Digitalisierung KI-gestützte Sicherheitsquittierung für Werkzeugmaschinen

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Fraunhofer AISEC - Fraunhofer- Einrichtung für Angewandte und Integrierte Sicherheit

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Auf dem Weg zu einer sich selbst steuernden Produktion entwickeln Partner aus Forschung und Wirtschaft derzeit eine vollautomatische KI-gestützte Sicherheitsquittierung für Werkzeugmaschinen. 

Stellen Sie sich eine Fabrik vor, die sich selbst steuert: Sicherheitszonen werden automatisch freigegeben und Cyberangriffe bleiben wirkungslos. Was wie Science-Fiction klingt, wird im Forschungsprojekt KIbSIS Realität. Partner aus Forschung und Wirtschaft entwickeln bis 2028 in einer internationalen Kooperation mit Südkorea eine vollautomatische, KI-gestützte Sicherheitsquittierung für Werkzeugmaschinen auf Basis standardisierter, vertrauenswürdiger und quantensicherer KI-Technologien.

Ziel: Chancen nutzen, Risiken minimieren

Industrielle Prozesse werden digitaler und vernetzter. Für Unternehmen bedeutet das Chancen, aber auch Risiken. Chancen, z.B. in Form von sich selbst steuernden Fabriken. Risiken, z.B. durch die wachsende Zahl an Cyberbedrohungen, klassische Kryptografie brechende Quantencomputer oder unzureichende Sicherheitsmechanismen für KI-gestützte Industriesysteme.

Das Forschungsprojekt »KI-basierte Sicherheit für Industrie-Systeme (KIbSIS)« hat sich zum Ziel gesetzt, Technologien zu entwickeln, die helfen, die Chancen der zunehmenden Digitalisierung und Vernetzung zu nutzen und deren Risiken zu minimieren. Zu diesen Technologien gehören eine KI-basierte Anomalieerkennung für Cyberangriffe, eine gehärtete Systemplattform für sichere KI-Anwendungen, quantenresistente Kryptografie mit Secure Elements* und eine vertrauenswürdige Software Bill of Materials (SBOM)* für Industrieprodukte.

Nahtlose Verbindung von Cloud- und Edge-Computing

Bei KIbSIS entstehen standardisierte Schnittstellen, wie die Generic Trust Anchor API*, sowie quantenresistente Protokolle, die herstellerunabhängig in verschiedenen Cloud-Edge-Umgebungen einsetzbar sind. KIbSIS engagiert sich aktiv im IPCEI-CIS Workstream 4*, um technische Standards zu harmonisieren und interoperable Lösungen zu fördern. KI-basierte Anomalieerkennung und automatisierte Sicherheit in Edge-Devices ermöglichen es, das System zu skalieren und echtzeitfähig zu machen. Die KIbSIS-Technologien helfen somit, Cloud- und Edge-Computing miteinander zu verbinden, um Ressourcen flexibel zwischen zentraler Cloud und dezentralen Edge-Knoten zu verteilen und unterstützen so den Aufbau eines Multi-Provider Cloud-Edge Continuum*.

Demonstrator entsteht in internationaler Zusammenarbeit

Gemeinsam machen die Technologien es möglich, vollautomatisch KI-gestützt die Sicherheitszone einer Werkzeugmaschine zu quittieren, deren Produktion durch das Auslösen einer Sicherheitsvorrichtung unterbrochen worden ist – z.B. durch Gegenstände oder Personen in einer Lichtschranke. Dabei entsteht in internationaler Zusammenarbeit mit einem südkoreanischen Partner ein Demonstrator, der 2028 vorgestellt werden soll.

Philipp Zieris, Projektleiter am Fraunhofer-Institut für Angewandte und Integrierte Sicherheit AISEC sagt: »Um wirtschaftlich arbeiten zu können, streben Maschinen- und Fabrikbetreiber eine sich selbst steuernde Produktion an. Dazu müssen automatisierte Systeme zuverlässig und vertrauenswürdig sicherheitskritische Entscheidungen treffen. Die dafür notwendigen Technologien bringt KIbSIS voran. Durch die Entwicklung eigenständiger KI-basierter und quantenresistenter Sicherheitslösungen für industrielle Systeme tragen wir zur digitalen Souveränität Deutschlands und Europas bei.«

• Secure Element: Ein Secure Element ist ein manipulationssicherer Mikrochip, der sensible Daten wie Schlüssel und Zahlungsinformationen isoliert speichert und schützt.
• Software Bill of Materials (SBOM): Eine SBOM ist eine maschinenlesbare Liste aller Komponenten und deren Versionen, die eine Software ausmachen.
• Generic Trust Anchor API (GTA API): Die GTA API ist eine standardisierte Programmierschnittstelle, die kryptografische Funktionen wie Verschlüsselung und digitale Signaturen in IoT-Geräten bereitstellt.
• IPCEI-CIS Workstream 4: Der IPCEI-CIS Workstream 4 ist ein Teil des EU-Projekts IPCEI für Mikroelektronik, das innovative Technologien in der Halbleiterproduktion fördert, um die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Industrie zu stärken.
• Multi-Provider Cloud-Edge Continuum (MPCEC): Ein MPCEC verbindet Cloud- und Edge-Computing, um Ressourcen flexibel zwischen zentraler Cloud und dezentralen Edge-Knoten zu verteilen.
• IPCEI-CIS: »Important Project of Common European Interest - Next Generation Cloud Infrastructure and Services« ist ein EU-Projekt, das eine interoperable europäische Datenverarbeitungslandschaft mit Fokus auf Nachhaltigkeit und digitale Souveränität entwickeln soll.