SIMKRIT, Simulation Kritischer Infrastrukturen für das Krisenmanagement

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1 SIMKRIT, Simulation Kritischer Infrastrukturen für das Krisenmanagement Erste Ergebnisse Institute of Nuclear and Energy Technologies Wolfgang Raskob und Michael Hiete* Institut für Kern- und Energietechnik (KIT-G) *Institut für Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion (KIT-U) KIT University of the State of Baden-Württemberg and National Large-scale Research Center of the Helmholtz Association

2 Gliederung Hintergrund des Projektes Schwerpunkte und methodische Vorgehensweise in SIMKRIT Ausgewählte Ergebnisse des Projektes Aktuelle Themen und Herausforderungen Ergebnisse Handbücher Ergebnisse Wissensbasierte Systeme Ergebnisse Simulation Rahmenbedingungen der Anwendbarkeit im Krisenmanagement Kompetenzen am KIT/CEDIM Wie kann man weiter vorgehen Wolfgang Raskob et al., IKET

3 SIMKRIT Start-up Finanzierung im Rahmen des Kompetenzbereichs Erde und Umwelt Budget Euro (~ 5000 für IKET) Laufzeit bis Ende 2009 Partner: Institut für Kern- und Energietechnik (KIT-G) + Institut für Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion (KIT-U) Ziel: Analyse des Standes der Forschung und der Anwendung im Bereich der Kritischen Infrastrukturen Welche Kompetenzen sind am KIT vorhanden um Arbeiten im Rahmen von KRITIS durchführen zu können (z.b. gemeinsame Projekte) Wolfgang Raskob et al., IKET

4 SIMKRIT Motivation Die Bevölkerung hoch entwickelter Gesellschaften, Hauptgegenstand und Auftraggeber staatlichen Handelns, ist heute mehr denn je von technischen, ökonomischen, sozialen und administrativen Dienstleistungen und der Verfügbarkeit umfassender infrastruktureller Versorgungsleistungen abhängig Aus: BBK 2008, Nationales Krisenmanagement im Bevölkerungsschutz, Bonn, Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe Das bedeutet, dass auch Entscheidungsunterstützung bei Großschadenslagen in diesem Gebiet notwendig ist Wolfgang Raskob et al., IKET

5 Zusammenfassung der Fragestellungen Welche Modellansätze und Modelle existieren zur Abbildung kritischer Infrastrukturen und deren Vernetzung, die im Bereich der Bewältigung von Schadensereignissen aber auch bereits in der Planungsphase eingesetzt werden können, und welche Anforderungen werden an sie gestellt? Welche Ansätze zur Entscheidungsunterstützung vermögen es, die komplexen Zusammenhänge zwischen den kritischen Infrastrukturen für einen Entscheidungsträger fassbar abzubilden? Welche für das Vorhaben relevanten Kompetenzen sind im KIT vorhanden? Welche strategischen Partner in Industrie und Verwaltung können bei einem Forschungsvorhaben mitwirken? Wolfgang Raskob et al., IKET

6 Ausgewählte Ergebnisse des Projektes Wolfgang Raskob et al., IKET

7 Struktur und aktuelle Themen der Forschung Quelle: Schutz und sichere Steuerung intelligenter KRITIS (z. B. smart grids gegenüber Betrug und Cyberangriffen) Verbesserungen in der Modellierung/Simulation einzelner KRITIS (u. a. waterways, urban transportation, epidemiology) Herausforderung: Entwicklung eines System of Systems Wolfgang Raskob et al., IKET

8 Ergebnisse Handbücher BMI: Schutz Kritischer Infrastrukturen Risiko- und Krisenmanagement Leitfaden für Unternehmen und Behörden BMI: Schutz Kritischer Infrastrukturen Basisschutzkonzept Empfehlungen für Unternehmen IM BaWü/BBK/CEDIM: Krisenmanagement bei einer großflächigen Unterbrechung der Stromversorgung Krisenhandbuch Stromausfall BBK: Schutz Kritischer Infrastruktur: Risikomanagement im Krankenhaus BMI: Nationaler Plan zum Schutz der Informationsinfrastrukturen (NPSI) BMI: Umsetzungsplan KRITIS des Nationalen Plans zum Schutz der Informationsinfrastrukturen BMI: IT-Notfall- und Krisenübungen in Kritischen Infrastrukturen - Umsetzungsplan KRITIS ; Notfall- und Krisenübungen BMI: Früherkennung und Bewältigung von IT-Krisen - Umsetzungsplan KRITIS; Krisenreaktion und -bewältigung Center for Security Studies, ETH Zürich : International CIIP Handbook 2008 / Wolfgang Raskob et al., IKET

9 Ergebnisse Wissensbasierte Simulationssysteme Konstruktion von entscheidungsrelevanten Szenarien Ereignis wird in potentielle Entwicklungsstränge aufgeteilt Unsicherheiten: mehrere Werte für einen Knoten verschiedene Szenarien Ort Zeitpunkt Wetter: Wind aus N Todesfälle Verletzte Arbeitsstunden Kosten für Material [ ] Eigenschaften Relevanz: Was ist wichtig für die Bewertung Konsistenz: Einbeziehung der Wechselwirkungen Kohärenz: Werte für Variablen dokumentiert Plausibilität: beste verfügbare Expertise Ort Wetter: Wind aus NW Zeitpunkt Todesfälle Verletzte Arbeitsstunden Kosten für Material [ ] Wolfgang Raskob et al., IKET

