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Forschungsprojekt national: STEP-UP!CPS

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CPS on-line sicher updaten

Das nationale Projekt StepUP!CPS entwirft ein domänenübergreifendes Verfahren zur Nachweisbarkeit funktionaler Sicherheit von Systemen, die im Feld on-line aktualisiert werden.

Inhaltsverzeichnis

Als ein zentrales Merkmal für die Sicherheit, Leistungsfähigkeit, Effizienz und Akzeptanz zukünftiger Cyber-Physical Systems (CPS) gehört eine modulare Updatefähigkeit - d. h., die Aktualisierung einzelner, auch sicherheitskritischer Funktionen, mit nachweislicher Erhaltung der Betriebssicherheit des Gesamtsystems. Trotz relevanter Vorarbeiten (z. B. Update-Mechanismen für nicht-sicherheitskritische Funktionen), sind bisher keine tragfähigen Konzepte für die durchgehende Absicherung von modularen Updates sicherheitskritischer Funktionen in CPS verfügbar. Daher werden im Projekt domänenübergreifende Software-Methoden und Technologien (TRL 3-4) erforscht und entwickelt, die alle Schritte zukünftiger, sicherer, modularer CPS-Update-Zyklen umfassen. Als proof-of-concept werden diese realisiert und in drei Anwendungsbereichen (Automotive, Industrie 4.0, Maritime) anhand von Use Cases evaluiert und demonstriert. .

Maritimes Fallbeispiel

Erste Ergebnisse lassen sich so am Beispiel des maritimen Anwendungsfalls aufzeigen, in dem das hochautomatisierte Assistenzsystem MTCAS (Maritime Traffic Alert and Collision Avoidance System) für die Navigation in dicht befahrenen Seegebieten an die im Projekt entwickelten Methoden und Konzepte angepasst und erweitert wird. Dabei wird untersucht, wie ein solches Assistenzsystem nach der Inbetriebnahme auf dem Schiff, z. B. zur Fehlerbehebung, aktualisiert werden kann, ohne dass eine vollständige Typprüfung des Brückensystems oder gar des entsprechenden Schiffs erneut durchgeführt werden muss. Zu diesem Zweck wird die bestehende monolithische Systemarchitektur von MTCAS funktional unterteilt und in logisch voneinander getrennte Module überführt. Die dadurch herbeigeführte Entkopplung der funktionalen Einheiten von MTCAS ermöglicht es, die in Step­UP!CPS entwickelten service- und vertragsbasierten Modulkonzepte auf den maritimen Use-Case zu überführen und somit den sicheren Austausch ausgewählter Systemkomponenten zu ermöglichen. Durch die Integration von MTCAS in die maritime Technologieentwicklungsplattform eMIR (eMaritime Integrated Reference Platform) wird darüber hinaus eine vollständige Abbildung der in ­StepUP!CPS entwickelten Update-Mechanismen angepasst an die Anforderungen des maritimen Bereichs ermöglicht und die entwickelten Konzepte und Methoden anhand eines simulativen Fallbeispiels demonstriert.
Der Forschungsverbund besteht aus führenden Universitäten und Forschungsinstituten im Bereich der CPS-Forschung. Insgesamt sind 13 Forschungsgruppen und Lehrstühle beteiligt. Um die Sicht der Industrie aufzunehmen, ist ein Industrial Advisory Board mit Anwendern und Technologie-Providern eng ins Projekt eingebunden. Im Industrial Advisory Board agieren die Industriepartner als „Ideen-Geber“, „Konzept-Prüfer“ und zukünftige Nutzer der Projektergebnisse (mehr zu Industrial Advisory Boards siehe in diesen SafeTRANS News). Die Ergebnisverwertung und der Transfer in die Praxis erfolgt in einem Open-Innovation Prozess über das Kompetenznetzwerk SafeTRANS und die Netzwerke der Partner.
Das Projekt liefert einen wichtigen ersten Baustein für modulare Updates von (sicherheitskritischen) CPS - einer Schlüsseltechnologie mit hoher strategischer Bedeutung für die Wettbewerbsfähigkeit und Innovationsdynamik des Hochtechnologiestandorts Deutschland.
https://stepup-cps.de/

StepUP!CPS - Übersicht

Laufzeit 10/2018 - 9/2021
Koordinator OFFIS Institut für Informatik
Förderung BMBF
Volumen 4.081.925 €
Fördervolumen 3.983.766 €
Partner Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, DLR, KIT, FZI, SafeTRANS
Anwendungen Automotive, Maritime, Industrie 4.0

https://stepup-cps.de/