Vertrauenswürdiges IoT für CPS
Die Digitalisierung über den gesamten Produktlebenszyklus beschleunigt die Entwicklung, Validierung, Produktion und den Einsatz komplexer industrieller Produkte bei gleichzeitiger Steigerung der Produktqualität. Die mit der Digitalisierung einher gehende zunehmende Vernetzung (kritischer) cyber-physischer Objekte führt aber auch zu neuen sicherheitsrelevanten Anforderungen die mit bisherigen Methoden nur unzureichend gelöst werden können. Um das volle Potenzial von cyber-physischen Systemen und deren Anwendungen in den Bereichen automatisiertes Fahren und Industrie 4.0 ausschöpfen zu können und um Vertrauen und Sicherheit in industrielle IoT Anwendungen (IIOT) auf verlässliche und kostengünstige Weise zu realisieren, müssen operative und technische Aspekte in einer holistischen Weise berücksichtigt werden. Ziel ist dabei eine vertrauenswürdige Interaktion über Geräte, Maschinen und Netzwerke hinweg zu gewährleisten und Integrität, Authentizität und Vertraulichkeit von Informationen, Produktionsdaten und geistigem Eigentum zu gewährleisten. Gleichzeitig sollen die zugrunde liegenden Sicherheitskonzepte eine einfache Implementierung unterstützen, sowie die Leistung des Gesamtsystems und auch die Benutzererfahrung nicht beeinträchtigen. Das Projekt IoT4CPS hat sich zum Ziel gesetzt Leitlinien, Methoden und Werkzeuge für sichere IoT-basierte Anwendungen in den Bereichen automatisiertes Fahren und Industrie 4.0 zu entwickeln. Der Schwerpunkt von IoT4CPS liegt dabei auf der Entwicklung, Produktion und dem Betrieb von Komponenten und Anwendungen für vernetzte und autonome Fahrzeuge. In diesem Bereich wird ein großer Teil der Wertschöpfungskette abgedeckt. Orthogonal dazu adressiert IoT4CPS die gesamte Wertschöpfungskette von Halbleitern über Steuerungssysteme bis hin zu Applikationen. Da die Konzeption und Fertigung dieser Komponenten ein hohes Maß an Integration und Informationsaustausch über den Lebenszyklus erfordern, sind die untersuchten Methoden und Werkzeuge auch im Kontext von Industrie 4.0 sehr relevant. Innerhalb dieses sekundären Anwendungsfalls wird jedoch nicht die volle Bandbreite industrieller Wertschöpfungsketten betrachtet, sondern nur jene industriellen Anwendungsfälle, die für die Produktion von Komponenten für automatisiertes Fahren relevant sind. Damit unterstützt IoT4CPS die Digitalisierung entlang des gesamten Produktlebenszyklus und ermöglicht somit eine Beschleunigung der Time-to-Market für vernetzte und autonome Fahrzeuge. Durch die Entwicklung innovativer technischer Komponenten und Konzepte, ermöglicht IoT4CPS eine Effizienzsteigerung in der Entwicklung, Produktion und im Einsatz von autonomen Fahrfunktionen der Stufe 3 und Stufe 4. Diese Ergebnisse werden in einem Fahrzeugdemonstrator validiert werden. Um die Reichweite der Projektaktivitäten und -ergebnisse zu erhöhen, werden relevante Stakeholder während des gesamten Projekts eingebunden und die Ergebnisse mit nationalen und internationalen Expertengruppen und Normungsgremien diskutiert. IoT4CPS soll somit einen Wettbewerbsvorteil für die österreichische Region in Bezug auf die Entwicklung, Validierung und Instrumentierung von innovativen Komponenten und Lösungen für vernetzte und autonome Fahrzeuge bewirken. Die erarbeiteten Konzepte und Demonstratoren sollen auch in intelligenten Produktionsumgebungen zur Anwendung kommen und damit den Nachweis erbringen, dass damit über den für Österreich sehr wichtigen Automotive-Sektor hinaus, auch für andere Industriesektoren nachhaltige Innovationen ermöglicht werden.
Darüber hinaus wurde die offene kognitive Fahrzeugplattform in einem realen Demonstrationsfahrzeug auf Standardproduktbasis implementiert (siehe Abbildung 2).
