In the course of the ongoing digitalization of production, production environments have become increasingly intertwined with information and communication technology. As a consequence, physical production processes depend more and more on the availability of information networks. Threats such as attacks and errors can compromise the components of information networks. Due to the numerous interconnections, these threats can cause cascading failures and even cause entire smart factories to fail due to propagation effects. The resulting complex dependencies between physical production processes and information network components in smart factories complicate the detection and analysis of threats. Based on generalized stochastic Petri nets, the paper presents an approach that enables the modeling, simulation, and analysis of threats in information networks in the area of connected production environments. Different worst-case threat scenarios regarding their impact on the operational capability of a close-to-reality information network are investigated to demonstrate the feasibility and usability of the approach. Furthermore, expert interviews with an academic Petri net expert and two global leading companies from the automation and packaging industry complement the evaluation from a practical perspective. The results indicate that the developed artifact offers a promising approach to better analyze and understand availability risks, cascading failures, and propagation effects in information networks in connected production environments.

中文翻译：

---

智能工厂中的 IT 可用性风险建模

在生产不断数字化的过程中，生产环境与信息和通信技术越来越紧密地交织在一起。因此，物理生产过程越来越依赖于信息网络的可用性。攻击和错误等威胁可能会危及信息网络的组件。由于互连数量众多，这些威胁可能会导致级联故障，甚至由于传播效应导致整个智能工厂故障。智能工厂中物理生产过程和信息网络组件之间由此产生的复杂依赖关系使威胁的检测和分析变得复杂。本文基于广义随机 Petri 网，提出了一种方法，可以实现建模、模拟、和分析连接生产环境领域的信息网络中的威胁。研究了不同的最坏情况威胁情景对接近现实的信息网络的操作能力的影响，以证明该方法的可行性和可用性。此外，专家采访了一位Petri网学术专家和自动化和包装行业的两家全球领先公司，从实践的角度补充了评估。结果表明，开发的工件提供了一种有前途的方法，可以更好地分析和理解互联生产环境中信息网络中的可用性风险、级联故障和传播效应。研究了不同的最坏情况威胁情景对接近现实的信息网络的操作能力的影响，以证明该方法的可行性和可用性。此外，专家采访了一位Petri网学术专家和自动化和包装行业的两家全球领先公司，从实践的角度补充了评估。结果表明，开发的工件提供了一种有前途的方法，可以更好地分析和理解互联生产环境中信息网络中的可用性风险、级联故障和传播效应。研究了不同的最坏情况威胁情景对接近现实的信息网络的操作能力的影响，以证明该方法的可行性和可用性。此外，专家采访了一位Petri网学术专家和自动化和包装行业的两家全球领先公司，从实践的角度补充了评估。结果表明，开发的工件提供了一种有前途的方法，可以更好地分析和理解互联生产环境中信息网络中的可用性风险、级联故障和传播效应。专家访谈一位学术Petri网专家和自动化和包装行业的两家全球领先公司，从实践的角度对评估进行了补充。结果表明，开发的工件提供了一种有前途的方法，可以更好地分析和理解互联生产环境中信息网络中的可用性风险、级联故障和传播效应。专家访谈一位学术Petri网专家和自动化和包装行业的两家全球领先公司，从实践的角度对评估进行了补充。结果表明，开发的工件提供了一种有前途的方法，可以更好地分析和理解互联生产环境中信息网络中的可用性风险、级联故障和传播效应。