数字化工厂中电子信息系统安全风险识别及防护研究

孙以帅

身份证：370832199309075211

摘要：随着智能制造技术深度落地，数字化工厂逐步实现生产设备、控制系统、网络平台与数据系统的全域互联互通，电子信息系统成为工厂生产调度、设备管控、数据流转、智能决策的核心载体。相较于传统工业封闭运行模式，数字化工厂开放式、网络化、智能化的运行架构，彻底打破了工业系统的物理隔离壁垒，同时也滋生了多维度、复合型的网络安全与信息安全风险。为有效规避系统入侵、数据泄露、设备失控、生产瘫痪等安全隐患，本文立足数字化工厂电子信息系统整体架构，分层分类开展安全风险精准识别，系统剖析各类风险的形成诱因与传播路径，结合工业生产运行特性，构建适配数字化工厂场景的技术防护、制度管控、应急处置一体化防护体系。关键词：数字化工厂；电子信息系统；风险识别；安全防护；智能制造；工业网络安全

一、引言

在工业4.0与智能制造全面推进的行业背景下，传统离散化、封闭式的生产模式逐步被数字化、网络化、智能化的新型工厂模式替代。数字化工厂依托工业互联网、物联网、大数据、自动控制等核心技术，搭建起集生产控制、数据采集、设备运维、智能调度、经营管理于一体的电子信息系统体系，实现了生产全流程的数字化管控与智能化升级。电子信息系统作为数字化工厂的核心支撑，涵盖工业控制网络、生产管理系统、终端设备、数据存储平台、通信传输链路等多个模块，贯穿生产、管理、运维全环节，系统运行的安全性与稳定性直接决定工厂生产效率、产品质量与运营安全。

二、数字化工厂电子信息系统整体架构与安全特性

2.1 系统整体架构

数字化工厂电子信息系统采用分层化、网络化的架构模式，自上而下主要分为管理层、监控层、控制层与设备层四大层级，各层级互联互通、数据实时流转，形成完整的智能化运行体系。管理层以企业资源计划系统、生产执行系统、数据管理平台为核心，负责生产调度、数据统计、经营决策、流程管控；监控层以组态监控系统、数据采集系统为主，实现生产状态实时监测、设备运行数据采集、生产过程可视化管控；控制层包含可编程逻辑控制器、变频器、伺服控制系统等核心控制设备，负责接收上层指令并执行精准生产控制；设备层涵盖各类智能生产设备、传感采集终端、执行机构，是数据采集与生产执行的终端载体。同时，各层级依托工业以太网、无线通信网络实现数据传输，构成全域互联的电子信息运行体系。

2.2 系统安全特性

数字化工厂电子信息系统区别于普通民用信息系统，具备独特的安全属性。一是实时性要求极高，系统需持续不间断运行，任何网络卡顿、系统故障、入侵攻击都会直接影响生产连续性，容错率极低；二是关联性极强，各层级设备、系统、数据深度关联，单点风险极易扩散蔓延，引发全域系统性故障；三是设备兼容性复杂，工厂新旧设备混用、多品牌系统共存，设备协议不统一、系统漏洞多样，安全防护难度大幅提升；四是风险危害性大，电子信息系统故障不仅会造成数据丢失、系统瘫痪，还会引发工业设备误操作、生产线停机、生产事故等实体危害，风险叠加效应显著。

三、数字化工厂电子信息系统安全风险精准识别

3.1 网络传输层安全风险

网络传输是系统数据交互的核心通道，也是外部攻击的主要入口，是数字化工厂最易遭受攻击的薄弱环节。一是网络边界防护薄弱，多数企业IT办公网络与OT生产网络未实现有效隔离，网络边界模糊，外部网络可通过办公终端渗透至生产网络，突破工业系统防护壁垒；二是工业协议存在漏洞，工业通信协议设计之初优先保障传输效率，缺乏加密与校验机制，多采用明文传输，极易出现数据监听、篡改、伪造等攻击行为；三是网络攻击类型多样，勒索病毒、木马植入、DDoS攻击、中间人攻击等高频多发，攻击者通过海量请求占用网络资源，造成网络拥堵、系统瘫痪，或窃取、篡改生产数据与控制指令；四是无线通信风险突出，数字化工厂大量采用工业无线Wi-Fi、物联网无线传输技术，无线信号覆盖范围广、传播无边界，易出现信号劫持、非法接入、数据窃听等风险。