Die Ergebnisse wurden in den Deliverable-Dokumenten D6.1.c und D6.3.2 sowie im White Paper, das für die abschließende Projektdemonstration im Dezember 2020 erstellt wurde, im Detail dokumentiert.
Als Entwicklungsergebnis der Zusammenarbeit der WP 6 Partner (TTTech Auto, AVL, TUWien und IFAT) unter der Leitung von TTTech, wurde WP6 von den WP 6 Partnern in der letzten Arbeitsperiode erfolgreich abgeschlossen. Die abschließende Bewertung ergab, dass Ziel 2 vollständig und wie geplant erreicht wurde. Es wurden keine Abweichungen vom Plan festgestellt.
Dieses Ziel wird auch durch die in WP7 erzielten Ergebnisse unterstützt, und zwar in dem Sinne, dass eine I4.0-Einstellung geschaffen wurde, die für die Produktion von Automobilkomponenten erforderlich ist. Die WP7-Ergebnisse D7.2 und D7.3 enthalten Empfehlungen und Leitlinien für die Anwendbarkeit von Werkzeugen, Methoden und Modellen im Zusammenhang mit Fragen der sicheren Konnektivität und der Rückverfolgbarkeit von Komponenten während ihrer gesamten Lebensdauer. Darüber hinaus liefert D7.4 Details über das Security-By-Isolation-Konzept, Richtlinien und Testbeds für die Sicherung von IoT-Produkten und für die sichere Einrichtung der Produktionsumgebung. Diese Ergebnisse zeigen den Weg zur Erreichung der geforderten Effizienzsteigerung und demonstrieren die Fähigkeiten der entwickelten Technologien, die auf die Erfüllung dieses Ziels ausgerichtet sind.
Überprüfung
Expertenanalyse hinsichtlich der Erreichung der Ziele und der Integration in das Geschäftsmodell des Projekts und in die entsprechenden Marketingmaterialien. Diese Aktivität wurde in WP8 durchgeführt, insbesondere T8.2 und T8.3 (Aktualisierung des IoT4CPS-Wertangebots und Empfehlungen).
Ziel 3 ist vollständig erreicht.
Ziel 4: Bereitstellung industrieller Demonstratoren zur Veranschaulichung der Integration von Sicherheitskonzepten entlang des Produktlebenszyklus und der gesamten Wertschöpfungskette.
Die Anwendbarkeit der von IoT4CPS bereitgestellten Lösungen wird nicht nur im Labor, sondern auch in realen Industrieumgebungen demonstriert, in denen sichere Konnektivitätslösungen, Rückverfolgbarkeit und Sicherheitstests während des gesamten Produktlebenszyklus gezeigt werden. Im Zusammenhang mit dem Anwendungsfall Smart Production haben die Projektpartner eine grundsätzliche I4.0-Demonstratorarchitektur (D7.1) vorgeschlagen, die zu einer Vielzahl von nachfolgenden Demonstrationsfällen und -aufbauten geführt hat, die die wichtigsten technologischen Komponenten und Techniken, die im Rahmen des IoT4CPS-Projekts entwickelt wurden, integrieren. Die grundlegende Smart Production-Infrastruktur besteht aus drei Hauptkomponenten, nämlich dem Smart Hub, dem Message Broker und dem Backend Framework. Es wird eine bidirektionale Konnektivität für industrielle Fahrzeugtests vorgestellt. Die industrielle Automatisierung in diesem Kontext erweitert die Fahrzeugproduktionseinheiten, die die Überwachung und Steuerung der grundlegenden Fahrzeugsensoren durch die Produktionsanlage ermöglichen. Dies erleichtert den Fertigungsprozess im Hinblick auf Prozessautomatisierung, Produktivitätsoptimierung und vorausschauende Wartung. Der zweite Demonstrator basiert auf einer Security-By-Isolation (SBI)-Architektur, in die auch andere technische Komponenten dieses Projekts integriert sind. Der SBI-basierte Demonstrator ermöglicht die effiziente Fernbereitstellung, -wartung und -konfiguration von verschiedenen Geräten unterschiedlicher Hersteller, die mit großen Industrieanlagen verbunden sind. Das SBI-Konzept besteht aus SBI-Core, SBI-Hubs, SBI-Boxen und den Technikern, die den gesamten Prozess koordinieren, und wird in seinen Voraussetzungen, nämlich Sicherheit und Redundanz, durch die Einbeziehung der vom IoT4CPS-Projekt bereitgestellten Lösungen verbessert. Einzelheiten und Ergebnisse dieser Einrichtungen sind in D7.5 und dem entsprechenden Whitepaper enthalten. Links sind auf der IoT4CPS-Hauptseite zu finden.