10 Ergebnisse Simulation Es existiert eine Vielzahl von Insellösungen, die für einen speziellen Zweck oder KRITIS entwickelt wurden IRRIIS (Integrated Risk Reduction for Informationbased Infrastructure Systems) zur Simulation von Kritischen Infrastrukturen und ihrer Abhängigkeit. Darin läuft das agentenbasierte offene System SimCIP (Simulation of Critical Infrastructure Protection) Fraunhofer IAIS. Open Source Agent-Based Transport Simulations: für die Simulation von Transportvorgängen (Multi-Agenten) PSAT: Power System Analysis Toolbox (Matlab-Based) zur Analyse von Stromnetzen Wolfgang Raskob et al., IKET

11 Eignung für Entscheidungsträger in der Krise (1) Problem des Informationsbedarfs 1. Bekanntes System: Lage ist bekannt 2. Einigermaßen bekanntes System: Lage im Großen und Ganzen erfasst, Prozesse verstanden, aber es fehlen teilweise Daten für Prognosen 3. Komplexes System: Analyse der Lage nur qualitativ möglich, da Zusammenhänge zu komplex und zu viele Parameter 4. Überkomplexes System: Entwicklung der Lage unvorhersehbar, da sie jenseits der Erfahrung der Handelnden liegt. Zwei Bereiche 1+2: Modellbildung und Simulation wünschenswert, um Maßnahmen zu beschreiben (mit Unsicherheiten) 3+4: Methoden zum generellen Einschätzen der Lage notwendig. Qualitative Analysetools Wolfgang Raskob et al., IKET

12 Eignung für Entscheidungsträger in der Krise (2) Bereich 1+2 Simulationen geeignet als Basis für Entscheidungsunterstützung Unsicherheiten wichtig Datenbasis über Risiken und Vulnerabilität notwendig um Bewertung von Maßnahmen zu unterstützen Bereich 3+4 Wissensdatenbanken zur Unterstützung der Analysten (elektronische Handbücher und Checklisten) Causal Maps zur Darstellung von Zusammenhängen und Abhängigkeiten Case Based Reasoning für bis jetzt noch nicht durchgespielte Szenarien Wolfgang Raskob et al., IKET

13 Kompetenzen KIT KIT AISIS - automatisierte Informationsgewinnung und Schutz kritischer Infrastruktur im Katastrophenfall (IBF, IfMB) Simulation von Maßnahmen (TMB) Vulnerabilitätsmodellierung von Versorgungsinfrastrukturen Wasser und Abwasser (IWG) Innovationscluster Future Security BW (IfMB - MPA) Entscheidungsunterstützung (IIP, IKET) Künstliche Intelligenz (AIFB) Simulation von Naturgefahren (IMK, IWG, GPI) Risiko/- Vulnerabilitätsanalysen (GPI) Kritische Infrastrukturen Energieversorgung (IIP, IEH), Wasserversorgung (IWG), Telekommunikation und Informationstechnik (AIFB, IKS, IWRMM), Transport- und Verkehrswesen (IfV, IWW, ISE), Finanz-, Geld- und Versicherungswesen (IOR, FBV) und Gebäude (IfM, IBF, IfMB, TMB) Wolfgang Raskob et al., IKET

14 Kompetenzen außerhalb KIT CEDIM mit KIT + Helmholtzzentrum Potsdam Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe Bonn Fraunhofer IAIS Bonn, IOSB - Karlsruhe Simulationswissenschaftliches Zentrum - TU Clausthal CESS (Centre for European Security Strategies) - München ProDV (Entwickler des deutschen Notfallinformationssystems denis2+; für den Bund und die Bundesländer) - Dortmund CAE (Entwickler von Simulationssoftware für militärische Belange; kann auch für die Simulation von Notfallschutzkräften genutzt werden) Montreal, Canada + Stolber, Deutschland The National Infrastructure Simulation and Analysis Center (NISAC) - Los Alamos, USA LSA (Laboratorium für Sicherheitsanalytik - Modellierung/Simulation komplexer Systeme) - ETH Zürich, Schweiz Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft mbh (IABG) - Ottobrunn Wolfgang Raskob et al., IKET

15 Zusammenfassung SIMKRIT (Simulation Kritischer Infrastrukturen für das Krisenmanagement) hat gezeigt, dass vielfältige Insellösungen existieren, die aber nicht unbedingt für das Krisenmanagement geeignet sind Kompetenzen am KIT sind vorhanden Der nächste Schritt wäre die Kompetenzen in einem Kompetenzzentrum für Kritische Infrastruktur bündeln (z.b. im Rahmen von CEDIM) Bedarf an einem integrierten System mit allen Abhängigkeiten Sehr hoher Forschungsbedarf (auch Grundlagen) Bedarf für die praktische Anwendung eines integrierten Systems ist gegeben (nationale und internationale Forschungsprogramme) Wolfgang Raskob et al., IKET

16 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Fragen? Wolfgang Raskob et al., IKET