SCADA-Systeme (Supervisory Control and Data Acquisition) haben sich zu einem unverzichtbaren Bestandteil für die effiziente Verwaltung und den Betrieb von Industrie- und Infrastruktursystemen entwickelt, die selbst immer komplexer geworden sind. Durch die Überwachung und Steuerung industrieller Prozesse in Echtzeit haben SCADA-Systeme ihren Wert in einer Vielzahl von Branchen unter Beweis gestellt, die von der Fertigung über die Energieversorgung bis hin zur Wasserwirtschaft und zum Transportwesen reichen.
Da sie zur Steuerung mehrerer kritischer Vorgänge eingesetzt werden, ist auch die Notwendigkeit gestiegen, sie vor Cyber-Bedrohungen zu schützen. Supervisory Control and Data Acquisition Systems weisen in Bezug auf Cybersicherheit einen signifikanten Zusammenhang mit Datenschutz, Betriebskontinuität und Sicherheit auf.
Was ist SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition)?
SCADA steht für Supervisory Control and Data Acquisition (Überwachungssteuerung und Datenerfassung). Es wird im Wesentlichen zur Steuerung und Überwachung industrieller Prozesse eingesetzt, die sich über große geografische Gebiete erstrecken. Eine solche SCADA-Software bietet die Funktionalität zur Erfassung von Echtzeitdaten für die Automatisierung solcher Prozesse und zeigt diese auf einer zentralen Schnittstelle für den Benutzer zum Zwecke der Steuerung und Überwachung an. Sie sind für die Gewährleistung einer kontinuierlichen Betriebseffizienz, Sicherheit und Zuverlässigkeit von entscheidender Bedeutung.
Bedeutung von SCADA
Überwachungs- und Datenerfassungssysteme spielen eine wichtige Rolle im Betriebsmanagement verschiedener Branchen. Sie helfen dem Betreiber, die Leistung zu überwachen, um Anomalien zu erkennen und rechtzeitig einzugreifen. Sie tragen dazu bei, die Betriebseffizienz zu steigern, Ausfallzeiten zu minimieren und Sicherheits- und Regulierungsstandards durch die Verfügbarkeit und Kontrolle von Echtzeitdaten zu erfüllen.
Wer nutzt SCADA?
SCADA-Software wird in vielen verschiedenen Branchen und Organisationen für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt:
- Fertigung: Dies hilft bei der Steuerung der Produktionslinien und auch bei der Überwachung des Zustands der Maschinen.
- Energie: Sie hilft bei der Stromerzeugung, -übertragung und -verteilung.
- Wasseraufbereitung: Es findet Anwendung in der Wasserversorgung, Abwasserentsorgung und Abwasserwirtschaft.
- Transportwesen: Es wird in Eisenbahnsystemen, Ampelsteuerungssystemen und Verkehrssystemen eingesetzt, wenn diese überwacht werden.
- Öl und Gas: Exploration, Bohrung und Raffination bei der Ausbeutung von Öl- und Gasfeldern.
Geschichte der Überwachungs- und Datenerfassungssysteme
Das Konzept der Überwachungs- und Datenerfassungssysteme entstand in den 1960er Jahren, als die damals noch in den Kinderschuhen steckenden computergestützten Systeme den Markt eroberten, wobei der Schwerpunkt auf der Automatisierung industrieller Prozesse lag. Die meisten frühen Systeme verwendeten zentralisierte Großrechner für die Datenerfassung und -steuerung. Mit den technologischen Verbesserungen fanden programmierbare Logiksteuerungen und Fernterminalgeräte Eingang in SCADA-Systeme. Von da an wurden sie kontinuierlich zu noch fortschrittlicheren und verteilten Systemen weiterentwickelt. Wenig später, in den 1980er und 1990er Jahren, wurden vernetzte und webbasierte SCADA-Systeme aufgrund ihrer viel größeren Flexibilität und Zugänglichkeit bekannt. Diese SCADA-Software hat sich mit dem heutigen Einsatz von Technologie weiterentwickelt und wird nun mit Cloud Computing und Advanced Analytics kombiniert.
