工業(yè) 4.0 理念的實(shí)施正在增加智能制造系統(tǒng)的采用，這些系統(tǒng)控制和監(jiān)控物理制造環(huán)境、自動化制造過程，并實(shí)現(xiàn)大規(guī)模機(jī)器對機(jī)器通信，以實(shí)現(xiàn)更高的效率和更精益的生產(chǎn)實(shí)踐。機(jī)器人設(shè)備現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于一系列工業(yè)部門。它們的應(yīng)用已經(jīng)超越了車輛裝配線和危險材料的專業(yè)處理。該技術(shù)目前的部署用途多種多樣，從倉庫揀選到支持醫(yī)療手術(shù)程序。在制造業(yè)和服務(wù)業(yè)中使用機(jī)器人設(shè)備這一趨勢的結(jié)果是網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險及其對工作場所的影響。
機(jī)器人系統(tǒng)的趨勢
因其能夠比人類操作員更快、更精確和更一致地執(zhí)行重復(fù)性任務(wù)而廣受歡迎。它們還可以長時間連續(xù)運(yùn)行而不會降低性能。對于需要高標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的制造任務(wù)，它們已被證明是無價的。另一個好處是機(jī)器人可以在不適合人類操作或要求他們佩戴防護(hù)設(shè)備的環(huán)境條件下運(yùn)行。
這種現(xiàn)代制造設(shè)備現(xiàn)在圍繞先進(jìn)的加工元件構(gòu)建，這些元件聯(lián)網(wǎng)以提供靈活和適應(yīng)性強(qiáng)的功能。通過主動性能監(jiān)控和故障診斷技術(shù)，最大限度地減少生產(chǎn)停機(jī)時間，促進(jìn)在裝配線活動計劃中安排的預(yù)防性維護(hù)制度。工業(yè)機(jī)器人的最大缺點(diǎn)是設(shè)備所需的高資本支出，這些設(shè)備可以執(zhí)行相對有限的操作范圍。重新利用生產(chǎn)過程的變化是具有挑戰(zhàn)性的。可以執(zhí)行更廣泛功能的智能移動機(jī)器人的發(fā)展已將成本效益轉(zhuǎn)向采用該技術(shù)。在冠狀病毒大流行造成的中斷之后，由于政府對流動和聚集的限制，人力無法工作，潛在的長期成本節(jié)約和生產(chǎn)效率證明對制造業(yè)具有吸引力。機(jī)器人勞動力不會受到此類事件的影響。
自治系統(tǒng)風(fēng)險
機(jī)器人設(shè)備的好處看似巨大，但制造商必須意識到它們帶來的安全風(fēng)險。網(wǎng)絡(luò)安全很少被視為制造過程的一個集成組成部分，技能交叉有限，并且在高度孤立的環(huán)境中，主題專家之間通常很少交流。
如果機(jī)器人與人類互動密切相關(guān)，則由于惡意行為而導(dǎo)致的不必要的控制操作可能會導(dǎo)致潛在的致命工作環(huán)境。工業(yè)機(jī)器人是安裝在固定位置的傳統(tǒng)三軸手臂，人員和設(shè)備之間的物理隔離是降低風(fēng)險的主要控制措施。隨著移動機(jī)器人的引入，將需要替代的風(fēng)險降低措施。物理隔離可能適用于某些應(yīng)用程序，例如可以指定和實(shí)施無人區(qū)的倉庫。盡管如此，在機(jī)器人作用于或接近人類的情況下，例如醫(yī)療應(yīng)用，這顯然是不切實(shí)際的。
雖然ISO 10218和ISO 15066等國際標(biāo)準(zhǔn)為機(jī)器人安全提供了指導(dǎo)，但它們對安全的適用僅限于安全事件的安全相關(guān)后果。移動自主機(jī)器人的發(fā)展正在推動標(biāo)準(zhǔn)的變化。盡管如此，迄今為止，重點(diǎn)一直放在無人駕駛汽車等自動引導(dǎo)車輛上，機(jī)器人并不適合這一類別。隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，這種關(guān)注點(diǎn)預(yù)計會發(fā)生變化。制造商必須注意法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和指南的發(fā)展。
機(jī)器人設(shè)備擁有大量敏感的商業(yè)信息，從產(chǎn)品設(shè)計到制造過程。保護(hù)這種知識技能對企業(yè)至關(guān)重要。它的保密性使制造商比競爭對手更具競爭優(yōu)勢。利用安全漏洞的惡意攻擊是對企業(yè)知識產(chǎn)權(quán)的最大威脅。但并非所有攻擊都始于公司范圍之外。圍繞復(fù)雜處理元件構(gòu)建的設(shè)備可以使用網(wǎng)絡(luò) 連接以自主地跨互聯(lián)網(wǎng)接觸。制造設(shè)備通常會將診斷數(shù)據(jù)發(fā)送回其制造商，以實(shí)現(xiàn)可維護(hù)性和可靠性目標(biāo)。此類數(shù)據(jù)可能會無意中向知道要查找什么的任何人透露設(shè)備操作的機(jī)密細(xì)節(jié)。競爭對手和民族國家對此有著濃厚的興趣，他們通常有資源為某些專業(yè)行業(yè)部門尋找和利用此類信息。
制造漏洞
