Industrie 4.0 Wie sich Fortschritte in der Technologie auf ICS und OT auswirken

Von Sachin Shah*

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Eine Konvergenz von IT und OT wird für die Industrie immer wichtiger. Dadurch müssen Unternehmen auch die Rolle der Cybersicherheit in ihren Prozess überdenken. Welche Herausforderungen bestehen und wie die beiden Silos erfolgreich aufgelöst werden.

Im Zeitalter des IoT können OT und IT nicht mehr durch einen ‚Air Gap‘ voneinander getrennt werden. Wer von den Vorteilen einer Konvergenz beider Systeme profitieren will, muss seine Prozesse aber entsprechend absichern.
Im Zeitalter des IoT können OT und IT nicht mehr durch einen ‚Air Gap‘ voneinander getrennt werden. Wer von den Vorteilen einer Konvergenz beider Systeme profitieren will, muss seine Prozesse aber entsprechend absichern.
(Bild: gemeinfrei // Unsplash )

Über die letzten Jahre war das Voranschreiten eines Prozesses zu beobachten, der sich mit einer Art vierten industriellen Revolution vergleichen lässt – eine Wandlung der Industrie hin zur Industrie 4.0. Diese Entwicklung wird durch den Zustrom neuer Technologien, die fortgeschrittene Digitalisierung, künstliche Intelligenz und die Cloud verstärkt. Die genannten Veränderungen betreffen auch den Bereich der Betriebstechnologie (OT). Um den neuen Standard ‚Industrie 4.0‘ auch dort zu erreichen, müssen Unternehmen die Konvergenz zwischen OT und IT annehmen und verstehen, welche entscheidende Rolle die Cybersicherheit in diesem Prozess spielt.  

Die Abschirmung von OT-Netzwerken durch den sogenannten ‚Air Gap‘ ist nicht mehr praktikabel, denn komplexe, miteinander verbundene Systeme aus dem Intranet verbinden sich zunehmend mit dem Internet, um mechanische Prozesse in ICS (Industrial Control Systems)-Umgebungen zu erleichtern. Industrie 4.0 in der Produktion stellt Unternehmen vor eine Vielzahl von Herausforderungen, wenn es um die Sicherstellung kontinuierlicher IT-Sicherheit geht. Firmen sollten sich jedoch nicht davon abschrecken lassen, bietet die Industrie 4.0 doch Innovationen, die die Arbeitsweise führender Unternehmen der Fertigungsindustrie in Zukunft verändern werden.

Die Konvergenz von IT und OT

Die Konvergenz ist im Wesentlichen ein Paradigmenwechsel, bei dem zwei getrennte Silos zusammengeführt werden, um den Weg für das Industrial Internet of Things (IIoT) zu ebnen. Das ermöglicht es der industriellen Infrastruktur, Daten mit anderen Geräten und Systemen über die Cloud und das Internet auszutauschen, was zweifellos die betriebliche Effizienz verbessert, aber auch eine ganze Reihe von Risiken für die Cybersicherheit mit sich bringt.  

In Kombination mit OT hat die IT das Potenzial, nicht nur die industrielle Effizienz zu verbessern, sondern auch die Kosten zu senken. Durch den Echtzeit-Zugang zu Daten können Hersteller Entscheidungen in hoher Geschwindigkeit treffen, ungeplante Ausfallzeiten reduzieren, ihre Prozesse flexibler und konsistenter gestalten, Ausrüstung und Personal effizienter einsetzen und nicht benötigte Hardware und Software eliminieren. Diese Integration erfolgt auf verschiedene Weise, beispielsweise durch die Verbindung von OT mit herkömmlichen Unternehmensnetzwerken oder direkt mit dem Internet, durch die Verbindung einiger Geräte über Peer-to-Peer-Protokolle wie Bluetooth und durch die Verbreitung drahtloser Geräte in OT-Umgebungen, die in den letzten Jahren mit dem Aufkommen des IoT explosionsartig zugenommen hat.