Wie Überwachungs- und Datenerfassungssysteme funktionieren
Die Supervisory Control and Data Acquisition-Systeme verbinden unzählige Elemente miteinander, um einen industriellen Prozess zu steuern. Normalerweise bestehen sie aus einigen wenigen wichtigen Komponenten:
- Datenerfassung: SCADA-Software erfasst Informationen, indem sie Daten von zahlreichen Feldgeräten und Sensoren sammelt. Hier kommen RTUs und SPSen ins Spiel. Die RTU sammelt Daten von den verschiedenen Sensoren, die im Feld platziert sind, und leitet sie an das zentrale SCADA-System weiter. SPSen hingegen werden für die Steuerung lokaler Prozesse und Maschinen verwendet.
- Kommunikation: Sobald die Daten erfasst sind, müssen sie von den Feldgeräten an das zentrale Steuerungssystem gesendet werden. Dies geschieht über die Kommunikationsnetzwerke, die alle RTUs, SPSen und den SCADA-Server miteinander verbinden. Dies kann in Form von kabelgebundener Technologie, sowohl Ethernet- als auch drahtlosen Geräten, erfolgen, da das System Geräte erfordert, die über verschiedene geografische Standorte verteilt sind.
- Datenverarbeitung: Diese aufgezeichneten Informationen werden dann zur Analyse und Interpretation an das zentrale Steuerungssystem übertragen. Der SCADA-Server ruft die Aufzeichnungen von verschiedenen Punkten ab, verarbeitet sie in eine nutzbare Form und archiviert sie schließlich in einer Datenbank, um sie zu einem späteren Zeitpunkt abrufen zu können. Die Datenverarbeitung umfasst daher das Filtern und Aggregieren der Aufzeichnungen, um ein Bild der Leistung des Systems zu erhalten.
- Steuerung: Die Steuerungsfunktion von Überwachungs- und Datenerfassungssystemen besteht darin, dem Bediener Zugriff auf das System zu gewähren, damit er mit diesem kommunizieren und den industriellen Prozess steuern kann. Der autorisierte Bediener kann alle Änderungen oder Befehle an die Feldgeräte im Vergleich zur Echtzeit-Datenüberwachung mit SCADA zulassen. Dazu gehören die Einrichtung von Steuerungsparametern, Änderungen der Prozessvariablen oder alle anderen Maßnahmen, die zu deren Steuerung erforderlich sein können.
- Überwachung: Zu den grundlegenden Funktionen der SCADA-Software gehört die ständige Überwachung. Außerdem verfolgt sie kontinuierlich die Prozessvariablen anhand festgelegter Schwellenwerte für die Systemleistung unter vorgegebenen Betriebsbedingungen. Wenn eine Abweichung oder Anomalie bei diesen Parametern festgestellt wird, alarmiert sie das SCADA-System, um die Aufmerksamkeit der Bediener auf mögliche Probleme aufmerksam zu machen.
Wichtige Komponenten der SCADA-Architektur
Bei der Erstellung von SCADA-Software kommen einige Kernkomponenten zum Einsatz, die alle eine wichtige Rolle für die Gesamtfunktionalität des Systems spielen. Zu den wichtigsten Komponenten des SCADA-Systems gehören:
- Fernterminalgeräte (RTUs): Diese Geräte sammeln Daten von den Feldsensoren und übertragen sie an das SCADA-System. Sie sind so konzipiert, dass sie unabhängig vom zentralen Steuerungssystem normalerweise an entfernten Standorten arbeiten.
- Programmierbare Logiksteuerungen (PLCs): Sie erfüllen im Wesentlichen die gleiche Aufgabe wie RTUs, werden jedoch normalerweise in eher lokalisierten oder automatisierten Umgebungen eingesetzt. Sie steuern Maschinen und Prozesse auf der Grundlage vordefinierter Logik und Anweisungen.
- Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI): Die HMI ist die Benutzeroberfläche, über die ein Bediener mit den Überwachungs- und Datenerfassungssystemen kommuniziert. Sie zeigt die Quelle, Echtzeitdaten, Alarme und Steuerungsoptionen an.
- Kommunikationsinfrastruktur: Zusammensetzung der Netzwerkstruktur oder Protokolle, über die Daten zwischen der RTU, der SPS und dem zentralen Steuerungssystem übertragen werden.