Die erzielten Ergebnisse und Resultate zeigen eine erhöhte Innovationskapazität für Autonomes Fahren und Smart Production in Österreich.
Verifizierung
Es wurden zwei Demonstratoren realisiert. Die Ergebnisse wurden in den Projektberichten [D6.3b] für den Anwendungsfall "Automatisiertes Fahren" und [D7.5] für den Anwendungsfall "Industrie 4.0" dokumentiert.
Ziel 4 ist vollständig erreicht
Ziel 5: Einbindung und Unterstützung der österreichischen IIoT/AD/I4.0 Communities
IoT4CPS hat an Veranstaltungen teilgenommen und diese erfolgreich organisiert, um das Bewusstsein für das Projekt und seine Ergebnisse zu erhöhen. Im Laufe von drei Jahren haben die Konsortialpartner an über 90 wissenschaftlichen und nicht-wissenschaftlichen Veranstaltungen teilgenommen, rund 50 wissenschaftliche Arbeiten und 6 White Paper veröffentlicht.
Verifizierung:
IoT4CPS organisierte die folgenden Netzwerk- und Verbreitungsaktivitäten
Aktivitäten:
2 öffentliche Veranstaltungen, die vollständig vom Konsortium organisiert wurden
Öffentliche Auftaktveranstaltung an der TU Wien im Januar 2018
Öffentliche Abschlussveranstaltung beim Gipfel Industrie 4.0 im Dezember 2020
2 Workshops auf der jährlichen ARES-Konferenz
Fristender Workshop zu industrieller Sicherheit und IoT an der University of Kent, Canterbury im Jahr 2019 Zweiter Workshop zu industrieller Sicherheit und IoT in der Ferne im Jahr 2020 (ursprünglich geplant an der UCD, Dublin)
2 internationale und 3 nationale Presseaussendungen
Neues österreichisches Leitprojekt für sicheres Internet der Dinge (IoT) gestartet
FLAGSHIP-PROJEKT IOT4CPS STÄRKT INDUSTRIE 4.0 STANDORT ÖSTERREICH
4 gemeinsame Workshops mit relevanten Stakeholder- oder Expertengruppen
IoT4CPS Pitch Session auf der Grazer Sicherheitswoche 2018
Austrian Village & Community Session auf der ICT Imagine 2018
IoT4CPS Break Out Session auf der Vienna Cyber Security Week 2019
IoT4CPS Session bei der Digitalisierungswerkstatt 2019
Salzburg Research _IoT Talk zum Thema "Sicherheit und Vertrauen im IoT" 2019
FITCE IoT Circle zum Thema Autonomes Fahren und Industrie 4.0
IoT4CPS Break Out Session auf der IDSF 2020
Ziel 5 ist vollständig erreicht.
- Partner: AIT Austrian Institute of Technology GmbH (Koordinator), AVL List GmbH, Donau-Universität Krems, Infineon Technologies Austria AG, JK Universität Linz / Institut für Pervasive Computing, Joanneum Research Forschungsgesellschaft mbH, Nokia Solutions and Networks Österreich GmbH, NXP Semiconductors Austria GmbH, SBA Research GmbH, Salzburg Research Forschungsgesellschaft, Software Competence Center Hagenberg GmbH, Siemens AG Österreich, TTTech Computertechnik AG, TU Graz / Institut für angewandte Informationsverarbeitung und Kommunikation, TU Graz / Institut für Technische Informatik, TU Wien / Institut für Technische Informatik, X-Net Services GmbH.
- Förderprogramm: IKT der Zukunft, IKT-intensive Fertigungssysteme - Industrie 4.0, IKT-intensive Mobilität
- Projektlaufzeit: 12/2017-11/2020