攻擊者可以通過多種方式破壞制造設(shè)施，最重要的經(jīng)濟(jì)威脅來自停止生產(chǎn)或使產(chǎn)品無法使用。中斷制造設(shè)備的運(yùn)行可能會停止生產(chǎn)、損壞設(shè)備或?qū)е轮圃斓奈锲凡环弦?guī)格。可以說停止生產(chǎn)是最不嚴(yán)重的，因?yàn)樗鼤⒓达@現(xiàn)出來并且不會浪費(fèi)資源。導(dǎo)致制造產(chǎn)品被錯誤制造的細(xì)微變化可能會在數(shù)小時內(nèi)不被注意到，在此期間資源和材料將被浪費(fèi)，并且在開始整改之前確定問題的原因本身可能需要數(shù)小時。破壞定制機(jī)器人制造設(shè)備的攻擊需要昂貴的維修和長時間的停機(jī)時間，可能會顯著影響業(yè)務(wù)收入。
產(chǎn)品也可能是供應(yīng)鏈的關(guān)鍵部分。如果沒有替代產(chǎn)品和庫存不足來管理中斷期，這可能會導(dǎo)致連鎖反應(yīng)。準(zhǔn)時制生產(chǎn)環(huán)境不會因?yàn)楣?yīng)商中斷而影響最終產(chǎn)品的可用性。現(xiàn)在正在建造倉庫，在物理防火墻后面的封閉區(qū)域中使用機(jī)器人管理所有運(yùn)動，只有在系統(tǒng)關(guān)閉時人類才能進(jìn)入。
中斷生產(chǎn)線不僅會導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)影響。憑借對制造設(shè)備的充分了解，一個堅定、聰明且資源充足的攻擊者可以造成各種影響，從訪問存儲的數(shù)據(jù)以竊取寶貴的知識產(chǎn)權(quán)到對設(shè)備和人員造成物理損壞，可能造成傷害或生命損失。
現(xiàn)在正在建造倉庫，在物理防火墻后面的封閉區(qū)域中使用機(jī)器人管理所有運(yùn)動，只有在系統(tǒng)關(guān)閉時人類才能進(jìn)入。使這種設(shè)施停止運(yùn)行的最簡單方法就是更改項目存儲位置的數(shù)據(jù)庫。機(jī)器人會取回錯誤的物品或空手返回，并且不會像人類操作員那樣具有從正確物體中搜索的認(rèn)知能力。
降低風(fēng)險
智能設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)安全控制適用于機(jī)器人安全的基線。深度和強(qiáng)大的安全性應(yīng)該可以防止對每個設(shè)備及其連接的網(wǎng)絡(luò)的最確定和最復(fù)雜的攻擊。
需要額外的控制來管理自主機(jī)器人帶入工作場所的風(fēng)險。對于所有移動設(shè)備，這些風(fēng)險將包括安全和保障。威脅將來自安全領(lǐng)域，但任何被利用的安全漏洞的后果將是更廣泛的。任何制造商的第一步都是開發(fā)強(qiáng)大的風(fēng)險識別和評估流程，并由合格且經(jīng)驗(yàn)豐富的從業(yè)人員提供支持。最大的威脅通常來自從未識別出的風(fēng)險的實(shí)現(xiàn)。
僅僅依靠網(wǎng)絡(luò)安全措施來保護(hù)工業(yè)機(jī)器人設(shè)備是不夠的。聯(lián)網(wǎng)機(jī)器人需要足夠安全以抵御攻擊，而無需完全依賴外部控制。通過通過設(shè)計使設(shè)備安全，作為設(shè)計過程的一部分，在設(shè)備功能的核心中應(yīng)用安全控制將比作為外部保護(hù)罩固定的控制更有效、更便宜。當(dāng)添加到網(wǎng)絡(luò)控制時，防御分層可以防止利用單個漏洞導(dǎo)致系統(tǒng)安全的單點(diǎn)故障。
所有帶有處理元件的網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備都應(yīng)該有可用的補(bǔ)丁和更新。向最終用戶透明地安全地提供自動更新是最佳解決方案，而不是依賴用戶搜索每個智能設(shè)備的更新。但過程必須是安全的；SolarWinds 事件凸顯了這一點(diǎn)的重要性。制造商有責(zé)任通過生命安全支持來保證本身是安全的。
安全后果可能集中在竊取機(jī)密信息或隨之而來的影響。受感染的設(shè)備本身可能會被利用，或者它可以提供一個網(wǎng)關(guān)，用于使用特權(quán)升級和橫向移動技術(shù)攻擊其他聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。安全后果將集中在受損機(jī)器的移動上，從而對附近的任何人造成財產(chǎn)損失或身體傷害。徹底的風(fēng)險評估對于識別和減輕所有可信風(fēng)險是必要的。隨著技術(shù)的進(jìn)步、安全威脅的演變和最佳實(shí)踐的發(fā)展，臨時風(fēng)險評估活動至關(guān)重要。應(yīng)至少每年審查一次風(fēng)險，以應(yīng)對機(jī)器人本身或其運(yùn)行所在的環(huán)境和威脅格局的任何重大變化。
結(jié)論
將復(fù)雜的創(chuàng)新制造技術(shù)集成到工業(yè)機(jī)器人中會增加網(wǎng)絡(luò)攻擊的風(fēng)險和此類攻擊的后果。潛在的后果可以從生產(chǎn)損失及其財務(wù)影響到極端情況下的生命損失。工業(yè)機(jī)器人設(shè)備制造商必須將安全問題作為產(chǎn)品開發(fā)過程的一部分，應(yīng)用安全設(shè)計和終身安全原則。此安全流程從全面的風(fēng)險評估開始，然后在產(chǎn)品的整個生命周期內(nèi)對其進(jìn)行管理和維護(hù)。
