[工控安全] 001 ICS 工業控制系統與普渡模型

工業控制系統

Industrial Control System 簡稱 ICS = 電腦與工業設備組成的自動控制系統，包含感應器（Sensor）、執行器(Actuators)、輸入端與輸出端組成。並且透過通訊協定，IT 場域可能常聽到 HTTP 或 TCP，而 OT 場域分成有開源與設備廠商閉源開發的通訊協定。

普渡模型

Purdue Enterprise Reference Architecture 簡稱 PERA = OT 與 IT 整合的參考模型，但實際上台灣有很多中小型企業的工控場域的連 IT 化都還不成熟。

該模型描述工控場域每一個設備之間的關係，共有六個區塊

1. 第五層 企業智慧層
2. 第四層 企業營運層
3. 第三層 廣域現場製造和操作控制層
4. 第二層 區域現場製造和操作控制層
5. 第一層 控制層
6. 第零層 受控設備層

其中第五層與第四層是 IT 場域，第三層到第零層是 OT 場域，以第零層開始講解：

第零層 受控設備層

• Equipment Under Control 簡稱 EUC
• 該層擺放許多工業製造流程中所使用的設備與元件。
• 生產設備、驅動器等，根據工廠的性質而使用的原料可能有塑膠、化學等原料。
• 過去以人力將原料放置設備內，工業轉型後可能採用機械手臂、機器人，並由第一層進行操控。

第一層 控制層

• 保護受控設備的系統，如 BPCS 和 SIS

1. 基本製程控制系統（Basic Process Control System 簡稱 BPCS）
   • 控制受控設備的系統，人員可操作該系統，確認原料的數量。
   • 紀錄生產數值，可以產生受控設備的生產報告，進行確認。
   • 可能包含警報記錄，如原料異常或設備異常等紀錄。
2. 安全儀表系統（Safety instrumented system 簡稱 SIS）
   • 保障生產安全，如偵測到氣壓太高可能關閉氣體閘。

第二層 區域現場製造和操作控制層

• 監控基礎建設的設施，查看執行與事件偵測和回應得控制器、監控器或操作介面。

1. 可程式化邏輯控制器（Programming Logic Control 簡稱 PLC）
2. 變頻驅動器（Variable-frequency Drive 簡稱 VFD)
3. 人機操作介面（Human Machine Interface 簡稱 HMI)

第三層 廣域現場製造和操作控制層

• 監控整個工控場域

1. 監控和資料蒐集系統（Supervisory Control And Data Acquisition 簡稱 SCADA)
2. 分散式控制系統（distributed control system 簡稱 DCS)

第四層 企業營運層

• 企業核心 IT 系統

1. 企業資源規劃系統（Enterprise Resource Planning　簡稱 ERP）
2. 產品生命週期管理系統（Product Lifecycle Management　簡稱PLM）
3. 供應鏈管理系統（Supply Chain Management　簡稱 SCM）
4. 客戶關係管理系統（Customer Relation Management　簡稱 CRM）

第五層 企業智慧層

• 現代趨勢構建雲端環境，並透過大數據分析，採用機器學習和人工智慧分析製成資料，進而使生產效能提高。

特殊區域 IDMZ

工控區域的非軍事區(Industrial Demilitarized zone, IDMZ)
DMZ 是在 IT 場域中，透過防火牆區隔一個網段，讓使用者可以存取企業的公開資訊，因為網段的設定無法存取企業內部敏感資訊。

而 IDMZ 則是於 IT 與 OT 之間，區隔一個 DMZ 區，讓 OT 與 IT 並非可直接互相存取，提升安全性。

重點回顧

1. 何謂工業控制系統
2. 普渡模型
3. IDMZ