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Innovationen sichern

Know-how-Schutz beginnt in der Anlagenkonfiguration – und reicht bis zum fertigen Produkt
Innovationen sichern

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In Zeiten globalisierter Fertigung und Vernetzung wird es immer wichtiger – und zugleich schwieriger –, Innovationen vor Nachahmern zu schützen. Verschiedene Ansätze werden aktuell vorangetrieben, die vom klassischen Kopierschutz-Stecker über sichere Anschlussstandards bis hin zum Schutz durch das Material selbst reichen.

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Industrie 4.0 ist ein Lieblingsthema der Branche geworden – doch ohne ganzheitliche und nachhaltige Sicherheitskonzepte öffnet die vernetzte Fertigung Datenmissbrauch Tür und Tor. „Mit Internet 4.0 hält das Internet der Dinge Einzug in die Fabriken“, verdeutlicht Prof. Dr. Wolfgang Wahlster, Vorsitzender der Geschäftsführung des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI). „Um die Vorzüge der cyber-physischen Produktionssysteme nutzen zu können, muss Security by design schon in der Planungsphase berücksichtigt werden. Nur so können Sabotage und Wirtschaftsspionage ausgeschlossen werden.“

Ins selbe Horn stößt Oliver Winzenried, Vorstand und Mitgründer des Software-Security-Spezialisten Wibu-Systems: „Gerade die wachsende Vernetzung der einzelnen Maschinen lockt Angreifer an, über Schwachstellen einzudringen und die Produktionsprozesse so zu stören, dass immense Schäden entstehen oder wichtiges Know-how in die falschen Hände kommt.“
Um ein ganzheitliches Sicherheitskonzept für die Schutzbedürfnisse industrieller Unternehmen zu entwickeln, arbeiten DFKI und Wibu-Systems gemeinsam an geeigneten Schutzmechanismen für unterschiedliche Bedrohungsarten. Die Lösungen zur Abwehr werden als Systemprototyp auf der Produktionslinie der Demo-Fabrik Smart Factory KL des DFKI umgesetzt.
Im Rahmen des Projekts kümmert sich Wibu-Systems um die Anpassung und Erweiterung seiner Schutztechnologie Codemeter. Diese basiert auf einem externen Speichermedium, etwa einem USB-Stick, auf dem die Lizenzen für die zu schützende Software gespeichert sind. Die Technik soll nun dahingehend weiterentwickelt werden, dass als Schutzkomponente zusätzlich zu den Cm-Dongles auch RFID-Tags dienen und die Autorisierung und Rechtezuweisung per Software erfolgen kann. Das DFKI entwickelt ein ganzheitliches Sicherheitskonzept und bereitet die Produktionslinie zur Erprobung und Evaluierung vor. Das Konzept soll flexibel und nachrüstbar in bestehende Produktionssysteme sein und Angriffsversuche durch Manipulation, unerlaubte Aktivierung, Knowhow-Diebstahl und unberechtigtes Einspielen neuer Programme abwehren.
Maschinen schnell und sicher anschließen
Auf die Anschlusstechnik selbst fokussiert ein Projekt, das das Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB) in Karlsruhe initiiert hat. Es adressiert eine Grundidee von Industrie 4.0: Maschinen und Anlagen oder Einzelkomponenten, z. B. Spindeln, Greifer oder andere Feldgeräte, sollen sich selbstständig und selbstkonfigurierend in die Produktion integrieren, ohne dass ein Ingenieur oder Softwareentwickler eingreift. Dieses Prinzip wird als Plug and Work bezeichnet.
Jedoch gibt es eine standardisierte Schnittstelle à la USB bezogen auf die Software-Anteile einer Fabrik heute noch nicht, weil die Anforderungen in der Produktion an Sicherheit, Verfügbarkeit und Echtzeitfähigkeit höher sind als in der Bürowelt. „Werden Maschinenkomponenten unbefugt in eine Produktionsanlage eingefügt, kann es zu Stillständen oder gefährlichen Fehlfunktionen der Maschine, aber auch zu unautorisierter Datennutzung und Manipulation kommen“, betont Prof. Jürgen Jasperneite, Leiter des Fraunhofer-Anwendungszentrums IOSB-INA.
