Forschungsprojekt

Step-UP!CPS

Sicherheitskritische Systeme sind keine Smartphones!

Motivation

In vielen Industrie- und Alltagsprodukte stellen vernetzte eingebettete Systemen die Verbindung von physischer und Cyber-Welt her – es entstehen Cyber-Physische Systeme (CPS). In nahezu allen Industriezweigen übernehmen bereits heute CPS sicherheitskritische Kontrollfunktionen (automatisiertes Fahren; Steuerung von Produktionsanlagen, Energienetzen, Medizinischen Geräten etc.). Ihre modulare Updatefähigkeit während des Betriebs – d.h. die Aktualisierung einzelner Teil-Funktionen mit nachweislicher Erhaltung der Betriebssicherheit des Gesamtsystems - ist gemäß nationaler und internationaler Forschungs-Roadmaps ein zentraler Schlüssel für die Sicherheit, Leistungsfähigkeit und Effizienz zukünftiger CPS. Im Gegensatz zu Smartphones, bei denen regelmäßige Updates zum Alltag gehören, erfordern Updates von CPS wesentlich umfassendere Absicherungsmechanismen, mit denen der Erhalt der Betriebssicherheit der aktualisierten Systeme nachgewiesen werden kann. Gleichzeitig muss die enorme Varianten- und Konfigurationsvielfalt von sicherheitskritischen Systemen bei Updates im Feld beherrscht werden. Technologien für die Updatefähigkeit von sicherheitskritischen CPS haben eine große betriebliche und marktrelevante Hebelwirkung – bisher gibt es aber keine tragfähigen Lösungen. An diesem Punkt setzt Step-Up!CPS an.

Lösungsansatz

Der Forschungsverbund wird domänen-übergreifende Software-Methoden, Technologien und Prozesse für sichere, modulare CPS-Updates erforschen, als proof-of-concept realisieren und in den Forschungsinfrastrukturen der Partner in drei zentralen Anwendungsbereichen - Automotive, Industrie4.0, Maritime - anhand von Technologie-Demonstratoren evaluieren und demonstrieren.

Kernarbeiten des Projektes sind die Entwicklung von Software-Methoden und Technologien, die „vertraglich zugesicherte“ Eigenschaften von zu aktualisierenden Funktionen und dem Gesamtsystem nutzen. Diese sogenannten „Contracts“ sind die Grundlage für die Entwicklung von umfassenden Absicherungsmechanismen für CPS-Updates in diesem Projekt. Diese Absicherungsmechanismen werden zusammen mit neuen Ansätzen zum Varianten – und Konfigurationsmanagement entwickelt und in einen domänen-übergreifenden Update-Prozess für CPS integriert.

Verwertungspotential / Anwendernutzen / Bundesinteresse: Die Ergebnisse werden in Rahmen eines Open Innovation Prozesses erarbeitet, der von Anfang an Industriepartner als „Ideen-Geber“, „Konzept-Prüfer“ und zukünftige Nutzer der Projektergebnisse einbezieht. Dieser Prozess wird von dem Konsortialpartner SafeTRANS geleitet - einem Kompetenz-Netzwerk aus deutschen Vertretern der Industrie und Forschung, das Knowhow für sicherheitskritische eingebettete Systeme und CPS bündelt, aktiv Forschungsstrategien für CPS entwickelt und Technologietransfer und –dissemination befördert. Das Projekt wird wichtige Grundlagen für die Updatefähigkeit zukünftiger Industrie- und Alltagsprodukte liefern, die sicherheitskritische Steuerungsfunktionen übernehmen – wie z.B. autonome Fahrzeuge. Diese Updatefähigkeit wird sowohl technologisch aber auch in Bezug auf Prozesse eine wachsende strategische Bedeutung für immer stärker vernetzte Produkte des Hochtechnologiestandorts Deutschland haben - und damit dessen Wettbewerbsfähigkeit und Innovationsdynamik maßgeblich beeinflussen.

Konsortium

  • FZI
  • Universität Oldenburg
  • OFFIS
  • DLR
  • Karlsruher Institut für Technologie
  • SafeTRANS