3.2 系统与终端设备安全风险

数字化工厂存在海量智能终端、工控设备与业务系统，设备数量多、类型杂、更新迭代慢，设备漏洞问题尤为突出。首先，工控设备老旧漏洞频发，部分工厂仍在使用老旧PLC、工控机、监控设备，设备厂商停止漏洞更新，系统存在大量未修复的安全缺陷，极易被恶意利用；其次，终端防护缺失，工业终端普遍未部署杀毒软件、防火墙、安全监测工具，长期裸机运行，U盘、移动硬盘等外接设备随意接入，极易带入病毒木马，引发全域感染；再次，业务系统存在程序漏洞，生产执行系统、数据管理系统普遍存在代码缺陷、权限漏洞、后台后门等问题，攻击者可通过漏洞越权访问系统后台，篡改生产参数与设备控制逻辑；最后，设备固件安全性不足，智能设备固件长期不更新，存在固件篡改、恶意植入后门等风险，导致设备被非法控制。

四、数字化工厂电子信息系统安全风险成因分析

4.1 安全架构设计先天不足

多数数字化工厂改造升级过程中，优先保障生产功能落地，未同步规划安全防护架构，电子信息系统整体存在“重功能、轻安全”的先天缺陷。工业设备、控制系统、通信协议设计聚焦生产效率与运行稳定性，未充分考虑网络安全防护需求，缺乏加密认证、访问控制、漏洞防护等安全设计。同时，工厂数字化改造多为分步建设、零散升级，新旧系统、新旧设备混搭运行，系统兼容性差、安全标准不统一，无法形成统一的安全防护体系，存在大量防护盲区。

4.2 安全防护投入与技术滞后

企业对工业信息安全重视程度不足，安全资金、技术、设备投入有限，多数工厂仅部署基础防火墙设备，缺乏入侵检测、行为审计、漏洞扫描、数据加密等高端防护设备与技术。相较于日新月异的网络攻击技术，企业安全防护技术更新滞后，无法精准识别新型APT攻击、勒索病毒、数据篡改等复杂攻击手段，防护能力难以适配数字化工厂的安全运行需求。

五、数字化工厂电子信息系统全方位安全防护策略

针对网络传输层风险，通过网络架构优化、边界防护升级、传输加密改造，构建安全可靠的工业网络体系。首先，落实网络分层隔离，严格划分IT办公网络与OT生产网络，采用防火墙、网闸等设备实现物理隔离或逻辑隔离，杜绝跨网络非法渗透；按照生产区域、系统功能细化网络分区，实现分区防护、横向隔离，避免单点风险全域扩散。其次，升级网络边界防护，部署工业级防火墙、入侵检测系统、入侵防御系统，实时监测网络流量，精准识别异常访问、恶意攻击、违规传输行为，自动拦截攻击行为、阻断异常流量。

六、结论

数字化工厂的全域互联、智能运行模式极大提升了生产效率，但也让电子信息系统面临网络攻击、设备漏洞、数据泄露、人为操作、管理缺失等多重安全风险，各类风险相互交织、相互影响，直接威胁工厂生产安全与数据安全。本文通过分层分类开展风险识别，明确了数字化工厂电子信息系统各层级的核心安全风险，剖析了风险形成的核心诱因，针对性构建了网络防护、设备防护、数据防护、人员管控、制度建设一体化的全方位安全防护体系。

参考文献

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