冶金DCS系統(tǒng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中數(shù)據(jù)治理與安全防護(hù)策略

一、前言

在全球工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的浪潮中，冶金工業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)支柱產(chǎn)業(yè)，其自動化水平的提升對生產(chǎn)效率、能源利用與產(chǎn)業(yè)安全至關(guān)重要。分散式控制系統(tǒng)（Distributed Control System，DCS）作為冶金自動化的核心架構(gòu)，承擔(dān)著生產(chǎn)過程實時控制、數(shù)據(jù)采集與集中管理的關(guān)鍵功能，其數(shù)字化轉(zhuǎn)型不僅涉及技術(shù)升級，更關(guān)乎數(shù)據(jù)資源的高效治理與安全防護(hù)。在此背景下，如何平衡數(shù)據(jù)價值挖掘與安全保護(hù)，構(gòu)建適配冶金行業(yè)特性的數(shù)據(jù)治理體系與安全防護(hù)策略，成為亟待解決的關(guān)鍵問題。

二、冶金DCS系統(tǒng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型現(xiàn)狀與數(shù)據(jù)安全挑戰(zhàn)

（一）系統(tǒng)特性分析

冶金DCS系統(tǒng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中系統(tǒng)特性表現(xiàn)為對實時性具有極高要求，需要實現(xiàn)毫秒級的數(shù)據(jù)采集與控制響應(yīng)，數(shù)據(jù)類型呈現(xiàn)復(fù)雜性，涵蓋溫度、壓力等模擬量連續(xù)變化參數(shù)、設(shè)備啟停等開關(guān)量狀態(tài)信息以及工藝曲線等時間序列特征的時序數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)呈現(xiàn)異構(gòu)性，通常融合PROFIBUS等工業(yè)總線與以太網(wǎng)技術(shù)，形成多類型網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。

（二）數(shù)據(jù)治理現(xiàn)存問題

冶金DCS系統(tǒng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中數(shù)據(jù)治理現(xiàn)存問題體現(xiàn)為數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系尚未健全，不同廠商提供的設(shè)備因接口協(xié)議缺乏統(tǒng)一規(guī)范，導(dǎo)致系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交互存在技術(shù)壁壘，難以實現(xiàn)高效集成與協(xié)同處理；數(shù)據(jù)質(zhì)量管控機制不完善，傳感器在長期運行中可能出現(xiàn)性能漂移或故障，因缺乏實時有效的狀態(tài)監(jiān)測與數(shù)據(jù)校驗手段，致使采集數(shù)據(jù)存在失真風(fēng)險，影響后續(xù)分析與決策的準(zhǔn)確性；數(shù)據(jù)共享流通機制滯后，生產(chǎn)環(huán)節(jié)實時數(shù)據(jù)與管理層面業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)因系統(tǒng)架構(gòu)差異、權(quán)限管理分散等因素，形成物理或邏輯上的隔離狀態(tài)，制約數(shù)據(jù)價值在全流程中的挖掘與釋放[1]。

三、冶金DCS系統(tǒng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中數(shù)據(jù)治理策略

（一）數(shù)據(jù)全生命周期治理框架

冶金DCS系統(tǒng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中數(shù)據(jù)全生命周期治理框架如表1所示。

表1數(shù)據(jù)全生命周期治理框架表

（二）治理保障體系

治理保障體系需從多維度構(gòu)建，制度層面需結(jié)合行業(yè)特性制定冶金DCS數(shù)據(jù)管理規(guī)范，對數(shù)據(jù)全生命周期各環(huán)節(jié)操作流程及部門職責(zé)進(jìn)行系統(tǒng)性規(guī)定，形成覆蓋數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲、應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化管理框架；組織層面可設(shè)立專門的數(shù)據(jù)管理人員，負(fù)責(zé)統(tǒng)籌數(shù)據(jù)戰(zhàn)略規(guī)劃、協(xié)調(diào)業(yè)務(wù)部門協(xié)同合作，打破傳統(tǒng)組織架構(gòu)下的數(shù)據(jù)壁壘。

