Cyber-Security für Produktionsbetriebe: Zukünftig ein klares Muss

Produktionsbetriebe kommen heute nicht mehr ohne eine hochperformante IT-Umgebung aus. In den Rechenzentren der Industrieunternehmen arbeiten zahlreiche Server, die unermüdlich Daten mit dem Internet austauschen. Genauso wie die Macs, die PCs oder Notebooks der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter im kaufmännischen Teil des Unternehmens. Und hier ist auch schon die größte Schwachstelle: Die Anbindung an das Internet.

Über diesen Weg ist es nämlich durchaus möglich, in eine vernetzte Steuerung oder in eine Produktionsanlage einzudringen.

In der industriellen Produktion ist eine Absicherung ungleich komplexer und aufwändiger als im privaten Bereich. Es gibt viel mehr Stellen, an denen ein Angriff stattfinden könnte, da es zahlreiche Einfallstore für Viren oder Schadcode gibt: Etwa über den Anhang einer E-Mail, über die eigene Website, über einen offenen Port auf dem Webserver oder über einen Ransomware-Angriff.

„Besonders kritisch werden Angriffe meiner Ansicht nach dann, wenn man sich im Bereich der Energieversorgung oder bei Maschinen oder Prozessanlagen im Bereich der Operational Technology – der OT – bewegt“, betont Norman Hübner vom TÜV Rheinland in einem Interview mit dem Fachmagazin „Chemie-Technik“.

Dazu gehören auch so scheinbar banale Teile wie etwa Motoren, Pumpen oder Ventile. Tatsächlich führen erfolgreiche Cyberangriffe auf OT- Systeme bei den betroffenen Unternehmen häufig zu besonders hohen Schäden. Die Gründe sind denn auch offenbar: So darf es natürlich nicht vorkommen, dass in der Chemieindustrie etwa Flüssigkeiten aufgrund einer solchen Manipulation falsch zusammengestellt werden. Das führt im kleinstmöglichen Fall zu bedeutsamen Qualitätsmängeln, kann aber auch ganze Produktionszweige zum Ausfall bringen. „Solche Bereiche sind nach unseren Erfahrungen ein typischer Angriffspunkt für Hacker.“, hebt Experte Hübner hervor.

Was sind konkrete Maßnahmen, um Angriffe abzuwehren?

Ein wichtiger Schritt ist, sich den Leitstand einer Produktion vorzunehmen. Die dort tätigen verantwortliche Mitarbeiter müssen unbedingt das gesamte Lagebild im Auge haben und mögliche Angriffe erkennen und bewerten. Pishing und Social- Engineering, Schadprogramme beziehungsweise Ransomware und so genannte „Denial-of-Service-Attacken“ sind zurzeit die größten Bedrohungen für Produktions-Abläufe. Wichtig ist hier, die Maschinen und Anlagen einerseits und den ein- und ausgehenden Datenverkehr andererseits jederzeit vollständig im Blick zu haben. Und mögliche Veränderung sofort zu registrieren und vor allem unmittelbar darauf zu reagieren – jedes Zögern kostet zusätzlich.

KI-basierte Systeme helfen, analysieren und dokumentieren alle Bereiche, in denen überall Daten ausgetauscht werden. Nur so kann man feststellen, wo es möglicherweise Sicherheitslücken gibt. Diese sollte man (gemeinsam mit Experten) nachhaltig schließen. Stets gilt es zu bedenken, dass fast alle Produktionsanlagen heute ans Internet angebunden sind. So werden Updates für Steuerungssysteme bereitgestellt oder Produktionspläne ausgetauscht – auch über Standorte in unterschiedlichen Ländern hinweg. Kurz: Cyber-Security endet nicht an Grenze des Grundstücks.

Foto: khampiranon

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Sicherheit gegen Entladungen in Produktionsanlagen

Vermeidung gefährlicher elektrostatische Entladungen in Produktionsanlagen

In allen industriellen Bereichen, in denen brennbare Flüssigkeiten oder feinkörnige, brennbare Schüttgüter abgefüllt, vermischt oder verladen werden, kann es zur Bildung explosionsfähiger Atmosphären kommen. Tatsächlich sind solche Entladungen allgegenwärtig. Was jedoch im täglichen Leben meist harmlos abläuft, kann im industriellen Umfeld  zu verheerenden Folgen führen – etwa wenn Transportbänder für dauerhafte Reibung sorgen. Eine Erdungstechnik zur Risikominimierung ist daher elementar.