Use Cases aus der Praxis für die Praxis

Wie Produktionsleiter die Herausforderungen in der industriellen Produktion meistern

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Welche Herausforderungen erwarten Unternehmen bei der Industrie 4.0?

Es gibt eine Vielzahl von Herausforderungen, die Sicherheitsteams und Unternehmensleiter bei der Anpassung ihrer Unternehmen an die neuen Standards der Industrie 4.0 bewältigen müssen. Viele davon sind dynamisch, aber einige der zentralen Herausforderungen sind:

Der Bedarf an ausgebildeten Fachkräften: Unternehmen müssen ihre Mitarbeiter weiterbilden oder umschulen, um sie angemessen in neuen Sicherheitsmaßnahmen und -geräten zu schulen. Das kann kostspielig und zeitaufwändig sein, vor allem wenn man bedenkt, dass es immer noch einen Mangel an geschultem Fachpersonal gibt, das den Wert bestimmter Technologien und deren Unterstützung für ICS und OT wirklich verstehen.

Sensibilität der Daten: Wenn Geräte an IT-Netzwerke angeschlossen werden, stehen Unternehmen vor dem Problem der gemeinsamen Nutzung großer Datenmengen, denn diese setzen sie und ihre Kunden dem Risiko von Datenschutzverletzungen und Datenlecks aus. Darüber hinaus verwenden viele Hersteller ältere Geräte, die verschiedene Stufen der Datenintegration aufweisen, was die Eingabe von Daten in das System und deren Analyse erschwert.  

Change Management: Es kann schwierig sein, mit Änderungen an einer IT-Plattform umzugehen. Ganz zu schweigen von einem kompletten Anbieterwechsel oder einem Wechsel zu anderen Prozessoren, um neue Ziele zu erreichen.

IT-Sicherheit: Die IT-Sicherheit steht an erster Stelle, kann jedoch zu Problemen in der Produktion führen, da der Schutz von OT vor Cybersecurity-Bedrohungen weniger leicht sichergestellt werden kann als in anderen Bereichen.

Datenverwaltung: Aufgrund von neuen Anforderungen an die gemeinsame Nutzung entwickeln sich Daten zu einem neuen Format, das umfassend, aber einfach genug sein muss, um von allen verstanden zu werden – auch von den Führungskräften in der Chefetage. Die Fähigkeit, über diese gemeinsam genutzten Daten Bericht zu erstatten, ist von entscheidender Bedeutung. Sie müssen auf eine Weise präsentiert werden, die auch für Personen ohne technischen Hintergrund verständlich ist. 

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Auswirkung neuer Technologie muss im Mittelpunkt stehen

Eine weitere große Herausforderung für Unternehmen ist die Implementierung von Industrie 4.0-Assets, die auch Industrie 2.0 und 3.0 durchlaufen haben. Diese Umsetzung führt zu Schwierigkeiten im Hinblick auf das Teammanagement, und zwar sowohl in Bezug auf das Sponsoring durch die Führung als auch auf das Verständnis dessen, was geändert wird und die Rechtfertigung des geschäftlichen Nutzens der Einführung dieser neuen Änderungen in der Betriebsorganisation und in der Produktion.  

Noch wichtiger ist, dass der Einsatz der Technologien und die Auswirkungen der Änderungen auf die Produktion und die Geschäftsabläufe im Mittelpunkt stehen. Wenn die aktualisierte Technologie nicht die Richtige ist, wird sie die Prozesse nicht vereinfachen und könnte weitere Probleme für das Unternehmen verursachen. Infolge der zahlreichen industriellen Revolutionen hat sich die Technologie mehrfach verändert, insbesondere im Hinblick auf die Interaktion zwischen diesen neuen Technologien in verschiedenen Umgebungen. Dies ist wohl eine der größten Herausforderungen für Unternehmen, da die ständige Entwicklung ihnen kaum genug Zeit lässt, sich auf ein neues Gerät einzustellen, bevor es wieder weiterentwickelt wird. 

