[发明专利]用于控制和监视自适应赛博物理系统的系统

说明书

本发明涉及一种用于监视和控制自适应赛博物理系统（200）的系统（100），所述自适应赛博物理系统由一个或多个系统部件（220，230，240，......N）组成，其中，工程系统（300）与监视和控制模块（400）连接，所述监视和控制模块被构造用于从系统部件（220，230，240，…...N）接收数据和处理数据并将经处理的数据和由此生成的信息转发给工程系统（300），其中，工程系统（300）被构造用于基于由监视和控制模块（400）接收的数据来更新引导和控制系统（500）中的引导技术图像。

技术领域

本发明涉及一种用于监视和控制由一个或多个系统部件组成的自适应赛博物理系统的系统。

背景技术

基于赛博物理系统（Cyber-Physical Systems）的方案，创建现代自动化设施，例如汽车工业或每个任意其他生产设施中的生产单元。赛博物理系统表示信息的、软件技术的部件与通过诸如因特网之类的数据基础设施进行通信的机械和电子元件的复合体，并且其特征在于高度复杂性。赛博物理系统的形成产生于嵌入式系统部件通过有线或无线通信网络的联网。赛博物理系统覆盖可以应用它们的各种可能领域的宽范围。属于此的有：医疗技术设备和系统，交通控制和交通物流系统，汽车领域的联网安全以及驾驶辅助系统、生产中的工业过程控制和自动化系统、能源供应管理系统、用于电信的基础设施系统等。

赛博物理系统的设计需要将不同层面上的不同部件整合成一个总系统、尤其是物理的和电的层面上的部件。此外，存在必须满足的网络技术要求。此外，还需要事件与数据流整合。此外，应注意物理过程相关的要求，最后应将各个部件也嵌入控制层次结构（Control Hierarchy）中。

此外，应注意到，信息技术（IT）越来越多地渗透到其在过去几乎没有发挥作用的领域中。这种趋势同时是最大的创新推动力之一。嵌入日常物品中的相互联网的或与因特网联网的计算机首次能够实现新型的功能，例如车辆中的辅助系统的功能。赛博物理系统是IT与物理世界相结合的技术基础并且在汽车、航空、运输、能源、生产、健康、基础设施和娱乐等越来越多的领域发挥着重要作用。

然而，赛博物理系统的日益流行和传播以及被越来越多地用于处理和存储安全关键的和数据保护敏感的数据的事实使这些系统成为不同软件和硬件攻击的有吸引力的目标。成功的攻击可能会产生显著的影响，尤其是在汽车或医疗环境中。

赛博物理系统的实际应用、尤其是在安全关键的应用领域中的实际应用已经在设计这些系统中需要仔细考虑到安全与数据保护方面（设计的安全和隐私）。

必须考虑平台安全性和各种通信连接的安全性以及在应用层面、架构层面和技术层面上的安全性。合适的基于软件和硬件的解决方案在此必须满足赛博物理系统的特定要求，例如确定的设备的资源限制、物理可访问性、对于确定的功能的实时要求或成本效益。赛博物理系统也经常出现在目前为止与IT世界不关联或仅仅很少关联的领域中。因此，现有的保护措施和传统的IT安全性方案在实践中证明是不充分的。通常需要进行特殊的匹配或重新开发。

因此，将多个单部件多维集成到总系统中必须满足系统的目标确定（要求），但尤其也满足非功能性边界条件，例如安全性和数据保护，并且还提供各个单部件特性的可证实性保证。在工业实践中，这种系统例如是基于存储器可编程控制器（PLC）的用于生产产品的自动化生产和处理设施，其中，这些过程的大部分以计算机控制的方式实现。在产品设计阶段之后，通常进行生产计划。为此，进行生产工程，其中，确定生产设施的机械、电气和自动化。在计算机上模拟生产工程之后，通常将这样的生产设施投入运行。在生产过程期间，总设施借助引导和控制系统（SCADA系统）来控制和监视。SCADA软件系统能够借助部分过程的和/或总过程的图形描绘实现过程可视化，以便清晰地并且直观地显示当前的系统状态。这些图形显示可以由系统的用户或运营方快速地实现。历史的数据管理、用户特定的权限处理、关键系统状态中的报警被集成为标准化工具。