Welche Zündgefahr im realen Anwendungsfall aus unkontrollierten Entladungen resultiert, hängt von ihrer Form und der abgegebenen Energie ab. Meist unterscheidet man dabei in:

  • Büschelentladungen treten auf, wenn sich aufgeladene Objekte aus isolierendem Material leitfähigen Objekten nähern. Wegen der vergleichsweise geringen Energiedichte lässt sich diese Entladungsform durch die gezielte Verringerung der isolierenden Oberflächen auf ein nicht-zündfähiges Maß reduzieren.
  • Eine ebenfalls relativ geringe Zündgefahr geht von Koronaentladungen aus, welche sich ab Feldstärken von 3 MV/m an scharfen Kanten oder Ecken leitfähiger Materialien bilden können.
  • Als Funkenentladung bezeichnet man die schlagartigen Entladung zwischen zwei aufgeladenen Objekten. Diese gilt als häufigste elektrostatische Zündquelle und wird durch die Erdung aller leitfähigen Objekte vermieden.
  • Zu der energiereichsten Entladungsart zählt die Gleitstielbüschelentladung, die typischerweise an dünnen isolierenden Materialflächen wie Folien oder Beschichtungen auftritt. Werden die durch Reibung entstehenden hohen Energiemengen bei einer plötzlichen Entladung freigesetzt, sind sie im Stande, alle explosionsfähigen Atmosphären auf Basis von brennbaren Flüssigkeiten, Gasen oder Stäuben zu zünden.
  • Zur fünften, industrierelevanten Entladungsart, der Schüttgutkegelentladung, kommt es bei der Befüllung von Silos mit hochaufgeladenem, isolierendem Schüttgut. Die Stärke der Entladungen, die zwischen dem oberen Teil des Schüttkegels und leitenden Silowandungen erfolgt, hängt maßgeblich von der Korngröße, Leitfähigkeit und Einfüllgeschwindigkeit des Schüttgutes ab. (Stephan Schultz, R. Stahl, in Fachzeitschrift „PROCESS“, 7/2021)

Sowohl zur Vermeidung als auch der sicheren Ableitung gefährlicher elektrostatischer Potenziale nennen dieNorm „EN IEC 600792“ sowie  die „Technische Regel für Gefahrstoffe 727“ eine Reihe verschiedener Empfehlungen und Vorschriften. Dabei schreiben die Regelwerke für alle leitfähigen Betriebsmittel und Objekte die Erdung beziehungsweise einen Potenzialausgleichs-Anschluss zwingend vor, um eine Aufladung auf ein ungefährliches Maß zu beschränken. Die elektrostatische Erdung gilt dann als gewährleistet, wenn der Widerstand für Gegenstände und Materialien zur Erde weniger als ein Mega-Ohm beträgt.

Abnutzung und Wartung beachten!

Grundsätzlich lässt sich die vorgeschriebene elektrostatische Erdung mit Hilfe einfacher Kabel und geeigneter Zangen realisieren. Doch besonders in Bereichen, in denen mobile Behältnisse wie etwa Tanklaster, Kesselwagen oder FIBC („Flexible Intermediate Bulk Container“) mit brennbaren Stoffen befüllt oder entleert werden, sind passive Erdungen risikobehaftet. Durch häufiges An- und Abklemmen der Zangen, schleifenden Bodenkontakt oder versehentliches Überrollen der Leitungen mit Fahr­zeugen unterliegen die Komponenten hohen mechanischen Belastungen. Dabei können bereits kleine Beschädigungen der Kabel oder Kontaktelemente eine Sicherheitseinrichtung wirkungslos machen.

Zudem führen Korrosion, Verschmutzung oder Beschichtungen zu Beeinträchtigungen der Leitfähigkeit zwischen Zangen und dem zu erdenden Objekt. Bei passiven, sprich, nicht aktiv überwachten Erdungen besteht zudem die Gefahr, dass Unterbrechungen der ableitenden Verbindung unentdeckt bleiben.

