfassung	141
	9 Quellen und Abbildungen	142
	Digitale Hoheit über den Maschinenpark	143
	1 Reichen Firewall und VPN?	143
	2 Herausforderung Sicherheitsmanagement	144
	3 Schutz auf mehreren Ebenen	144
	4 Fernzugriff externer Servicedienstleister	145
	5 Weitere Dienste	147
	6 Einsatz in der Praxis	148
	7 Checkliste	148
	„Prozess-Sensoren 4.0“ – Chancen für neue Automatisierungskonzepte und neue Geschäftsmodelle in der Prozessindustrie	150
	1 Prozess-Sensoren 4.0	153
	1.1 Konnektivität und Kommunikationsfähigkeit	153
	1.2 Instandhaltungs- und Betriebsfunktionen	154
	1.3 Traceability und Compliance	155
	1.4 Virtuelle Beschreibung	155
	1.5 Interaktionsfähigkeit und Bidirektionalität	155
	2 Eine „Weltsprache“ für Industrie 4.0 in der Prozessindustrie	156
	2.1 OPC Unified Architecture (OPC-UA)	157
	3 Von der heutigen Welt der Automation zum smarten Sensor	158
	4 Beispiel: Smarter Online-NMR-Sensor	160
	5 Zusammenfassung und Ausblick	163
	6 Danksagung	164
	7 Referenzen	164
	Frühzeitige Prädiktion von Fehlverschraubungen mittels künstlicher Intelligenz	167
	1 Einleitung	167
	2 Daten	167
	3 Methodik	168
	4 Ergebnisse	170
	4.1 Technische Ergebnisse	170
	4.1.1 Klassifikatoren	171
	4.1.2 Neuronales Netzwerk	172
	4.1.3 Künstliche Intelligenz	172
	4.2 Wirtschaftliche Ergebnisse	173
	4.2.1 Fertigungskosten einer Wiederholverschraubung	173
	4.2.2 Austausch der Schraube bei Drehwinkelanzug	174
	4.2.3 Austausch von Bauteilen nach Fehlverschraubung	174
	4.2.4 Fertigstellung an einem Standarbeitsplatz	174
	4.2.5 Gesamtbetrachtung	175
	5 Ausblick	175
	6 Quellen	176
	Sensordaten cloudbasiert sammeln und auswerten	177
	1 Einleitung	177
	2 Fachliche Analyse	177
	2.1 Anwendungsfall	178
	2.2 Funktionale Anforderungen	180
	2.3 Nichtfunktionale Anforderungen	181
	2.4 MoSCoW-Analyse der Anforderungen	181
	2.5 Struktur der Anwendung	183
	3 Technische Analyse	183
	3.1 Architektur des Systems	183
	3.2 Datenflussmodell	185
	3.3 Zentrales Datenmodell	186
	4 Implementierung	187
	4.1 Klassenmodell	187
	4.2 Datenmodell	187
	4.3 Umsetzung in der Cloud	187
	4.4 Umsetzung des Power BI Webservice	188
	5 Versuchsanwendungen	188
	6 Schlussfolgerungen	189
	7 Literaturverzeichnis	190
	Sicherung von IoT-Geräten durch kryptographisch verstärktes Port-Knocking – Ein Konzept zur langfristigen Sicherung ungewarteter Geräte in offenen Netzwerken	191
	1 Einführung	191
	2 Was ist Port-Knocking?	192
	3 Analyse der Bedrohungslage	193
	4 Sicherheit durch Unsichtbarkeit	194
	5 Traditionelles Port-Knocking kryptographisch verstärken	195
	6 SYN-Knocking und TCP Stealth	197
	7 Zusammenfassung	198
	8 Literatur und Quellenverzeichnis	199
	Innovationen durch das Leuchtturmprojekt IC4F – Industrial Communication for Factories: Baukasten für eine vertrauenswürdige industrielle Kommunikations- und Computing-Infrastruktur als Grundlage für die Digitalisierung in der verarbeitenden Industrie	201
	1 Zusammenfassung	201
	2 Einführung	202
	3 Anwendungsfälle, Szenarien und Referenzarchitektur	203
	4 Neue Technologien und Infrastruktur – Baukasten für die industrielle Kommunikation	205
	4.1 Zugangs-Subsysteme	206
	4.2 Kommunikations- und Computing-Infrastruktur	206
	4.3 Anwendungs-Ebene	207
	4.4 Sicherheit industrieller Lösungen	207
	5 Demonstrationen und Evaluierung des Technologiebaukastens	208
	6 Fazit	209
	7 Danksagung	209
	8 Referenzen	209
	Steuerung in der Cloud – Sicherheitsanforderungen und praktische Grenzen	210
	1 Einleitung	210
	1.1 Maschinensteuerung	210
	1.2 Betriebs- und Funktionssicherheit (Safety)	211
	1.3 Informationssicherheit (Security)	212
	2 Schutzziele	213
	2.1 Verfügbarkeit	213
	2.2 Integrität	214
	2.3 Vertraulichkeit	214
	2.4 Authentizität	214
	2.5 Zurechenbarkeit und Nichtabstreitbarkeit	215
	3 Angriffe auf industrielle Steuerungssysteme	215
	3.1 Ausspähen von Zugangsdaten	215
	3.2 Manipulation der Konfigurations- und Programmierwerkzeuge	216
	3.3 Verbreitung über die Maschinensteuerung selbst	216
	4 Spannungsfelder	217
	4.1 Steuerung in der Cloud: Cloud versus Edge-Computing	217
	4.2 Lebensdauer von Maschine und IT-Sicherheitsfunktionen	217
	4.3 Firmware-Updates – Verfügbarkeit und Zertifizierung	218
	4.4 Sicherheit – Bedienerfreundlichkeit und Kosten	219