Arten von Überwachungs- und Datenerfassungssystemen
SCADA-Systeme können anhand ihrer Architektur und ihres Einsatzes klassifiziert werden. Die wichtigsten Arten sind folgende:
- Monolithische SCADA-Systeme: Hierbei handelt es sich um ein zentralisiertes System, bei dem alle Komponenten des Geräts in einem Gehäuse untergebracht sind. Die Installation solcher Geräte ist relativ einfach, jedoch können Probleme hinsichtlich Skalierbarkeit und Flexibilität auftreten.
- Verteilte SCADA-Softwaresysteme: Die Datenerfassungs- und Steuerungsfunktionen sind in solchen Systemen auf mehrere Knoten verteilt. Architektonisch verbessert dies die Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit, da jeder Knoten unabhängig von den anderen funktioniert.
- Vernetzte SCADA-Systeme: Hierbei handelt es sich um Systeme, die eine Netzwerkinfrastruktur zur Verbindung mehrerer Komponenten von Überwachungs- und Datenerfassungssystemen nutzen. Sie bieten eine größere Flexibilität und eine einfachere Integration mit anderen Systemen.
- Webbasierte SCADA-Systeme: Diese basieren auf Webtechnologien, um den Fernzugriff und die Fernsteuerung über Webbrowser zu ermöglichen. Daher sind sie recht einfach zugänglich und lassen sich leicht in mobile Geräte integrieren.
Vorteile und Herausforderungen von Überwachungs- und Datenerfassungssystemen
Vorteile von SCADA-Systemen
| Vorteil | Beschreibung |
|---|---|
| Echtzeitüberwachung | Ermöglicht den sofortigen Zugriff auf Prozessdaten und beschleunigt die Entscheidungsfindung. |
| Erhöhte Effizienz | Reduzierung der Betriebskosten durch Optimierung der Prozesssteuerung und Automatisierung von Routineaufgaben. |
| Erhöhte Sicherheit | Überwachung wichtiger Systeme und Warnung der Bediener bei Gefahren. |
| Datenprotokollierung und Berichterstellung | Protokollierung von Informationen für Compliance-Berichte und historische Analysen. |
| Fernzugriff | Steuerung und Überwachung von einem entfernten Standort aus für mehr Flexibilität. |
Herausforderungen bei der Implementierung von SCADA-Systemen:
| Herausforderung | Beschreibung |
|---|---|
| Cybersicherheitsrisiken | Anfällig für Datenkompromittierung und Betriebsstörungen durch Hacker. |
| Komplexität | Spezialwissen ist erforderlich, da die Konzeption, Implementierung und Wartung kompliziert sein können. |
| Hohe Kosten | Die Einrichtungskosten sind nicht nur anfangs hoch, sondern steigen auch mit der laufenden Wartung. |
| Integrationsprobleme | Die Integration in aktuelle Technologien und Systeme bringt gewisse Probleme mit sich. |
| Bedenken hinsichtlich der Skalierbarkeit | Es kann erforderlich sein, erhebliche Anpassungen an der Skalierbarkeit des Systems vorzunehmen, um dem Wachstum gerecht zu werden. |
Vorteile der Implementierung von SCADA
- Verbesserte Kontrolle: SCADA-Softwaresysteme statten Betreiber mit den modernsten Tools aus, um industrielle Prozesse mit sehr hoher Genauigkeit zu überwachen und zu verarbeiten. Durch Echtzeit-Datenvisualisierung und Steuerungsschnittstellen kann ein Betreiber nun fundierte Entscheidungen treffen und sofortige Maßnahmen zur Anpassung der Prozesse nach Bedarf ergreifen.
- Betriebliche Effizienz: Da sie sich wiederholende Prozesse automatisieren und eine Vielzahl von Steuerungsaktivitäten zentralisieren, reduzieren Supervisory Control and Data Acquisition Systems den Bedarf an menschlichem Eingreifen. Diese enorm rationalisierten Verfahren verringerten die Wahrscheinlichkeit menschlicher Fehler und verkürzten die Reaktionszeiten. Einfach ausgedrückt: SCADA übernimmt alle alltäglichen und anspruchsvollen Steuerungsaufgaben, sodass sich die Bediener auf die strategischeren Aspekte des Prozessmanagements konzentrieren können, wodurch die Leistung und Effizienz in jedem Unternehmen gesteigert wird.