Auch wenn die Überwachung fest installierter Erdungsverbindungen bisher keine vordringliche Sicherheitsmaßnahme war, kommt diesem Thema durch den Trend der Anlagen-Modularisierung eine wachsende Bedeutung zu. Für Anlagen, die eine Vielzahl geerdeter Applikationen wie Abfüll- und Mischstationen nutzt oder über Rohrsysteme verbundene Maschinen betreibt, wird es daher zur Notwendigkeit.

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Foto:  Jens Rother

 

Digitaler Umbau von Unternehmen: Neustart auf der grünen Wiese oder Transformation?

Vielen Unternehmen wird zunehmend deutlich, dass sie an einer Neuaufstellung, speziell einer Digitalisierung, nicht mehr vorbeikommen. Was jetzt noch gut läuft, wird mit großer Sicherheit in gut zehn Jahren obsolet sein und in einem „Internet of Things“ (IoT) einfach nicht mehr auf gleiche Weise passieren (können). Was sich heute zunächst in der Kommunikation zeigt, der zunehmenden Bedeutung von Webseiten und Social-Media (auch für b2b), wird in absehbar naher Zeit auch für eine Produktion zutreffen.

Das Ganze grundsätzlich und neu – auf der grünen Wiese – anzugehen oder aber in einer Transformation umsetzen, ist denn auch eine der wichtigsten Entscheidungen für Unternehmen. Gefällt werden muss sie aber, wenn man in zehn Jahren noch gut dastehen möchte. Ein „weiter wie bisher“ wird es nicht geben können. Diese beiden Herangehensweisen werden gerne als „Brownfield“ (in kleinen Schritten Bestehendes umbauen) oder als „Greenfield“ (neu und smart auf der grünen Wiese starten) bezeichnet.

Der naheliegende Brownfield-Ansatz setzt auf der existierenden Produktpalette, dem vorhandenen Maschinenpark und bestehenden IT-Systemen auf und entwickelt diese weiter. Und dient der Überlegung so milliardenschwere Investitionen der Vergangenheit abzusichern und den Betrieb trotzdem zukunftssicher zu machen.

Ganz anders bei einer Greenfield-Transformation: Hier entsteht eine Art Smart-Factory, in der man mit „state of the art“ vernetzten Maschinen und IT-Systemen startet. Dieser zweifellos idealtypische Ansatz wird wohl nur für die wenigsten Unternehmen nicht nur in finanzieller Hinsicht infrage kommen. Naheliegender ist es da schon, neue Produktgenerationen oder einen bestimmten Produktionsprozess durchgängig mit modernen Systemen anzugehen. Quasi ein „Greenfield light", bei dem abgrenzbare Bereiche transformiert und neu aufgestellt werden.

Smarte Wartung versus hohe Initialkosten

Wer ein Projekt von Grund auf neu planen und implementieren kann, hat einen großen Vorteil: Alte Anlagen und meist mangelhafte Möglichkeiten zur Erfassung von Daten und noch viel mehr der Datenaustausch müssen nicht mühsam auf das neue Level gehoben werden. Die Komponenten basieren dann auf neuesten Technologien und lassen sich nahtlos integrieren und verfügen über moderne Schnittstellen, Sensoren oder Maschinen. Der Vorteil ist damit schnell definiert: Man kann aus dem Vollen schöpfen, ist maximal flexibel und damit zukunftssicher.

Die andere Seite ist jedoch, schreibt Larry Terwey in der Fachzeitschrift „MM Maschinenmarkt“, dass alle Systeme und Komponenten neu angeschafft werden müssen – die Anfangs-Investitionen also sehr hoch sind. Das gilt vor allem, wenn es um eine Smart-Factory geht und Produkte und Komponenten erst neu entwickelt werden müssen. Dafür können Unternehmen, die sich für diesen Ansatz entscheiden, so Terwey, mit deutlich niedrigeren Wartungskosten rechnen. Denn moderne Systeme erleichtern den Fernzugriff und ebnen den Weg für IoT-Szenarien wie etwa Remote-Repair und Software-Einsatz auf Distanz.

