O projektu

Projekt synergicky navazuje na zakázku Úřadu vlády ČR „Souhrn způsobů hodnocení kvality a odolnosti infrastruktury“, jejímž cílem bylo shromáždění podkladů na podporu výběru vhodných indikátorů kvality a odolnosti napříč infrastrukturami pro připravovaný strategický rámec Česká republika 2030. Taktéž tento projekt plynule navazuje na projekt bezpečnostního výzkumu VI20152019049 „RESILIENCE 2015: Dynamické hodnocení odolnosti souvztažných subsystémů kritické infrastruktury“ , v rámci, kterého byl vytvořen postup hodnocení resilience prvků kritické infrastruktury a postup hodnocení kaskádních dopadů a jejich synergických efektů. Komponenty a proměnné pro hodnocení resilience prvků kritické infrastruktury budou stěžejním podkladem pro identifikaci strukturálních a výkonových parametrů, pro něž budou indikátory determinovány. Postup hodnocení kaskádních a synergických efektů pak bude vstupním podkladem pro hodnocení úrovně působení dopadů influentních subsystémů na hodnocené dependentní subsystémy kritické infrastruktury.

Anotace projektu

Předmětem projektu je excelentní výzkum v oblasti resilience kritické infrastruktury. V rámci projektu budou determinovány indikátory narušení resilience vybraných sektorů technické kritické infrastruktury (tj. energetika, doprava a informační a komunikační technologie) a bude vytvořen nástroj na jejich včasnou identifikaci a posouzení vhodnosti předmětných indikátorů pro konkrétní infrastrukturní subsystémy.

Cíl projektu a jeho charakteristika

Projekt je zaměřen na problematiku indikace narušení resilience subsystémů kritické infrastruktury (KI) vlivem působení vnitřních a vnějších hrozeb. Za tímto účelem byl stanoven hlavní cíl projektu, kterým je determinování indikátorů narušení resilience subsystémů kritické infrastruktury (tj. sektorů, subsektorů a prvků) a vyvinutí nástroje na identifikaci těchto indikátorů a posouzení jejich vhodnosti pro konkrétní subsystémy kritické infrastruktury (CIRFI – Critical Infrastructure Resilience Failure Indicators).

Při řízení provozu a bezpečnosti prvků kritické infrastruktury je v současnosti využívána řada indikátorů. Tyto indikátory však dosud nejsou relevantně identifikovány a využívány pro účely hodnocení resilience infrastruktur. V průběhu výzkumu proto budou determinovány významné indikátory narušení resilience subsystémů u vybraných a úzce provázaných sektorů technické kritické infrastruktury (tj. energetika, doprava a informační a komunikační technologie). Tyto indikátory budou determinovány pro všechny úrovně systému kritické infrastruktury, kterými jsou sektory, sub-sektory a skupiny prvků. Na každé úrovni pak budou tyto indikátory determinovány pro jednotlivá prostředí (tj. vnější a vnitřní), oblasti (tj. naturogenní, antropogenní a technická) a podoblasti (tj. geologická, meteorologická, fyzická, kybernetická, kaskádní, personální, procesně-technologická), ve kterých se mohou vyskytovat hrozby negativně působící na resilienci subsystémů kritické infrastruktury. Pro tyto indikátory následně budou vytvořeny jejich charakteristiky a bude definována indikace narušení faktoru resilience a predikce dopady narušení na funkci prvku.

Výsledky projektu a jejich uživatelé

Hlavními výsledky projektu budou „Metodika identifikace indikátorů narušení resilience subsystémů kritické infrastruktury“, „Specializovaná veřejné databáze indikátorů narušení resilience subsystémů kritické infrastruktury“ a „Softwarový nástroj CIRFI Tool“, který bude sloužit ke snazší praktické aplikaci uvedené metodiky a indikátorů nacházejících se v databázi. Výsledky budou určeny primárně pro subjekty kritické infrastruktury za účelem včasné indikace narušení resilience jejich prvků. V důsledku toho bude docházet ke zvýšení bezpečnosti těchto prvků a v případě jejich narušení k minimalizaci dopadů na dependentní sektory. Výsledky projektu budou rovněž využitelné pro orgány státní správy (zejména MV-Generální ředitelství Hasičského záchranného sboru ČR, Ministerstvo průmyslu a obchodu ČR a Ministerstvo dopravy ČR), orgány místní samosprávy (KÚ, ORP, obce) a výzkumné organizace zabývající se danou problematikou (např. vysoké školy a výzkumná centra). Tito uživatelé mohou s využitím výše uvedených výsledků vytvořit např. mapu zranitelnosti jednotlivých prvků a následně stanovit nejpravděpodobnější scénář šíření kaskádních a synergických efektů v rámci jejich resortu či územní působnosti.