- Vorausschauende Wartung: Durch die kontinuierliche Überwachung der Anlagen und Trends in den erfassten Daten ermöglicht SCADA eine vorausschauende Wartung. SCADA kann vergangene und Echtzeitdaten erfassen und auswerten, um Muster zu erkennen, die auf potenzielle Geräteausfälle oder Wartungsanforderungen hinweisen, bevor diese tatsächlich eintreten.
- Einhaltung gesetzlicher Vorschriften: SCADA-Systeme ergänzen die genauen Protokollierungs- und Berichtsfunktionen um die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften. Sie verfolgen, protokollieren und zeigen Prozessdaten und Betriebskennzahlen zusammen mit allen anderen damit verbundenen, von den Aufsichtsbehörden geforderten missionskritischen Informationen an. Sie helfen dabei, alle relevanten Daten zu erfassen und zu dokumentieren, damit Unternehmen die Branchenvorschriften und -standards einhalten können. Dies unterstützt die sowohl aus rechtlicher als auch aus sicherheitstechnischer Sicht erforderlichen Prüfungsverfahren.
Potenzielle Cybersicherheitsrisiken – SCADA-Angriffe
Cyberkriminelle haben es auf SCADA-Systeme abgesehen, da deren Betrieb für industrielle Prozesse von entscheidender Bedeutung ist. Zu den typischen Angriffen auf Überwachungs- und Datenerfassungssysteme gehören:
- Denial-of-Service-Angriffe (DoS): Solche Denial-of-Service-Angriffe auf SCADA-Systeme zielen darauf ab, das System mit einem enormen Datenverkehr oder Anfragen zu überlasten, die es nicht verarbeiten kann, sodass legitime Vorgänge nicht mehr verarbeitet werden können. Die Idee hinter dieser Art von Angriff ist es, das System mit zu vielen Daten zu überlasten, sodass es langsamer wird oder alle Dienste vollständig heruntergefahren werden. In einer SCADA-Umgebung kann dies zu enormen Betriebsverzögerungen, zum Verlust der Kontrolle über industrielle Prozesse und zu möglichen Sicherheitsrisiken führen.
- Man-in-the-Middle-Angriffe: Bei einem Man-in-the-Middle-Angriff fängt der Cyberkriminelle die Kommunikation zwischen SCADA-Komponenten ab und kann sie sogar verändern. Hier schaltet sich der Kriminelle zwischen die Kanäle der Datenübertragung; nun kann er in seiner Position die Kommunikation abhören, manipulieren oder falsche Informationen in den Kommunikationsstrom einschleusen.
- Malware: Solche Malware-Angriffe zielen darauf ab, SCADA-Systeme mit bösartiger Software zu infizieren, um entweder den Betrieb zu stören oder sensible Informationen zu stehlen. Dazu können viele Arten von Malware gehören, darunter Viren, Würmer, Ransomware und Trojaner. Nach dem Eindringen in ein Supervisory Control and Data Acquisition System kann Malware die Integrität der Daten gefährden, Kontrolleinstellungen ändern oder sogar Betreiber aus wichtigen Systemen aussperren.
- Phishing: SCADA-Systempersonal wird durch Phishing-Angriffe in E-Mails oder Nachrichten ins Visier genommen, die sensible Informationen oder Anmeldedaten abfragen. In den meisten Fällen werden solche Angriffe als echte Mitteilungen von Lieferanten oder anderen internen Abteilungen getarnt. In diesem Fall ist ein Angriff erfolgreich, wenn das Personal erfolgreich dazu verleitet wird, zu antworten, wodurch der Zugriff auf das SCADA-System ermöglicht wird. Die Angreifer könnten dann den Prozess manipulieren, Daten stehlen oder andere Arten von Angriffen durchführen.
Wie lassen sich Cybersicherheitsrisiken für SCADA-Systeme mindern?
