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Smart Services und Sicherheit bei Industrie 4.0 Anzeige

Vernetzte Fertigung, autonome Fabriken und eine optimierte Wertschöpfungskette – das sind die Kernthemen von Industrie 4.0. Die bereits vierte industrielle Revolution, seit dem die Massenproduktion die französischen Manufakturen verdrängt hat. Die nächste Stufe der industriellen Produktion setzt dabei auf digitale Technologien. Im Rahmen einer 2011 gegründeten Forschungsunion haben deutsche Unternehmen unter dem Rahmenbegriff Industrie 4.0 damit begonnen, Theorien und Konzepte für die vernetzte Fabrik zu erarbeiten. Auf der Hannovermesse und der CeBIT stellen regelmäßig deutsche Unternehmen ihre Konzepte rund um Industrie 4.0 und Smart Services dem interessierten Fachpublikum vor.

Sie werden unterstützt vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie sowie dem Bundesministerium für Bildung und Forschung. Ziel ist die Optimierung der Wertschöpfungskette und die Steigerung der Automatisierung. Doch auf diesem Wege ergeben sich auch ganz neue Herausforderungen.

 

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Was ist Industrie 4.0?

Mit dem Begriff Industrie 4.0 wird ein Strauß verschiedener Konzepte zusammengefasst, die in ihrer Gesamtheit darauf abzielen die industrielle Massenfertigung effizienter und flexibler zu gestalten und den Menschen in einer immer komplexer werdenden Arbeitswelt zu unterstützen. Auch erlaubt sie in zunehmendem Maße die Integration kundenindividualisierter Produkte in den Fertigungsprozess. Industrie 4.0 ist die deutsche Antwort auf das Digitalzeitalter: Während iPhones und Smart TVs für den Endkunden in Südkorea und Kalifornien entstehen, sollen die Fabriken der nächsten Generation in Deutschland entwickelt werden.

Andere Länder haben inzwischen ähnliche Initiativen ins Leben gerufen. Konzepte einer vernetzten Fertigung werden heute unter anderem in den USA, Japan und Südkorea vorangetrieben. In Deutschland forscht unter anderem das Institut für Analyse und Regelung technischer Systeme der Universität Kassel an Konzepten von Industrie 4.0. Hier wird beispielsweise an vollautonomen Fertigungsanlagen und einer intelligenten Fehlerdiagnose gearbeitet. Die Anlage produziert vom ersten bis zum letzten Fertigungsprozess autonom. Verteilung und Transport der Teilprodukte und benötigten Komponenten übernehmen mobile Roboter.

Der Versuchsaufbau kann gezielt verschiedene kritische Betriebszustände simulieren, sodass die Forscher beobachten können, wie ihre Entwicklung die Situationen meistern.
 
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Was braucht Industrie 4.0?

Die erfolgreiche Verwirklichung der Idee der Industrie 4.0 setzt zwingend eine vollständige Vernetzung voraus. Die Maschinen müssen sich unterhalten. Dafür muss eine umfassende Vernetzung innerhalb der Fabrik von morgen ebenso vorhanden sein, wie eine leistungsfähige Anbindung ans Internet. Smart Services und das Internet Iof Things bedingen einander und gehen Hand in Hand. Ein Ausbau an Reichweite und Bandbreite der Internetverbindungen über Kabel und Luftschnittstelle ist die Voraussetzung für eine erfolgreiche Digitalisierung der Produktion.

M2M-Kommunikation, heruntergebrochen auf einzelne Maschinen, erfordert in der Regel nicht viel Bandbreite, aber es werden viele Maschinen beteiligt sein und die Anbindung muss robust und verlässlich sein. Auch müssen entlegene Orte bestrichen werden. In Deutschland bildet GSM das Rückgrat der M2M-Kommunikation und kann noch lange einen signifikanten Beitrag zu einer vernetzten Industrie leisten. Die Narrowband LTE-Spezifikation des 4G-Standards steht bereit, um die Smart Factories in Zukunft anzubinden. Industrie 4.0 bedeutet eine neue große Masse vernetzter Geräte. Autonome Sensoren werden eine IP-Adresse erhalten, über Monate Daten sammeln und periodisch an Produktionsmaschinen und Leitstellen übertragen. Energie wird hier zur kritischen Größe. Die Smart Factory Devices müssen mit sparsamer und effizienter Kommunikationstechnik ausgestattet werden.

