In Städten und deren Agglomeration ist eine Vielzahl von kritischen Infrastrukturen angesiedelt, die wesentliche Dienste in einem geographisch engen Raum bereitstellen und dadurch zueinander in physischer und logischer Abhängigkeit stehen. Daraus ergibt sich ein sensibles Geflecht von Organisationen und Verbindungen, in dem Zwischenfälle innerhalb einer einzelnen Infrastruktur Auswirkungen auf das gesamte System haben können. Insbesondere kritische Infrastrukturen aus den Bereichen Energieversorgung, Kommunikation, Güterverteilung und Transport betreiben weitläufige Netzwerke, welche besondere Anforderungen im Hinblick auf Sicherheitsmaßnahmen aufweisen. Somit stellt eine detaillierte Risikoanalyse mit starkem Fokus auf die Interaktion dieser Netzwerke sowie auf potentielle Kaskadeneffekte für die Bevölkerung einen zentralen Aspekt für den Schutz dieser kritischen Versorgungsinfrastrukturen dar.

Im Zuge des Projekts ODYSSEUS wurde ein simulationsbasiertes, domänenübergreifendes Risikomodell konzipiert und in Form eines Demonstrators exemplarisch umgesetzt. Dieses Risikomodell ermöglicht eine geo-referenzierte Darstellung der unterschiedlichen Versorgungsnetzwerke in einer Stadt zusammen mit deren komplexen Abhängigkeiten untereinander und bildet die Basis für eine Simulation von einzelnen oder kombinierten Zwischenfällen und deren Kaskadeneffekten in diesen Netzwerken. Hierfür werden die kritischen Systeme der Infrastrukturen in abstrahierter Form (als gerichteter Graph) dargestellt. Für die Beschreibung der dynamischen Aspekte der kritischen Systeme während eines Zwischenfalls wurden in ODYSSEUS zwei grundsätzliche Ansätze entwickelt: einerseits werden auf Basis von historischen Daten der Infrastrukturbetreiber neuronale Netzwerke trainiert, welche die Reaktion einzelner Systeme auf unterschiedliche Einflussfaktoren erlernen. Sind derartige Daten nicht oder nur in zu geringem Umfang vorhanden werden die Zustände eines Mealy-Automaten dazu verwendet, um unterschiedliche Betriebszustände der kritischen Systeme in einer abstrakten Form zu beschreiben.

Für die Risikobewertung wurde ein mehrdimensionales Bewertungsschema für Auswirkungen und die Eintrittswahrscheinlichkeit von Szenarien eingeführt. Dieses Schema erlaubt eine detailliertere Einschätzung der beiden Dimensionen und kann je nach Anforderungen, Werten und Prioritäten der einzelnen Infrastrukturen angepasst werden. Zudem wurde in ODYSSEUS neben der Dimension „Risiko“ auch die Dimension „Resilienz“ betrachtet und ein entsprechender Risiko- und Resilienzmanagementprozess definiert, der eine gleichzeitige Analyse beider Dimensionen möglich macht.

Als zentraler Output wurde in ODYSSEUS ein Demonstrator entwickelt, der auf einem GIS-Modell einer fiktiven Stadt aufbaut und in dem kritische Systeme und Infrastrukturen geo-referenziert dargestellt werden können. Zudem können einzelne Szenarien für die modellierten Systeme erstellt werden; der Demonstrator implementiert ebenfalls die Simulationsalgorithmen für die Beschreibung der potenziellen Kaskadeneffekte dieser Szenarien. Ergebnisse der Analysen werden so aufbereitet, dass Best- und Worst-Case Varianten der Kaskadeneffekte sowie die am meisten betroffenen Systeme abgeleitet werden können; diese können direkt als Unterstützung in der Entscheidungsfindung bei den Betreibern kritischer Infrastrukturen verwendet werden.

• Partner: AIT Austrian Institute of Technology Gmbh (Koordinator), Bundesministerium für Inneres, Bundesministerium für Landesverteidigung, IFES - Institut für Empirische Sozialforschung GmbH, Universität Wien, Alpen-Adria Universität Klagenfurt, Magistratsdirektion der Stadt Wien, Gruppe Krisenmanagement und Sicherheit, Cubido business solutions GmbH
• Projektlaufzeit: 10/2019-12/2021
• Förderprogramm: FFG KIRAS Sicherheitsforschung - Ausschreibung 2018/19, Topic: Risikomodellierung