Innovationen, die die Arbeitsweise von Führungskräften in der Fertigung verändern

Welche Innovationen werden die Arbeitsweise von Führungskräften in der Fertigungsindustrie in Zukunft neu gestalten, wenn sich die Branche an neue Technologien und neue Arbeitsweisen anpasst?

5G in industriellen Umgebungen: Die Einführung von 5G ermöglicht den Teams eine vollständige Übersicht über die Assets in ihrer Industrieanlage, was die Identifizierung von Bedrohungen oder verdächtigen Geräten erleichtert. Diese Entwicklung erhöht die Bandbreite der Maschinen, indem sie hochauflösende Funktionen, virtuelle Realität (VR) und erweiterte Realität (AR) ermöglicht. Noch wichtiger ist, dass dadurch ein neues Sicherheitsniveau erreicht wird, das in Fertigungszentren sowohl für die Cyber- als auch für die physische Sicherheit von Mitarbeitern und Kunden unerlässlich ist. Und schließlich haben Unternehmen die Möglichkeit, ihre Anlagen zukunftssicher zu machen und die Technologien in ihre OT-Systeme zu integrieren, was sie widerstandsfähiger gegen kriminelle Hacker macht.

Künstliche Intelligenz bei Automatisierungsinnovationen: Durch den Einsatz von KI kann menschliches Eingreifen vollständig vermieden werden, was im gesamten Betrieb und im Einstellungsprozess verschiedene Vorteile mit sich bringen kann. KI kann auch das Problem menschlicher Voreingenommenheit oder Diskriminierung bei Einstellungsverfahren beseitigen und Bewerber leichter herausfiltern, um diejenigen zu finden, die für bestimmte Positionen am besten geeignet sind. Außerdem bietet KI Führungskräften die Möglichkeit, ihre Arbeitsweise zu ändern. Mit zuverlässigen Technologien lassen sich bestimmte Prozesse vereinfachen, indem man sich bei der Erledigung von Aufgaben auf Maschinen verlässt und so das Risiko von Verletzungen oder menschlichen Fehlern verringert.

Umfassende Cybersicherheit für Industrie 4.0

Während diese neuen Innovationen die Arbeitsweise der Hersteller verbessern werden, öffnen sie auch raffinierten Angriffen die Tür. Das liegt daran, dass die Konvergenz zwischen IT und OT den Air Gap auflöst, der ursprünglich den vermeintlichen Schutz der OT sicherte. Die IT-Sicherheitsressourcen sind nun für den Schutz beider Einheiten verantwortlich, wodurch Bedrohungsakteure erhebliche Lücken ausnutzen können. Das ist für Hersteller besonders besorgniserregend, da jede Art von Angriff zu Produktionsausfällen und einer Unterbrechung des Geschäftsbetriebs führen kann, was wiederum finanzielle Verluste nach sich zieht. Im Jahr 2021 gab es drei derartige Vorfälle, bei denen ganze Montagewerke oder kritische Infrastrukturdienste abgeschaltet wurden. Dabei handelte es sich um die Angriffe auf das Wassersystem in Florida,Colonial Pipeline und JBS Food, bei denen es zu erheblichen Unterbrechungen im Tagesgeschäft kam.

Wie man IT und OT erfolgreich integriert, ohne die Sicherheit zu beeinträchtigen

Netzwerksichtbarkeit: Unternehmen sollten unbedingt in umfassende Lösungen für die Transparenz ihrer Assets investieren. Zu wissen, was sich in einem Netzwerk befindet, ist der erste Schritt zum Erfolg in der Industrie 4.0. Eine Sicherheitsplattform muss sowohl für verwaltete IT- als auch für nicht verwaltete OT- und IoT-Geräte funktionieren und den Verantwortlichen die Möglichkeit geben, alle potenziellen Kommunikationswege zu untersuchen und zu überwachen, einschließlich Bluetooth, Ethernet und WiFi. Die Sicherheitslösungen sollten die wichtigsten Sicherheits-Frameworks erfüllen und eine passive Echtzeit-Überwachung bieten, damit Unternehmen einen ständigen Überblick darüber haben, welche Geräte mit ihren Netzwerken verbunden sind.  