 

Virenschutz für den Roboter

Gehackte Klärwerke oder amoklaufende Industrieroboter sind der Alptraum nicht nur für Unternehmen und Fabrikarbeiter. Vernetzte Fabriken bedürfen einer Neudefinition von Arbeitssicherheit. Während die meisten traditionellen Sicherheitskonzepte in Industrieanlagen, dem Schienenverkehr oder der Luftfahrt klassische Fragen der Safety adressieren, müssen Industrie 4.0 Smart Factories Ansprüchen der Security genügen. Der Unterschied ist eklatant. Safety kümmert sich um die Betriebssicherheit: Prozesse und Systeme müssen in einem sicheren Zustand betrieben und gehalten werden können, auch wenn technische Störungen oder Unfälle auftreten.

Die Security erfordert ein ganz anderes Sicherheitsdenken: Den Schutz vor dem Menschen. Smarte Fabriken und Maschinen werden immer häufiger an das Internet angeschlossen sein. Schon heute sind viele industrielle Komponenten vernetzt und den Angriffen übelmeinender Hacker schutzlos ausgeliefert. Einschätzungen von Kaspersky Labs gehen von 13.000 versuchten Malware-Infektionen von ICS (Industrial Control Systems) oder SCADA-Systeme (Supervisory Control and Data Akquisition im Jahr 2014 aus.
 
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Ob Wasserwerk oder Umspannstation, fehlende oder leicht zu erratende Passwörter eines Webinterface können für hunderte, manchmal tausende Menschen höchst unangenehme Folgen zeitigen. Und eine stillstehende Bandstraße eines Autobauers kostet das Unternehmen in kürzester Zeit immense Summen.

Industrie 4.0 heißt auch die vernetzten Fabriken nicht nur unfallfrei zu halten, sondern sie auch gegen Übergriffe durch Kriminelle und Terroristen zu härten. Heute wird eine Industriesteuerung häufig einmal ausgeliefert und dann für den Rest ihres Lebens softwaretechnisch nicht mehr aktualisiert. Künftig wird man auch den Industrieroboter regelmäßig mit den neuesten Softwareupdates patschen müssen. Betriebssystemkomponenten und Programmbibliotheken müssen gepflegt und auf dem neuesten Stand gehalten werden. SSH, SSL, Java, all diese Technologien dringen in immer mehr Bereiche der industriellen Fertigung vor. Alle sind sie verwundbar.
Eine Suche mit der speziell auf Industriesteuerungen abzielenden Suchmaschine Shodan kann von jedem versierten Internetnutzer angestoßen werden. Wer weiß, was er tut, kann ungünstigstenfalls einer ganzen Wohnsiedlung buchstäblich das Licht abdrehen.

 
Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) hat zehn Angriffsvektoren ermittelt, auf denen vernetzte Anlagen bedroht werden können.

• Infektion mit Schadsoftware über Internet und Intranet
• Einschleusen von Schadsoftware über Wechseldatenträger und externe Hardware
• Social Engineering
• Menschliches Fehlverhalten und Sabotage
• Einbruch über Fernwartungssysteme
• Mit dem Internet (via IP) verbundene Steuerungskomponenten
• Technisches Fehlverhalten und höhere Gewalt
• Kompromittierung von Smartphones im Produktionsumfeld
• Kompromittierung von Extranet und Cloud-Komponenten
• (Distributed) Denial of Service Angriffe – (D)DoS
 
Die Arbeit von IT-Administratoren wird in Zukunft zweifellos noch deutlich komplexer werden. IT-Security ist in jedem Umfeld ein kontinuierlicher Prozess.

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