Im Projekt Secure Plug and Work erarbeiten jetzt zehn Projektpartner aus Wirtschaft und Wissenschaft eine durchgängige und sichere Plug-and-Work-Lösung in der Fabrik, übergreifend über die Ebenen der klassischen Automatisierungspyramide. Mit 6 Millionen Euro Gesamtvolumen ist es eines der größten Forschungsprojekte des Bundesministeriums für Bildung und Forschung im Bereich der Industrie 4.0. „Wenn neue Komponenten oder Maschinen in das Produktionssystem eingebracht werden oder Änderungen an ihnen erfolgen, sollen alle erforderlichen Softwarebausteine und -systeme von der Feldebene bis zur MES-Ebene mit möglichst geringen manuellen Konfigurationsarbeiten aktualisiert werden“, erklärt Olaf Sauer vom Fraunhofer IOSB das Ziel der Initiative.
Gelingt es nicht, Informationsabfluss zu stoppen und so Plagiate zu verhindern, dann bietet sich die Möglichkeit, das Endprodukt fälschungssicher zu kennzeichnen. Hersteller versuchen das über Hologramme oder spezielle Bedruckungen. Dabei sind drei wesentliche Aspekte zu beachten:
Eine robuste und permanente Produktkennzeichnung,
passende Lösungen zur Detektion/Authentifizierung und
ein gerichtsfestes Sicherheitsmerkmal.
Produkt bringt seinen Kopierschutz mit
Eine clevere Methode, die Produktidentität im Werkstoff selber zu verankern, schlägt Polysecure vor. Die Freiburger entwickeln Marker aus keramischen und kristallinen Partikeln, die in den Werkstoff der Produkte eingemischt werden. „Wir machen Produkte und Werkstoffe dadurch unverwechselbar“, erklärt der geschäftsführender Gesellschafter Jochen Moesslein. Das Produkt wird quasi selbst zum Kopierschutz. Das schützt vor Plagiaten, schafft Rechtssicherheit und erleichtert die Sortierung sowie das Recycling von Werkstoffen.
Die Produktmarker bieten bis zu drei kombinierbare Sicherheitsmerkmale, die man laut Polysecure auch bei sehr geringen Markerkonzentrationen nachweisen kann: Eine charakteristische Fluoreszenz, die innerhalb einer Sekunde durch einen optischen Detektor gemessen oder mit einem Laserpointer sichtbar gemacht werden kann, einen numerischen Produkt-Code, der zurückgeht auf den chemischen Code der keramischen Partikel, sowie einen zufälligen strukturellen Fingerabdruck. „Die Marker können in nahezu jedes Material eingemischt werden“, erklärt Moesslein. „Zudem sind sie temperaturstabil bis mindestens 1600 Grad Celsius, unlöslich, chemisch inert, mechanisch extrem robust – und essbar.“
Deshalb sind die Marker sogar in der Pharmaindustrie oder der Medizintechnik einsetzbar. Beigemischt und homogenisiert, können sie in den meisten Materialien über ihren gesamten Lebenszyklus zum Einsatz kommen. Insbesondere bei Metallen, werden Marker in flüssige, reaktive Spezialpolymere eingemischt und in geeignete Bohrungen gespritzt. Das Spezialpolymer härtet als Zweikomponenten-System in wenigen Minuten oder als UV härtendes System in wenigen Sekunden aus. Bohrung und Einspritzung können an fertigen, aber auch gebrauchten Teilen durchgeführt werden.
Aufgrund des Herstellungsverfahrens sind die Teilchengrößen und ihre Form zufallsbedingt. Daher kann ein Marker niemals identisch reproduziert werden – auch nicht von Polysecure selbst. Jedes „nachgemachte“ Markergemisch lässt sich also von originalen Markern differenzieren, was als gerichtsfester Beweis der Originalität anerkannt ist.
Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) www.dfki.de
Wibu-Systems AG www.wibu.com
Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB) www.iosb.fraunhofer.de
Polysecure GmbH www.polysecure.eu
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