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Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule AachenAutor:in: Stefan Lenz, David Schachtschneider, Simon Jonas, Liam Tirpitz, Sandra Geisler, Martin HenzePublikationFormat: PDFCoFacS – Simulating a Complete Factory to Study the Security of Interconnected Production
While the digitization of industrial factories provides tremendous improvements for the production of goods, it also renders such systems vulnerable to serious cyber-attacks. To research, test, and validate security measures protecting industrial networks against such cyber-attacks, the security community relies on testbeds to simulate industrial systems, as utilizing live systems endangers costly components or even human life. However, existing testbeds focus on individual parts of typically complex production lines in industrial factories. Consequently, the impact of cyber-attacks on industrial networks as well as the effectiveness of countermeasures cannot be evaluated in an end-to-end manner. To address this issue and facilitate research on novel security mechanisms, we present CoFacS, the first COmplete FACtory Simulation that replicates an entire production line and affords the integration of real-life industrial applications. To showcase that CoFacS accurately captures real-world behavior, we validate it against a physical model factory widely used in security research. We show that CoFacS has a maximum deviation of 0.11% to the physical reference, which enables us to study the impact of physical attacks or network-based cyber-attacks. Moreover, we highlight how CoFacS enables security research through two cases studies surrounding attack detection and the resilience of 5G-based industrial communication against jamming.
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Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule AachenRealitätsnahe Erprobung von Sicherheit für ICS
Ziel von RealistICS ist es Studierenden begleitend zur theoretischen Ausbildung im Bereich industrielle Netzwerksicherheit die Möglichkeit zur praktischen und realitätsnahen Erprobung der erlernten Kenntnisse zu geben. Dadurch soll nicht nur die Motivation gesteigert werden, sondern auch wichtige Fähigkeiten für den Praxiseinsatz vermittelt werden.Dazu soll Studierenden ein Verständnis dafür vermittelt werden, dass industrielle Netzwerke ein komplexes Gesamtsystem sind, dessen Absicherung neben dem theoretischen Wissen aus einer Vorlesung auch signifikante praktische Fähigkeiten benötigt. Zur Erreichung dieses Ziels soll eine Lernumgebung entwickelt werden, in der die Studierenden semesterbegleitend die jeweils theoretisch erlernten Konzepte direkt praktisch anwenden können. Dabei werden die Studierenden zu Beginn des Semesters zunächst das industrielle Netzwerk konfigurieren und programmieren, bevor sie im Laufe des Semesters verschiedene Möglichkeiten zur Absicherung des Netzwerkes in dieser Umgebung praktisch umsetzen.Um einen hohen Realitätsgrad und somit hohe Studierendenmotivation zu erreichen, wird auf umfangreiche Vorarbeiten zur Schaffung von Simulationsumgebungen für industrielle Netzwerke zurückgegriffen. Diese sollen im Rahmen von RealistICS für den Einsatz in der Lehre angepasst sowie entsprechende praktische Aufgaben zum kontinuierlichen Aufbau und Absicherung des industriellen Netzwerkes entworfen werden.
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Durch den technologischen Wandel und die zunehmende Bedeutung von Data Analytics und KI, wird das Anforderungsprofil von Unternehmen an Absolvent:innen als Fach- und Führungskräfte zunehmend interdisziplinär. Das Smart Sustainability Simulation Game (S3G) bereitet Studierende auf genau dieses Anforderungsprofil vor, indem es techno-ökonomische Kompetenzen im Kontext der Digitalisierung und Transformation industrieller Wertschöpfungsketten hin zu ökonomischer, ökologischer und sozialer Nachhaltigkeit vermittelt. S3G wird als ein interaktives Planspiel mit Teamarbeit, Gamification- und Wettbewerbselementen konzipiert, im Rahmen dessen Studierende in berufsfeldbezogene Rollen schlüpfen und authentische Anforderungssituationen bewältigen. Dabei durchlaufen sie Stufen einer Kreislaufwirtschaft (z.B. Rohstoffgewinnung, Produktion, Handel, Konsum/Nutzung, Recycling/Reuse). Auf jeder Stufe finden sie Aufgaben vor, für die sie im Sinne des problembasierten Lernens Lösungen erarbeiten. Sie müssen Entscheidungen über geeignete Maßnahmen treffen, im Spiel umsetzen und reflektieren. Insgesamt schafft S3G ein interdisziplinäres Angebot für projektbasiertes Lernen, welches selbstgesteuertes und aktives Lernen fördert.
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Kreative und innovative Lehrideen kommen häufig aufgrund fehlender zeitlicher Ressourcen oder mangelnder Unterstützungsstrukturen nicht zur Umsetzung. Mit der Projektmaßnahme „Förderung innovativer Lehrideen durch Lehrprojekte" wurde im Kontext einer sich wandelnden Lehr- und Lernkultur experimentierfreudigen Lehrenden durch Lehrentlastung Raum gegeben, neue Lehrkonzepte umzusetzen und dabei auf professionelle medientechnische und didaktische Unterstützung zurückgreifen zu können. Durch den Bewerbungsprozess wurde das innovative Lehrpotential an der Hochschule sichtbar und trug zu einer gezielten Vernetzung der Lehrenden bei. Durch den mit dem Lehrprojekt verbunden Transfer in die Hochschule wurde der Austausch über die Lehre innerhalb der Hochschule intensiviert und auch Kontakte zu hochschulübergreifenden Netzwerken aufgebaut. Durch die Überführung in einen Lehrförderpreis konnte erreicht werden, dass die Maßnahme nach Projektende an der Hochschule weitergeführt wird.
Maßnahme anzeigenSozial-emotionales Lernen in virtuellen Räumen interaktiv gestalten [1]
[Kurzbeschreibung folgt (Anm. StIL)]
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