vgbe energy journal 11 (2022) - International Journal for Generation and Storage of Electricity and Heat

Cybersecurity Konzepte aus
Industrie 4.0 für bestehende
Anlagen
Karl Waedt, Josef Schindler, Ines Ben Zid und Egor Dronov
Abstract
Cybersecurity Concepts of Industry 4.0
for Existing Power Plants
Applying the entire reference architecture
model RAMI 4.0 to an existing plant would
only be possible after extensive previous digitization
steps, especially for systems that have
been in operation for several years. However,
selected approaches of the “German Standardization
Roadmap Industry 4.0” Version 4 as
well as concepts of Industry 4.0 can be quite
helpful for existing systems, e.g. as part of a
series of extensive modernization projects.
Selected Industry 4.0 concepts are summarized
in the following sections. The focus is on
modeling the static part of the systems and
implementing secure network communication
with embedded components. In this context,
“digital twin”-based approaches for existing
systems from the technical domains of func-
Autoren
Dr. Karl Waedt
Josef Schindler
Ines Ben Zid
Egor Dronov
Framatome GmbH ICCS
Overall I&C and Cybersecurity
Erlangen, Deutschland
tional safety (safety), cybersecurity, preventive
system maintenance, etc. are also helpful.
IEC 63096 as a graded approach (in the sense
of the “horizontal” Industry 4.0 standard IEC
62443) of ISO/IEC 27019 and ISO/IEC 27002
can be efficiently applied to KRITIS systems.
IIoT specifically can gradually support the new
ISO/IEC 2740x standards, especially along
the supply chain. l
Das gesamte Referenzarchitekturmodell
RAMI 4.0 [1] für eine bestehende Anlage anzuwenden
wäre erst nach umfangreichen vorangehenden
Schritten der Digitalisierung
möglich, insbesondere für Anlagen die seit
mehreren Jahren in Betrieb sind. Ausgewählte
Ansätze der „Deutsche Normungsroadmap
Industrie 4.0“ Version 4 [2] sowie Konzepte
von Industrie 4.0 [3] können jedoch für bestehende
Anlagen durchaus hilfreich sein, z.B.
als Teil einer Folge von umfangreichen Modernisierungsprojekten.
In den folgenden Abschnitten werden ausgewählte
Industrie 4.0 Konzepte zusammengefasst.
Der Schwerpunkt liegt auf der Modellierung
des statischen Anteils der Anlagen sowie
der Implementierung einer sicheren Netzwerk-
Kommunikation mit eingebetteten Komponenten.
In diesem Zusammenhang sind auch
“Digitaler Zwilling” basierte Ansätze für bestehende
Anlagen im Kontext der Funktionalen
Sicherheit (Safety), Cybersecurity, vorbeugender
Anlagenwartung u.a. hilfreich.
IEC 63096 als abgestufter Ansatz (im Sinne
der „Horizontalen“ Industrie 4.0 Norm IEC
62443) von ISO/IEC 27019 sowie ISO/IEC
27002 kann bei KRITIS-Anlagen effizient angewendet
werden. IIoT spezifisch können die
neuen ISO/IEC 2740x Standards schrittweise
unterstützen, insbesondere entlang der Supply
Chain.
Einleitung
Eine abrupte und komplette Umstellung auf
Industrie 4.0 (I4.0) Konzepte ist für bestehende,
konventionelle Industrieanlagen
nicht realistisch. Eine Priorisierung der
Maßnahmen ist erforderlich. Nach dem Abschnitt
„Ausgewählte Schlüsselkonzepte“
werden zwei Ansätze für die praktische I4.0
Anwendung eingeführt. Obwohl der Begriff
„Industrie 4.0“ bereits bei der Hannover
Messe Industrie 2013 erstmals verwendet
wurde und seither von vielen Ländern aufgegriffen
wird, handelt es sich um langfristige
und kontinuierliche Verbesserungen und
Erweiterungen der ursprünglichen Ansätze.
Diese sind insbesondere in der DIN und DKE
(Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik)
Roadmap Version 4 [2] zusammengefasst.
Ein neuer Schwerpunkt der Roadmap
Version 4 ist beispielsweise die Semantik
als Teil der Spezifikation von Industrieanlagen.
Bevor jedoch solche formalen
und semi-formalen Ansätze angewendet
werden können, müssen statische Grundlagen
vorliegen auf denen diese dynamischen
Aspekte aufsetzen können.
Cybersecurity und zu einem geringeren Umfang
auch Funktionale Sicherheit, waren
von vornherein Kernkomponenten von Industrie
4.0 (I4.0). Bestimmte Schritte der
Integration der unterschiedlichen Repräsentations-Möglichkeiten
von I4.0 werden
u.a. in aktuellen Meetings des Standardization
Council Industrie 4.0 (SCI 4.0) geplant
und teilweise zusammen mit Standardisierungsorganisation
anderer Länder aktiv vorangebracht.
Allerdings sind für die in diesem
Fachbeitrag betrachteten Aspekte noch
eigene Erweiterungen z.B. der Modellierung
zu definieren und zu implementieren. Vorbereitend
können dabei Forschungsprojekte
unterstützen, von denen hier insbesondere
SMARTEST2 genannt werden soll.
Industrie 4.0 – Ausgewählte
Schlüsselkonzepte
Im Folgenden werden wesentlich Schlüsselkonzepte
von I4.0 aus dem Blickwinkel von
Energieanlagen kurz aufgelistet.
Vernetzung: Fähigkeit von Maschinen, Geräten,
Sensoren und Menschen sich miteinander
zu vernetzen und über IIoT zu kommunizieren.
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