四、冶金DCS系統(tǒng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中安全防護(hù)策略

（一）技術(shù)防護(hù)體系

1.網(wǎng)絡(luò)安全冶金DCS系統(tǒng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)防護(hù)可依托雙總線環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特性，該結(jié)構(gòu)通過冗余鏈路設(shè)計實現(xiàn)通信負(fù)載均衡分配，使系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在接人遠(yuǎn)超實際需求的節(jié)點時仍能保持輕負(fù)荷運行狀態(tài)，同時具備強在線網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)功能，保障數(shù)據(jù)交換過程中節(jié)點增減或網(wǎng)絡(luò)調(diào)整不影響系統(tǒng)正常運行；在此基礎(chǔ)上部署工業(yè)級人侵檢測系統(tǒng)（Intrusion Detection System，IDS），針對Modbus等工控協(xié)議進(jìn)行實時流量監(jiān)測，通過分析協(xié)議格式、指令序列與通信模式，識別異常數(shù)據(jù)交互行為，及時發(fā)現(xiàn)并預(yù)警潛在的網(wǎng)絡(luò)攻擊企圖，為冶金生產(chǎn)控制網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建多層級的安全防護(hù)屏障3。

2.系統(tǒng)安全

冶金DCS系統(tǒng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的系統(tǒng)安全技術(shù)防護(hù)需兼顧硬件冗余與軟件加固雙重維度：控制單元雙冗余設(shè)計通過部署主用與備用控制模塊，借助實時狀態(tài)監(jiān)測與熱備份機制，在主控制單元發(fā)生故障時觸發(fā)自動切換邏輯，確保生產(chǎn)控制過程無擾動延續(xù)，維持系統(tǒng)運行的連續(xù)性與可靠性；操作系統(tǒng)內(nèi)核加固則通過優(yōu)化系統(tǒng)配置、關(guān)閉非必要服務(wù)端口、實施訪問控制策略及定期漏洞修復(fù)，構(gòu)建最小化攻擊面，同時禁用與冶金生產(chǎn)控制無關(guān)的服務(wù)程序，減少潛在安全漏洞被利用的風(fēng)險，從底層提升系統(tǒng)抵御惡意代碼入侵與非法操作的能力，實現(xiàn)硬件可靠性與軟件安全性的協(xié)同增強。

3.數(shù)據(jù)安全

冶金DCS系統(tǒng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的數(shù)據(jù)安全技術(shù)防護(hù)需在傳輸與存儲環(huán)節(jié)構(gòu)建加密體系并創(chuàng)新共享機制：傳輸層采用AES-256加密算法對實時數(shù)據(jù)進(jìn)行高強度封裝，通過256位密鑰對模擬量、開關(guān)量等傳輸內(nèi)容實施逐包加密處理，確保數(shù)據(jù)在工業(yè)總線與以太網(wǎng)混合傳輸過程中即使被截獲也無法被非法解析；存儲層應(yīng)用透明加密（TransparentData Encryption，TDE）技術(shù)，對存儲于硬盤、數(shù)據(jù)庫等介質(zhì)的工藝參數(shù)、設(shè)備運行數(shù)據(jù)實施內(nèi)核級加密，使數(shù)據(jù)在寫入存儲介質(zhì)時自動加密、讀取時實時解密，從物理存儲層面阻斷未授權(quán)訪問路徑；引人聯(lián)邦學(xué)習(xí)技術(shù)構(gòu)建分布式數(shù)據(jù)協(xié)作模式，在保留數(shù)據(jù)本地存儲的前提下，通過加密參數(shù)交換實現(xiàn)跨部門、跨系統(tǒng)的模型協(xié)同訓(xùn)練，既滿足生產(chǎn)優(yōu)化對數(shù)據(jù)整合的需求，又避免敏感數(shù)據(jù)在共享過程中泄露，實現(xiàn)數(shù)據(jù)利用與安全保護(hù)的動態(tài)平衡。

（二）管理防護(hù)

冶金DCS系統(tǒng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的管理防護(hù)策略需從人員能力、應(yīng)急機制與供應(yīng)鏈安全多維度強化：人員培訓(xùn)通過定期開展工控安全意識教育課程，結(jié)合模擬釣魚攻擊、惡意代碼滲透等場景的實戰(zhàn)演練，提升操作人員對網(wǎng)絡(luò)攻擊手段的識別能力與應(yīng)急處置技能；應(yīng)急響應(yīng)體系建設(shè)以系統(tǒng)性DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全事件應(yīng)急預(yù)案為核心，明確事件分級、響應(yīng)流程與責(zé)任分工，通過每季度實戰(zhàn)演練檢驗預(yù)案有效性，確保在數(shù)據(jù)泄露、系統(tǒng)癱瘓等突發(fā)狀況下能快速啟動處置程序，降低安全事件影響范圍；供應(yīng)鏈安全管理遵循國產(chǎn)化優(yōu)先原則，在硬件選型中采用麒麟操作系統(tǒng)等自主可控產(chǎn)品，通過簽訂包含數(shù)據(jù)安全條款的保密協(xié)議，約束供應(yīng)商在設(shè)備研發(fā)、部署及維護(hù)過程中的安全責(zé)任，防范供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)的潛在風(fēng)險4。

