Cyber-Physical system(CPS) is characterized by collaborating computational elements controlling physical entities. In CPS, human desire to acquire useful information and control devices anytime and anywhere automatically has increased the necessity of a high reliable system. However, the physical world where CPS is deployed has management complexity and maintenance cost of 'CPS', so that it is impossible to make reliable systems. Thus, this paper presents an 'Autonomic Control System towards High-reliable Cyber-Physical Systems' that comprise 8-steps including 'fault analysis', 'fault event analysis', 'fault modeling', 'fault state interpretation', 'fault strategy decision', 'fault detection', 'diagnosis&reasoning' and 'maneuver execution'. Through these activities, we fascinate to design and implement 'Autonomic control system' than before. As a proof of the approach, we used a ISR(Intelligent Service Robot) for case study. The experimental results show that it achieves to detect a fault event for autonomic control of 'CPS'.
Kim, Nam Yong;Rathore, Shailendra;Ryu, Jung Hyun;Park, Jin Ho;Park, Jong Hyuk
Journal of Information Processing Systems
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제14권6호
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pp.1361-1384
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2018
Recently, Cyber Physical System (CPS) is one of the core technologies for realizing Internet of Things (IoT). The CPS is a new paradigm that seeks to converge the physical and cyber worlds in which we live. However, the CPS suffers from certain CPS issues that could directly threaten our lives, while the CPS environment, including its various layers, is related to on-the-spot threats, making it necessary to study CPS security. Therefore, a survey-based in-depth understanding of the vulnerabilities, threats, and attacks is required of CPS security and privacy for IoT. In this paper, we analyze security issues, threats, and solutions for IoT-CPS, and evaluate the existing researches. The CPS raises a number challenges through current security markets and security issues. The study also addresses the CPS vulnerabilities and attacks and derives challenges. Finally, we recommend solutions for each system of CPS security threats, and discuss ways of resolving potential future issues.
본 연구의 목적은 국내 및 해외 공히 국가 차원에서 중요한 혁신 의제로 추진하고 있는 제 4차 산업혁명, 인더스트리 4.0, 스마트 제조 등에서 중요한 위치를 차지하고 있는 사이버 물리 시스템(Cyber Physical System: CPS) 분야의 연구 동향을 분석하고, 향후 연구 방향을 제시하는 것이다. 본 연구에서는 (1) 인더스트리4.0과 스마트 제조의 개념, CPS의 기본 개념과 역할 등을 정리하고, (2) 이 분야의 문헌을 분석하여 향후 연구 방향을 제시할 수 있는 분석 기준들을 설정하고, (3) 제조 CPS 관련 주요 연구 결과를 분석하고 향후 연구 방향을 제시한다. '구글 학술검색'을 통해서 식별된 2013년부터 2017년까지 발간된 제조 CPS에 대한 74 개의 해외문헌과 8개의 국내 문헌을 분석한 결과를 정리하면 다음과 같다. (1) 기존에 제시된 다양한 관점의 방법론과 프레임워크를 바탕으로 제조 CPS분야에 대한 공통의 방법론과 프레임워크를 제시하는 연구가 필요하다. (2) 제조 CPS 분야의 성숙도를 높이기 위해서는 기존의 시스템을 포함하여 CPS 시스템을 실제로 구현하고 운영하는데 관한 연구가 필요하다. (3) 제조 CPS 시스템을 진단하고 개선 방향을 제시할 수 있는 진단 방법론에 관한 연구가 필요하다. (4) 세부 모델 및 툴 측면에서는 CPS의 특성을 감안한 SCM 및 생산계획 모델과 인간 기계 협업에 관한 연구에 대한 강화가 필요하다.
A cyber-physical system(CPS) is a collection of cyber and physical components that interact with each other to achieve a particular application. Here, the CPS is emerged the reliability and security problems. Particularly, the defect of reliability in the data/control transmission under the CPS can lead to serious damage. We discuss the reliability and security problem on CPS architecture. Then we would suggest the considerations of cyber security in industrial control systems built with CPS.
사이버 물리 시스템(cyber-physical system, CPS) 환경에서는 이기종의 물리 시스템과 연산 장치들이 대규모로 구축되기 때문에 사전에 시뮬레이션을 통해 시스템의 동작을 검증하는 것이 필요하다. CPS 시뮬레이션의 기술적 이슈 중 하나는 시간 동기화 문제이다. CPS 환경에서는 분산 시스템 간의 실시간 제어가 요구되기 때문에 모델의 복잡도가 높을 경우, 다른 모델과의 시간 오차로 인해 잘못된 데이터 및 제어 명령을 전송할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 연속 시간 시스템 속성과 이산사건 시스템 속성을 모두 가지는 CPS 하이브리드 모델에 대하여 시간 동기화 알고리즘을 제시하고, 이를 탑재한 CPS 시뮬레이터를 개발한다. 또한, 시스템 간의 상호작용 뿐 아니라, 하드웨어를 통한 사용자 제어를 고려하여 CPS 시뮬레이션을 수행함으로써 제안된 알고리즘 및 시뮬레이터의 실행을 검증한다.
