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(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)支柱產(chǎn)業(yè)，其自動(dòng)化水平的提升對(duì)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(dòng)化的核心架構(gòu)，承擔(dān)著生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)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(jí)，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(jià)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(wèn)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(duì)實(shí)時(shí)性具有極高要求，需要實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)的數(shù)據(jù)采集與控制響應(yīng)，數(shù)據(jù)類(lèi)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(kāi)關(guān)量狀態(tài)信息以及工藝曲線(xiàn)等時(shí)間序列特征的時(shí)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(xiàn)與以太網(wǎng)技術(shù)，形成多類(lèi)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(wèn)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(wèn)題體現(xiàn)為數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系尚未健全，不同廠(chǎng)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(shí)現(xiàn)高效集成與協(xié)同處理；數(shù)據(jù)質(zhì)量管控機(jī)制不完善，傳感器在長(zhǎng)期運(yùn)行中可能出現(xiàn)性能漂移或故障，因缺乏實(shí)時(shí)有效的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)校驗(yàn)手段，致使采集數(shù)據(jù)存在失真風(fēng)險(xiǎn)，影響后續(xù)分析與決策的準(zhǔn)確性；數(shù)據(jù)共享流通機(jī)制滯后，生產(chǎn)環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)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(jià)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(duì)數(shù)據(jù)全生命周期各環(huán)節(jié)操作流程及部門(mén)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(chǔ)、應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化管理框架；組織層面可設(shè)立專(zhuān)門(mén)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(mén)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(xiàn)環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特性，該結(jié)構(gòu)通過(guò)冗余鏈路設(shè)計(jì)實(shí)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(shí)際需求的節(jié)點(diǎn)時(shí)仍能保持輕負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)具備強(qiáng)在線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)功能，保障數(shù)據(jù)交換過(guò)程中節(jié)點(diǎn)增減或網(wǎng)絡(luò)調(diào)整不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行；在此基礎(chǔ)上部署工業(yè)級(jí)人侵檢測(cè)系統(tǒng)（Intrusion Detection System，IDS），針對(duì)Modbus等工控協(xié)議進(jìn)行實(shí)時(shí)流量監(jiān)測(cè)，通過(guò)分析協(xié)議格式、指令序列與通信模式，識(shí)別異常數(shù)據(jù)交互行為，及時(shí)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(jí)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(jì)通過(guò)部署主用與備用控制模塊，借助實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與熱備份機(jī)制，在主控制單元發(fā)生故障時(shí)觸發(fā)自動(dòng)切換邏輯，確保生產(chǎn)控制過(guò)程無(wú)擾動(dòng)延續(xù)，維持系統(tǒng)運(yùn)行的連續(xù)性與可靠性；操作系統(tǒng)內(nèi)核加固則通過(guò)優(yōu)化系統(tǒng)配置、關(guān)閉非必要服務(wù)端口、實(shí)施訪(fǎng)問(wèn)控制策略及定期漏洞修復(fù)，構(gòu)建最小化攻擊面，同時(shí)禁用與冶金生產(chǎn)控制無(wú)關(guān)的服務(wù)程序，減少潛在安全漏洞被利用的風(fēng)險(xiǎn)，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(shí)現(xiàn)硬件可靠性與軟件安全性的協(xié)同增強(qiáng)。

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(chǔ)環(huán)節(jié)構(gòu)建加密體系并創(chuàng)新共享機(jī)制：傳輸層采用AES-256加密算法對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行高強(qiáng)度封裝，通過(guò)256位密鑰對(duì)模擬量、開(kāi)關(guān)量等傳輸內(nèi)容實(shí)施逐包加密處理，確保數(shù)據(jù)在工業(yè)總線(xiàn)與以太網(wǎng)混合傳輸過(guò)程中即使被截獲也無(wú)法被非法解析；存儲(chǔ)層應(yīng)用透明加密（TransparentData Encryption，TDE）技術(shù)，對(duì)存儲(chǔ)于硬盤(pán)、數(shù)據(jù)庫(kù)等介質(zhì)的工藝參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)施內(nèi)核級(jí)加密，使數(shù)據(jù)在寫(xiě)入存儲(chǔ)介質(zhì)時(shí)自動(dòng)加密、讀取時(shí)實(shí)時(shí)解密，從物理存儲(chǔ)層面阻斷未授權(quán)訪(fǎng)問(wèn)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(chǔ)的前提下，通過(guò)加密參數(shù)交換實(shí)現(xiàn)跨部門(mén)、跨系統(tǒng)的模型協(xié)同訓(xùn)練，既滿(mǎn)足生產(chǎn)優(yōu)化對(duì)數(shù)據(jù)整合的需求，又避免敏感數(shù)據(jù)在共享過(guò)程中泄露，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)利用與安全保護(hù)的動(dòng)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(jī)制與供應(yīng)鏈安全多維度強(qiáng)化：人員培訓(xùn)通過(guò)定期開(kāi)展工控安全意識(shí)教育課程，結(jié)合模擬釣魚(yú)攻擊、惡意代碼滲透等場(chǎng)景的實(shí)戰(zhàn)演練，提升操作人員對(duì)網(wǎng)絡(luò)攻擊手段的識(shí)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(jí)、響應(yīng)流程與責(zé)任分工，通過(guò)每季度實(shí)戰(zhàn)演練檢驗(yàn)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(dòng)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(guó)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(guò)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(guò)程中的安全責(zé)任，防范供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)的潛在風(fēng)險(xiǎn)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(huì)協(xié)同的雙重機(jī)制：在法律合規(guī)層面，以《中華人民共和國(guó)數(shù)據(jù)安全法》《中華人民共和國(guó)個(gè)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(jī)構(gòu)開(kāi)展合規(guī)審計(jì)，對(duì)數(shù)據(jù)采集的合法性、存儲(chǔ)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(xiǎn)識(shí)別、整改建議的審計(jì)報(bào)告，推動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)符合國(guó)家法律法規(guī)要求；在監(jiān)督機(jī)制層面，引入社會(huì)監(jiān)督力量，通過(guò)定期發(fā)布數(shù)據(jù)安全治理報(bào)告、公開(kāi)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(mén)披露數(shù)據(jù)安全防護(hù)措施與成效5。