Die Minderung von Cybersicherheitsrisiken in SCADA-Systemen erfordert die Umsetzung einer umfassenden Sicherheitsstrategie:
- Netzwerksegmentierung: Die Netzwerksegmentierung wurde implementiert, um die SCADA-Systeme vom Unternehmensnetzwerk und anderen externen Netzwerken zu isolieren und so den Zugriff zu beschränken.
- Zugriffskontrollen: Führen Sie einen wirksamen Autorisierungs- und Authentifizierungsprozess ein, damit nur autorisiertes Personal Zugriff auf die SCADA-Systeme hat.
- Regelmäßige Updates: Stellen Sie sicher, dass die neuesten Sicherheitspatches und Upgrades für Hardware und Software installiert sind.
- Intrusion Detection Systems: Installieren Sie IDS, um zulässige Ereignisse auf Eindringlinge zu überwachen. Schulen Sie alle Mitarbeiter ordnungsgemäß in Bezug auf bewährte Verfahren für Cybersicherheit und die Erkennung von Bedrohungen.
- Mitarbeiterschulung: Stellen Sie sicher, dass die Mitarbeiter über bewährte Verfahren für die Cybersicherheit von SCADA-Systemen und Verfahren zur Erkennung von Bedrohungen informiert sind.
- Sicherungs- und Wiederherstellungspläne: Entwickeln Sie Sicherungs- und Wiederherstellungspläne, die die Datenintegrität und die Systemwiederherstellung nach Angriffen gewährleisten, und testen Sie diese effektiv.
Wie wählt man die beste SCADA-Lösung für Unternehmen aus?
Die Auswahl der besten SCADA-Lösung für ein Unternehmen hat Auswirkungen auf die betriebliche Effizienz, Sicherheit und Skalierbarkeit sowie auf die Kosteneffizienz. Im Folgenden finden Sie eine detaillierte Anleitung, die Ihnen bei der richtigen Auswahl hilft:
1. Verstehen Sie die geschäftlichen Anforderungen
Wählen Sie die richtige SCADA-Lösung, indem Sie Ihre geschäftlichen Anforderungen klar definieren. Legen Sie zunächst fest, was Ihr SCADA-System leisten soll. Dies kann Echtzeitüberwachung, Steuerung, Automatisierung, vorausschauende Wartung oder einfach nur die Einhaltung von Vorschriften sein. Der nächste Schritt ist die Identifizierung der wichtigsten Prozesse, die das SCADA-System überwachen und steuern soll. Dadurch wird die Auswahl an Lösungen, die Ihren betrieblichen Anforderungen entsprechen, eingegrenzt.
2. Systemintegration und Kompatibilität
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist, dass das System mit allen derzeit installierten Geräten wie SPS, Sensoren usw. kompatibel sein sollte. Es sollte auch in andere Softwareplattformen wie ERP- oder MES-Systeme integriert werden können, um einen Datenaustausch in Echtzeit zu ermöglichen und den Betrieb zu vereinfachen. Darüber hinaus sollte das SCADA-System andere derzeit verwendete Kommunikationsprotokolle unterstützen, um sicherzustellen, dass Daten ohne umfangreiche Änderungen ordnungsgemäß über Ihr Netzwerk empfangen werden.
3. Datenverarbeitungsfähigkeiten
Ein weiterer kritischer Faktor ist die Datenverarbeitungsfähigkeit des SCADA-Systems. Stellen Sie sicher, dass es in der Lage ist, Daten in Echtzeit zu verarbeiten, da zeitnahe und genaue Informationen für fundierte Entscheidungen von entscheidender Bedeutung sind. Die Funktionen zur Verwaltung historischer Daten sollten leistungsstark sein, um eine langfristige Datenspeicherung und einen einfachen Abruf zu ermöglichen.
4. Benutzeroberfläche und Benutzerfreundlichkeit
Die Benutzerfreundlichkeit eines SCADA-Systems ist ein wichtiger Faktor für einen effizienten und effektiven Betrieb. Eine benutzerfreundliche Oberfläche stellt sicher, dass Bediener, Ingenieure und Manager das System auf natürliche Weise nutzen können, wodurch die Einarbeitungszeit verkürzt und Fehler minimiert werden. Zu den wichtigsten Merkmalen der Benutzerfreundlichkeit gehört eine klare Visualisierung durch intuitive Dashboards und Grafiken, die Daten in einer verständlichen Form darstellen, um eine schnelle Entscheidungsfindung zu ermöglichen. Außerdem sollte die Bedienung einfach sein, damit Benutzer Vorgänge mit weniger Komplikationen ausführen können.