Gunes, Volkan;Peter, Steffen;Givargis, Tony;Vahid, Frank
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제8권12호
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pp.4242-4268
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2014
The Cyber-Physical System (CPS) is a term describing a broad range of complex, multi-disciplinary, physically-aware next generation engineered system that integrates embedded computing technologies (cyber part) into the physical world. In order to define and understand CPS more precisely, this article presents a detailed survey of the related work, discussing the origin of CPS, the relations to other research fields, prevalent concepts, and practical applications. Further, this article enumerates an extensive set of technical challenges and uses specific applications to elaborate and provide insight into each specific concept. CPS is a very broad research area and therefore has diverse applications spanning different scales. Additionally, the next generation technologies are expected to play an important role on CPS research. All of CPS applications need to be designed considering the cutting-edge technologies, necessary system-level requirements, and overall impact on the real world.
Purpose Recently, much attention in building smart factory has dramatically increased with an emergence of the Industry 4.0. As we noted a connectivity gap between main concerns of MIS and the automated manufacturing systems such as POP and MES, it is recommended that CPS (Cyber-Physical System) can be an important building block for the smart factory and enrich the depth of MIS knowledge. Therefore, first, this study attempted to identify the connectivity gap between the traditional field of MIS (ERP, SCM, CRM, etc.) and the automated manufacturing systems, and then recommended CPS as a technical bridge to fill the gap. Secondly, we studied concepts and research trend of CPS that is believed to be a virtual mechanism to manage manufacturing systems in an integrated manner. Finally, we suggested research and educational opportunities in MIS based on the CPS perspectives. Design/methodology/approach Since this paper introduced relatively new idea of CPS originally discussed in the field of engineering, traditional MIS research method such as survey and experiment may not fit well. Therefore this research collected technical cases through literature survey in engineering fields, video clips from Youtube, and field references from various ICT Exhibitions and Conventions. Then we analyzed and reorganized them to highlight the necessity of CPS and draw some insight to share with MIS academia. Findings This paper introduced CPS to bridge the connectivity gap between the traditional MIS and automated manufacturing system (smart factory), a concern far away from the MIS academia. Further, this paper suggested future research subjects of MIS such as developing software to share big production data and systems to support manufacturing decisions, and innovating MIS curricula including smart and intelligent manufacturing technology within the context of traditional enterprise systems.
International Journal of Computer Science & Network Security
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제24권5호
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pp.40-52
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2024
Cyber-Physical Systems (CPS) are introduced as complex, interconnected systems that combine physical components with computational elements and networking capabilities. They bridge the gap between the physical world and the digital world, enabling the monitoring and control of physical processes through embedded computing systems and networked communication. These systems introduce several security challenges. These challenges, if not addressed, can lead to vulnerabilities that may result in substantial losses. Therefore, it is crucial to thoroughly examine and address the security concerns associated with CPS to guarantee the safe and reliable operation of these systems. To handle these security concerns, different existing security requirements methods are considered but they were unable to produce required results because they were originally developed for software systems not for CPS and they are obsolete methods for CPS. In this paper, a Security Requirements Engineering Methodology for CPS (CPS-SREM) is proposed. A comparison of state-of-the-art methods (UMLSec, CLASP, SQUARE, SREP) and the proposed method is done and it has demonstrated that the proposed method performs better than existing SRE methods and enabling experts to uncover a broader spectrum of security requirements specific to CPS. Conclusion: The proposed method is also validated using a case study of the healthcare system and the results are promising. The proposed model will provide substantial advantages to both practitioners and researcher, assisting them in identifying the security requirements for CPS in Industry 4.0.
사이버-물리 시스템(Cyber-Physical Systems, CPS)은 다수의 임베디드 시스템과 통신망 그리고 현실세계인 물리 시스템이 서로 밀접하게 연계되어 사용자가 필요로 하는 다양한 서비스를 제공하고 있다. 다양한 환경에서 동작하는 사이버-물리 시스템은 그 복잡성이 매우 크기 때문에 문제 발생에 대응하는 것이 쉽지 않다. 본고에서는 최근 IT 융합 연구 분야에서 많은 주목을 받고 있는 사이버-물리시스템(Cyber-Physical System, CPS)의 고신뢰성을 위한 '네트워크 기반 자율제어 CPS의 요소 기술'들에 대하여 알아본다.
The remote monitoring and warning system for dangerous chemicals is designed with the concept of the Cyber-Physical System (CPS) in this paper. The real-time perception, dynamic control, and information service of major hazards chemicals are realized in this CPS system. The CPS system architecture, the physical layer and the applacation layer, are designed in this paper. The terminal node is mainly composed of the field collectors which complete the data acquisition of sensors and video in the physical layers, and the use of application layer makes CPS system safer and more reliable to monitor the hazardous chemicals. The cloud application layer completes the risk identification and the prediction of the major hazard sources. The early intelligent warning of the major dangerous chemicals is realized and the security risk images are given in the cloud application layer. With the CPS technology, the remote network of hazardous chemicals has been completed, and a major hazard monitoring and accident warning online system is formed. Through the experiment of the terminal node, it can be proved that the terminal node can complete the mass data collection and classify. With this experiment it can be obtained the CPS system is safe and effective. In order to verify feasible, the multi-risk warning based on CPS is simulated, and results show that the system solves the problem of hazardous chemicals enterprises safety management.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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