（四）加強(qiáng)持續(xù)監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)防護(hù)

冶金DCS系統(tǒng)安全防護(hù)策略中的加強(qiáng)持續(xù)監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)防護(hù)需構(gòu)建全鏈條安全管控機(jī)制，通過(guò)部署工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全監(jiān)測(cè)平臺(tái)，對(duì)系統(tǒng)全生命周期各環(huán)節(jié)實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)控，全面采集網(wǎng)絡(luò)流量分布、設(shè)備運(yùn)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(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法構(gòu)建動(dòng)態(tài)更新的安全威脅特征庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)異常通信行為、協(xié)議違規(guī)操作等安全風(fēng)險(xiǎn)的智能識(shí)別與風(fēng)險(xiǎn)態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)。基于監(jiān)測(cè)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(shí)時(shí)更新人侵檢測(cè)系統(tǒng)的攻擊特征規(guī)則、優(yōu)化防火墻對(duì)工業(yè)協(xié)議的訪(fǎng)問(wèn)控制策略、針對(duì)系統(tǒng)漏洞開(kāi)展精準(zhǔn)修復(fù)等，形成“監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集-風(fēng)險(xiǎn)智能分析-防護(hù)策略響應(yīng)-系統(tǒng)優(yōu)化升級(jí)”的閉環(huán)管理機(jī)制，使安全防護(hù)體系能夠根據(jù)新型攻擊手段演變趨勢(shì)、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境變化特點(diǎn)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，持續(xù)提升系統(tǒng)對(duì)未知威脅的預(yù)警能力與動(dòng)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(guò)程中始終維持較高的安全防護(hù)水平。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在冶金DCS系統(tǒng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過(guò)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(xiāo)毀各環(huán)節(jié)強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)制定、質(zhì)量控制與共享機(jī)制，同時(shí)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(guò)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋬?yōu)化、系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)加密技術(shù)等筑牢技術(shù)防線(xiàn)，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(lái)冶金DCS系統(tǒng)可進(jìn)一步推動(dòng)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?lài)?guó)產(chǎn)化替代進(jìn)程，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)治理與安全防護(hù)的智能化、自主化發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]陳曄婷，何思源，宋語(yǔ)嫣，等.政府?dāng)?shù)據(jù)治理對(duì)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的影響研究[J].北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)（人文社會(huì)科學(xué)版），1-13.

[2]余思明，王蕊，王得力.政府?dāng)?shù)字化轉(zhuǎn)型與企業(yè)創(chuàng)新—基于大數(shù)據(jù)治理機(jī)構(gòu)改革的準(zhǔn)自然實(shí)驗(yàn)[J].審計(jì)與經(jīng)濟(jì)研究，2025，40 （02）： 118-127.

[3]曹璇，徐超．?dāng)?shù)字化轉(zhuǎn)型視域下高職院校數(shù)據(jù)治理策略研究[J].教師，2025，（08）：17-19.

[4]付祥．智能制造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的信息安全問(wèn)題及其防護(hù)策略[J].中國(guó)管理信息化，2024，27（13）：88-91.

[5]周龍龍，王曉韻，趙鵬.企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的數(shù)據(jù)安全防護(hù)體系建設(shè)[J].數(shù)字經(jīng)濟(jì)，2024，（Z1）：90-95.

責(zé)編/馬銘陽(yáng)