Industrie 4.0-Strategie: Sobald Unternehmen den notwendigen Einblick in ihre Netze haben, können sie damit beginnen, ihr Risiko durch Bedrohungen, Schwachstellen und Konsequenzen zu kalkulieren, die sich aus der Integration von IT und OT ergeben können. Dabei müssen sie in der Lage sein, die Interoperabilität und Sicherheit aller Assets des Unternehmens zu gewährleisten. Sie müssen Folgendes berücksichtigen:

  • Warum braucht die Organisation IT/OT-Integration? 
  • Wie wirkt sich die Technologie auf die wichtigsten Leistungsindikatoren aus?
  • Gibt es eine Abstimmung über organisatorische Silos hinweg? 
  • Was kann passieren, wenn Systeme gehackt werden? 

Bereichsübergreifende Teams: In der Regel sind es die Betriebsleiter, die die Initiative ergreifen, um Investitionen in die Cybersicherheit voranzutreiben, da sie einen ganzheitlichen Überblick über das gesamte Unternehmen haben. Unternehmen sollten jedoch ihre Cybersecurity- und Betriebssicherheitsteams zusammenführen, damit sie unter der Leitung des CISO zusammenarbeiten können. Diese Art der einheitlichen Verwaltung von OT- und IT-Ressourcen wird für die Sicherung von Assets in allen IIoT-Umgebungen von grundlegender Bedeutung sein.

Bewusstseinsbildung und Sicherung der Finanzierung: Wenn es um den Schutz eines Unternehmens geht, tragen die Sicherheitsteams oft die meiste Verantwortung, aber auch die Führungsteams sollten eine aktive Rolle übernehmen. Investitionen in neue Technologien sind sowohl eine technische als auch eine strategische Entscheidung, die das gesamte Unternehmen betrifft. Die Modernisierung der Industrie ist mit beträchtlichen finanziellen Mitteln verbunden und erfordert eine besondere Abstimmung zwischen den technischen Mitarbeitern und dem Führungsteam. Dies ist ein entscheidender Schritt, um ein Bewusstsein für die spezifischen Einschränkungen herkömmlicher IT-Lösungen zu schaffen und dafür, wie diese die OT-Geräte schützen. Dies wirkt sich auch direkt darauf aus, wie sich Verstöße gegen die Cybersicherheit auf die Produktion auswirken können.

Neue Rolle der Cybersicherheit muss akzeptiert werden

Letztlich ist die mangelnde Transparenz von nicht verwalteten Geräten eine große Herausforderung bei der Sicherung der Industrie 4.0. Dennoch kann ein stärkerer Fokus auf die richtigen Cybersicherheitsmaßnahmen Unternehmen dabei helfen, sich anzupassen und ihre Ziele zu erreichen, wenn es um die neueste industrielle Revolution geht. Der Einsatz einer Lösung, die Echtzeiteinblicke und -transparenz in alle Geräte eines Netzwerks bietet, ermöglicht es Unternehmen, die volle Kontrolle über ihre Sicherheit und ihre Systeme zu behalten – schließlich kann man nicht schützen, was man nicht sieht. Wenn Unternehmen die Konvergenz annehmen und die Bedeutung der Cybersicherheit in diesem Prozess akzeptieren, sind sie am besten darauf vorbereitet, sich anzupassen, weiterzuentwickeln und ihre Ziele für die Industrie 4.0 zu erreichen.

Dieser Beitrag ist ursprünglich auf unserem Partnerportal Industry of Things erschienen.

* Sachin Shah arbeitet als Chief Technology Officer für die Bereiche OT und ICS bei Armis.

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