（三）合規(guī)與監(jiān)督

冶金DCS系統(tǒng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的合規(guī)與監(jiān)督需構(gòu)建法律遵循與社會協(xié)同的雙重機制：在法律合規(guī)層面，以《中華人民共和國數(shù)據(jù)安全法》《中華人民共和國個人信息保護(hù)法》為基準(zhǔn)，建立覆蓋數(shù)據(jù)全生命周期的合規(guī)管理流程，定期委托第三方機構(gòu)開展合規(guī)審計，對數(shù)據(jù)采集的合法性、存儲的安全性、傳輸?shù)囊?guī)范性等進(jìn)行全面核查，形成包含風(fēng)險識別、整改建議的審計報告，推動系統(tǒng)運營符合國家法律法規(guī)要求；在監(jiān)督機制層面，引入社會監(jiān)督力量，通過定期發(fā)布數(shù)據(jù)安全治理報告、公開典型案例整改情況等方式，向公眾、行業(yè)組織及監(jiān)管部門披露數(shù)據(jù)安全防護(hù)措施與成效5。

（四）加強持續(xù)監(jiān)測與動態(tài)防護(hù)

冶金DCS系統(tǒng)安全防護(hù)策略中的加強持續(xù)監(jiān)測與動態(tài)防護(hù)需構(gòu)建全鏈條安全管控機制，通過部署工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全監(jiān)測平臺，對系統(tǒng)全生命周期各環(huán)節(jié)實施實時監(jiān)控，全面采集網(wǎng)絡(luò)流量分布、設(shè)備運行狀態(tài)、數(shù)據(jù)傳輸鏈路等多維信息，借助大數(shù)據(jù)分析技術(shù)挖掘潛在安全模式，運用機器學(xué)習(xí)算法構(gòu)建動態(tài)更新的安全威脅特征庫，實現(xiàn)對異常通信行為、協(xié)議違規(guī)操作等安全風(fēng)險的智能識別與風(fēng)險態(tài)勢預(yù)測。基于監(jiān)測數(shù)據(jù)的深度分析結(jié)果，同步調(diào)整安全防護(hù)策略，包括實時更新人侵檢測系統(tǒng)的攻擊特征規(guī)則、優(yōu)化防火墻對工業(yè)協(xié)議的訪問控制策略、針對系統(tǒng)漏洞開展精準(zhǔn)修復(fù)等，形成“監(jiān)測數(shù)據(jù)采集-風(fēng)險智能分析-防護(hù)策略響應(yīng)-系統(tǒng)優(yōu)化升級”的閉環(huán)管理機制，使安全防護(hù)體系能夠根據(jù)新型攻擊手段演變趨勢、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境變化特點進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，持續(xù)提升系統(tǒng)對未知威脅的預(yù)警能力與動態(tài)防護(hù)的精準(zhǔn)性，保障冶金DCS系統(tǒng)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中始終維持較高的安全防護(hù)水平。

五、結(jié)語

綜上所述，在冶金DCS系統(tǒng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中，數(shù)據(jù)治理需構(gòu)建全生命周期管理框架，從采集到銷毀各環(huán)節(jié)強化標(biāo)準(zhǔn)制定、質(zhì)量控制與共享機制，同時依托制度、組織、標(biāo)準(zhǔn)層面的保障體系提升治理效能；安全防護(hù)應(yīng)形成技術(shù)與管理協(xié)同的防護(hù)策略，通過網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋬?yōu)化、系統(tǒng)冗余設(shè)計、數(shù)據(jù)加密技術(shù)等筑牢技術(shù)防線，借助人員培訓(xùn)、應(yīng)急響應(yīng)、供應(yīng)鏈管理及合規(guī)監(jiān)督完善管理體系。未來冶金DCS系統(tǒng)可進(jìn)一步推動與FCS的融合，深化AI等技術(shù)在安全防護(hù)中的應(yīng)用，加速國產(chǎn)化替代進(jìn)程，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)治理與安全防護(hù)的智能化、自主化發(fā)展。

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責(zé)編/馬銘陽