	5 Entwicklung sicherer Automatisierungskomponenten	219
	6 Zusammenfassung und Fazit	222
	7 Autorenporträt	223
	8 Literaturverzeichnis	223
	Entwicklung komplexer, derivativer Datenparameter für die Prognose von Störungen	225
	1 Einleitung	225
	2 Datenbasierte Strategie für Instandhaltung	226
	2.1 Arten der Instandhaltung	226
	2.2 Datenquellen	227
	2.3 Erkennung von Störungen mithilfe derivativer Datenparameter	228
	3 Anwendung der Prognoseberichte	230
	3.1 Fallbeispiel: Anwendung der datenbasierten Prognosen in einem Wasserkraftwerk	231
	4 Fazit	232
	5 Autorenporträt	233
	Konzeption und prototypische Umsetzung einer Augmented-Reality-Lösung zur Unterstützung qualitätssichernder Maßnahmen in der industriellen Produktion	234
	1 Einleitung	234
	1.1 Motivation	234
	2 Theoretische Grundlagen zur Erweiterten Realität	235
	2.1 Begriffsbestimmung	235
	2.2 Historische Entwicklung	236
	2.2.1 Ivan E. Sutherland	236
	2.3 Architektonische Komponenten eines AR-Systems	238
	2.3.1 Tracking	238
	2.3.1.1 Optisches Tracking	238
	2.3.1.2 Markerbasiertes Tracking	239
	2.3.1.3 Merkmalbasiertes Tracking	240
	2.3.1.4 Nicht optisches Tracking	241
	3 Analyse und Anforderung	241
	3.1 Ist-Analyse	241
	3.2 Funktionale Anforderungen	243
	3.2.1 Verwalten der Motorpräsentation	243
	3.2.2 Pflege der Adressdaten	243
	3.2.3 Kommunikation zur SPS	243
	3.2.4 Wiedergabe der Motorpräsentation	243
	3.3 Nicht funktionale Anforderungen	244
	3.3.1 Stabilität der Anwendung	244
	3.3.2 Zugriffszeit/Time to Content	244
	3.3.3 Schutz der Daten	244
	3.3.4 Bedienbarkeit	244
	3.3.5 Nachhaltigkeit	244
	3.4 Architektonische Konzeption	245
	4 Prototypische Umsetzung	245
	4.1 Phase 1 – Räumliche Entkopplung des Sichtprüfers	245
	4.2 Erstellung einer Windows-Anwendung zur Generierung der Arbeitsanweisungen	246
	4.3 Oberfläche zur Adressverwaltung der Stationen und Datenbrillen	247
	4.4 Anwendung auf der Datenbrille	247
	5 Ergebnisbetrachtung	247
	5.1 Ausblick	248
	5.1.1 Unterstützung bei der Montage von Motorleitungssätzen	249
	5.1.2 Finger Tracking	249
	5.1.3 Eye-Tracking	249
	Industrie 4.0: Smarte Systeme brauchen smarte Security-Lösungen	250
	1 Potenziale durch Industrie 4.0	250
	1.1 Aktuelles Gefahrenpotenzial und NSA-Skandal	251
	1.2 Stuxnet – was hat sich bis heute getan	253
	1.3 Warum ist es so schwierig, ICS zu schützen?	255
	2 Neue Herausforderungen für Security-Lösungen	256
	2.1 Industrie 4.0 ist ohne Security nicht möglich	257
	3 Symmetrisches Schlüsselmanagement für mehr Sicherheit	259
	3.1 Warum symmetrische Verschlüsselungsverfahren in Zukunft sicherer sind	259
	4 Problemlose Einbindung von Zulieferern im Ausland	261
	5 Glossar	262
	6 Abkürzungsverzeichnis	264
	7 Autorenporträt	265
	8 Quellenverzeichnis	265
	OpenIoTFog: Eine anbieterunabhängige Verwaltungsschale für Industrie-4.0-Komponenten	267
	1 Einleitung	267
	2 Verwandte Arbeiten	269
	3 Eigener Ansatz	274
	4 Zusammenfassung und Ausblick	276
	5 Literaturverzeichnis	276
	6 Abkürzungsverzeichnis	278
	7 Autoren	280
	Prozessindustrie 4.0 – Was bringt der digitale Zwilling?	281
	1 Stand der Dinge	281
	2 Neue Geschäftsmodelle in anderen Branchen	282
	3 Neue Geschäftsmodelle in der Prozessindustrie	284
	4 Rahmenbedingungen neuer Geschäftsmodelle	286
	4.1 Anlagenkomponenten werden intelligent	286
	4.2 Datenanalysen zur Optimierung der Instandhaltung	286
	4.3 Daten	286
	4.4 Vertragswerk	287
	5 Zusammenfassung und Ausblick	287
	Softwarequalität als grundlegende Eigenschaft für Technische Sicherheit	289
	1 Einführung	289
	2 Sicherheit – Safety und Security	290
	2.1 Sicherheit als erfolgskritischer Faktor in Zeiten des Digitalen Wandels	290
	2.2 Begriff „Qualität“	292
	2.3 Softwarequalität	292
	2.4 Produktqualität und Prozessqualität	292
	2.5 Softwarequalität ISO/IEC 9126	293
	3 Komplexität von Software	293
	4 Ursachen von Software-Schwachstellen	295
	5 Fazit	295
	6 Quellen	296

Industrie 4.0 - Safety und Security - Mit Sicherheit gut vernetzt Branchentreff der Berliner und Brandenburger Wissenschaft und Industrie

von: Carsten Pinnow, Stephan Schäfer

Industrie 4.0 - Safety und Security - Mit Sicherheit gut vernetzt Branchentreff der Berliner und Brandenburger Wissenschaft und Industrie

Kategorien

eBooks