Digitaler Zwilling schützt kritische Infrastrukturen

„Angriffe auf kritische Infrastrukturen gefährden die Gesellschaft, die Wirtschaftskraft unseres Landes und unsere Zukunftsfähigkeit. Der Ansatz des neuen Instituts ist hervorragend und nutzt neueste Instrumente, um die Resilienz der Einrichtungen zu schärfen“, erklärte der nordrhein-westfälische Wirtschaftsminister Andreas Pinkwart (FDP) anlässlich der Eröffnung des "DLR-Institut für den Schutz terrestrischer Infrastrukturen" am 23. November.

Zu den kritischen Infrastrukturen zählen neben Wasser- und Energieversorgung auch Straßen, Flughäfen, Gleise und Bahnanlagen, Krankenhäuser, Behörden, Einrichtungen der Feuerwehr und des Katastrophenschutzes oder auch Gefahrstofflager. Durch ihre Bedeutung für das Funktionieren der Wirtschaft und der Gesellschaft sind diese Anlagen potenziell ein Ziel von kriminellen Aktivitäten und terroristischen Angriffen. 

Um keine „unkalkulierbaren Risiken“ entstehen zu lassen, berechnet das DLR-Institut für den Schutz terrestrischer Infrastrukturen mögliche Bedrohungsszenarien mithilfe eines sogenannten „digitalen Zwillings“. Dazu wird ein detailliertes virtuelles Modell einer Anlage, etwa eines Umspannwerks, kreiert. In dieses Modell fließen alle denkbaren Informationen ein: von der geografischen Lage bis hin zu der Reaktionszeit der nächsten Feuerwehrwache.

Um Gefahren frühzeitig erkennen zu können, forscht das Institut auch an Sensoren zur Gefahrendetektion. Zudem fließen Informationen über die Widerstandsfähigkeit (Resilienz) des Objektes in das digitale Modell ein. So lässt sich im Gesamtmodell bewerten, wie lange etwa eine Brandschutztür einem Feuer standhält, und ob die durch Sensoren alarmierte Feuerwehr rechtzeitig vor Ort sein könnte.

Das Institut führt die wissenschaftlichen Arbeiten in drei Abteilungen durch, die in das Gesamtkonzept der DLR-Sicherheitsforschung eingebunden sind.

• Die Abteilung „Resilienz - Modelle und Methoden“ beschäftigt sich mit der Entwicklung von Modellen und Methoden, um die Widerstandsfähigkeiten von Infrastrukturen gegen Bedrohungen zu stärken.
• Im Bereich „Detektionssysteme“ geht es um Sensortechnologien, die Infrastrukturen mit intelligenten und komplexen Sensorsystemen überwachen können. Neben optischen, thermischen und Bewegungssensoren sollen auch Sensoren zur Detektion von chemischen, biologischen, radiologischen und nuklearen Bedrohungen weiterentwickelt werden.
• Die Abteilung „Digitale Zwillinge für Infrastrukturen“ erstellt die virtuellen Abbilder und führt Simulationen in Echtzeit durch, um die Resilienz einer Infrastruktur in nahezu jeder Situation bewerten und kontinuierlich verbessern zu können.

„Unsere persönliche Situation während der Corona-Pandemie und auch der Blick in die täglichen Nachrichten führen uns immer wieder die Bedeutung sicherer Infrastrukturen vor Augen. Deshalb freut es mich sehr, dass die Forschung im DLR einen Beitrag zum Schutz dieser grundlegenden Systeme leisten kann“, sagte Prof. Anke Kaysser-Pyzalla, Vorsitzende des DLR-Vorstands.