Transformation des Bestands

Viele Unternehmen möchten nicht ihren Bestand aus den Augen verlieren, oft wurden in der Vergangenheit Millionen investieren, die man als Unternehmer gerne schützen möchten – das gilt besonders in der fertigenden Industrie. Anstelle einer Neuanschaffung bevorzugen diese daher die Aufrüstung ihrer Maschinen zum Smart-Device. Die Produkte werden dabei zum Beispiel mit Sensorik oder Kommunikationstechnik nachgerüstet, was nicht negativ sein muss. Unternehmen, die so vorgehen, kommen oft sogar schneller voran, sammeln rasch wesentliche Informationen und machen wertvolle Erfahrungen. Denn bereits die Installation von Sensoren etwa für Temperatur, Druck, Luftqualität oder ähnliches kann einen klaren Informationsgewinn bringen.

Schlussendlich gibt es kein richtig oder falsch, kein besser oder schlechter. Denn nur zwischen einer differenzierten, analytischen Herangehensweise und einer präzisen Kalkulation sowie je nach individuellen Unternehmenszielen, dem technischen Status quo und dem Budget-Rahmen erstellten Projektplanung ist die vollständige Antwort zu finden.

Foto: zapp2photo

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Weserland Hannover nutzt jetzt Hybrid-Dienstwagen

Weserland fährt neuen Plugin-Hybrid als Dienstwagen.

Erstmals nutzt Weserland für die täglichen Pendelstrecken innerhalb Hannovers einen Dienstwagen mit Plugin-Hybrid-Technologie. Darüber hinaus testen wir einen E-Stapler für das Be- und Entladen im Lager.

Mit dem Dienstwagen wollen wir auch einen Beitrag zu deutlich weniger Lärm und geringerer Feinstaubbelastung in der Innenstadt leisten.

Das Fahrzeug wird zu über 80 Prozent für die tägliche Pendelstrecke genutzt. Die Lithium-Ionen-Hochspannungsbatterie bietet eine rein elektrische Reichweite von bis zu 65 km und kann Zuhause, sowie an unserer eigens neu eingerichteten Ladestation einfach wieder aufgeladen werden. Das ist für die Pendelstrecken ideal.

Bei den gelegentlich notwendigen Dienstfahrten außerhalb von Hannover kommt der konventionelle Antrieb ins Spiel und wir haben zusätzlich die notwendige Flexibilität an Reichweite. Damit ist für uns ein Plugin-Hybrid-Fahrzeug die richtige Alternative zu einem vollelektrischen Auto.

Natürlich spielt auch die geringere CO2-Belastung für das Klima eine wichtige Rolle. Es ist jedoch strittig, ab wieviel Kilometern das Fahrzeug eine positive CO2-Bilanz erreicht – je nach Anzahl der elektrisch gefahrenen Kilometer. Ob diese innerhalb der Nutzungsdauer von zwei Jahren als Dienstwagen erreicht werden, kann man schlecht vorhersagen – wir werden es aktiv beobachten.

Bisher ist maximal eine Tankfüllung pro Monat notwendig gewesen. Es gab sogar schon Monate, in denen gar nicht getankt werden musste. Bei gleicher Laufleistung musste in der Vergangenheit mindestens zwei Mal pro Monat getankt werden.

Neue Qualität im Lager mit E-Stapler

E StaplerZusätzlich hatten wir einen E-Stapler im Test. Mit einer Akku-Ladung kamen wir deutlich über den Tag hinaus, wobei mehrere Fahrzeuge be- und entladen wurden. Besonders positiv fiel den Kollegen der geringe Lärm in der Lagerhalle auf. Der Lautstärkeunterschied in der Halle ist im Vergleich zu unseren gasbetriebenen Stapler enorm. Auch ist das Fahrverhalten positiv aufgefallen. Die elektrische Ansteuerung ist überall sehr präzise.

Nach diesem rundum positiven Gesamteindruck werden wir uns nach Ablauf der aktuellen Leasing-Verträge zukünftig auf die elektrischen Varianten zurückgreifen.

Geplant ist darüber hinaus die Nutzung vom Dienst-E-Bikes für interessierte Kollegen. Diese können dann natürlich bei Weserland geladen werden und tragen so auch zur Verringerung von Emissionen in der Stadt bei.

Read the English version here

Fotos: Oliver Bär

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