5. Hersteller-Support und Zuverlässigkeit
Bei der Auswahl einer SCADA-Lösung sind Zuverlässigkeit und Support wichtige Faktoren, die vom Hersteller bereitgestellt werden müssen. Die Integration eines vertrauenswürdigen, erfahrenen Anbieters wie SentinelOne wird neben der zusätzlichen Betriebssicherheit auch Ihre allgemeine Erfahrung erheblich verbessern. SentinelOne ist ein Anbieter von Cybersicherheitslösungen der nächsten Generation, der im Zusammenhang mit SCADA-Systemen, die wichtige Industrieprozesse steuern, von großer Bedeutung ist. Die Branchenposition von SentinelOne basiert auf einer langen Geschichte der Bereitstellung robuster, skalierbarer und sicherer Lösungen, die auf die besonderen Anforderungen vieler Branchen zugeschnitten sind.
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Verbessern Sie Ihre Sicherheitslage durch Echtzeit-Erkennung, maschinelle Reaktion und vollständige Transparenz Ihrer gesamten digitalen Umgebung.
Demo anfordernConclusion
Leittechnik- und Datenerfassungssysteme sind aufgrund ihrer effizienten und zuverlässigen Verwaltung das Rückgrat jedes industriell gesteuerten Prozesses. Sie überwachen, steuern und analysieren Daten in Echtzeit, um die betriebliche Effizienz und Sicherheit zu verbessern. Mit der starken Integration in die Geschäftsabläufe gehen jedoch auch große Cyberrisiken einher.
Wirksame Sicherheitsmaßnahmen innerhalb von SCADA und die Implementierung neuer Technologien sind entscheidend für den Schutz vor neuen Bedrohungen. Es gibt bereits verschiedene SCADA-Softwarelösungen auf dem Markt, die genutzt werden können, um die richtigen Lösungen für Ihr Unternehmen gegen Bedrohungen oder unsichere Betriebsumgebungen zu finden.
"FAQs
Supervisory Control and Data Acquisition bezeichnet ein industrielles Steuerungssystem, das zur Überwachung und Prozesssteuerung eingesetzt wird. Es sammelt Echtzeitdaten von Feldgeräten, verarbeitet diese Daten und stellt eine Benutzeroberfläche bereit, über die der Bediener den Prozess steuert und überwacht.
Die drei wichtigsten Arten von Supervisory Control and Data Acquisition-Architekturen sind monolithische, verteilte und vernetzte SCADA-Systeme.
Die typischsten Bedrohungen für die Implementierung von SCADA sind Malware, Phishing, Man-in-the-Middle-Angriffe und Denial-of-Service-Angriffe. Unternehmen können solche Risiken bis zu einem gewissen Grad durch die Implementierung von Netzwerksegmentierung, Zugriffskontrollen, regelmäßige Updates, Intrusion Detection, Mitarbeiterschulungen und Backup-/Wiederherstellungsstrategien.
Die Hauptanwendungsbereiche von SCADA-Systemen sind Prozesssteuerung, Fertigung, Energiemanagement, Wasseraufbereitung, Transport sowie Öl und Gas.
Verteilte Steuerungssysteme ( DCS) befassen sich mit der Verwaltung und Prozesssteuerung innerhalb eines geografischen Gebiets. Programmierbare Logiksteuerungen (PLCs) sind Geräte, die für Automatisierungsaufgaben vorgesehen sind. SCADA-Systeme überwachen und steuern verteilte Prozessanwendungen zentral.
Die Anforderungen Ihres Unternehmens entscheiden darüber, ob eine SPS oder ein SCADA-System geeignet ist. SPSen eignen sich besser für Automatisierungs- und Steuerungsaufgaben, während SCADA-Systeme für die zentrale Überwachung und Steuerung komplexer und verteilter Abläufe geeignet sind.