Identifikační údaje projektu

Poskytovatel projektu: Ministerstvo vnitra České republiky, Program bezpečnostního výzkumu České republiky 2015-2022

Řešitel projektu: Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava

Identifikační kód projektu: VI20192022151

Doba řešení projektu: 1/2020 – 12/2022

Řešitelský tým

prof. Ing. David Řehák, Ph.D. – odpovědný řešitel projektu

Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, fakulta bezpečnostního inženýrství

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4617-0553

doc. Ing. Martin Hromada, Ph.D.

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, Fakulta aplikované informatiky

ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0347-7528

prof. Ing. Tomáš Loveček, PhD.

Žilinská univerzita v Žiline, Fakulta bezpečnostného inžinierstva

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3869-7099

doc. Ing. Bohuš Leitner, PhD.

Žilinská univerzita v Žiline, Fakulta bezpečnostného inžinierstva

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5314-5666

doc. Mgr. Tomáš Apeltauer, Ph.D.

Vysoké učení technické v Brně, fakulta stavební

ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3186-2175

Ing. Jiří Apeltauer, Ph.D.

Vysoké učení technické v Brně, fakulta stavební

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9791-4655

Ing. Alena Šplíchalová

Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, fakulta bezpečnostního inženýrství

ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2846-2859

Ing. David Patrman

Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, fakulta bezpečnostního inženýrství

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8061-0674

Ing. Jan Vávra

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, Fakulta aplikované informatiky

ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2236-5230

Mgr. Lukáš Pidhaniuk

Ministerstvo vnitra – generální ředitelství Hasičského záchranného sboru České republiky

PhDr. Martin Bílek, Ph.D.

Technologická platforma „Energetická bezpečnost, ČR“ z.s.

JUDr. Richard Hlavatý

Technologická platforma „Energetická bezpečnost, ČR“ z.s.

Ing. Jan Gruber

Technologická platforma „Energetická bezpečnost, ČR“ z.s.

Dosavadní výsledky

Designating Regional Elements System in a Critical Infrastructure System in the context of the Czech Republic

Critical infrastructure is a complex system whose disruption or failure results in significant impacts on state interests, i.e. territorial security, economy, and the basic needs of the population. The current European Critical Infrastructure Protection Model does not allow direct identification of critical elements at the regional level. Based on this, the paper brings a proposal for a unified system of critical infrastructure design based on a bottom-up approach. It is a progressive approach utilizing contemporary trends in the application of science-based knowledge to critical infrastructure. A holistic view of this issue allows us to take into account the needs and preferences of the population, the preferences of the stakeholders and the local conditions of the region under consideration. The novelty of this approach is seen, in particular, in the identification of regional critical infrastructure elements through an integral assessment of these elements failure impact, not only on the dependent subsectors but also on the population (population equivalent) in the assessed region. The final part of the paper presents a case study demonstrating the practical application of the proposed system to the road infrastructure in the Pardubice Region of the Czech Republic.

J_imp | 2020 | Systems| https://doi.org/10.3390/systems8020013

Qualitative Approach to Environmental Risk Assessment in Transport

The purpose of this paper is to present the development of a qualitative approach to environmental risk assessment (QAERA) in transport. The approach is described as a model developed for the future software tool which will be utilizable as a risk decision support system. The basic part is aimed on developing a quantitative environmental risk assessment. Thus, this paper describes a set of 6 pillars of safety and security. Accordingly, the paper contains both chosen safety and security indicators and selected criteria for assessing the risk of launching the environmental change of global model thinking in the transport sector. The environmental risk assessment as a global model of thinking was originally based on historical experience but, nowadays, it is changing. Based on new expert knowledge, more precisely, on input of new global data, paper displays an environmental risk assessment with actual interpretation. The discussion of the paper is oriented to support research results, a new knowledge-oriented approach to global climate changes, using suitable risk assessment methods and technics. The result of the paper is a new approach for the modeling of environmental risk assessment in the transport sector.

J_imp | 2020 | International Journal of Environmental Research and Public Health | https://doi.org/10.3390/ijerph17155494

Managerial Decision-making within Indicating Disruption of Critical Infrastructure Elements Resilience

Managerial decision making is an integral process used in public and private organizations. Critical infrastructure entities are a strategically significant group dependent on the quality of decision-making processes. They aim to provide services necessary to ensure state security and to satisfy basic human needs. The quality of decision making is an important factor in the management of these entities. The quality level is determined by many factors, the key of which is risk management. For this reason, it is necessary for the operators to minimize risks affecting the elements of the critical infrastructure through which these services are provided. Risk management is commonly used for this purpose, making it possible to assess and manage these risks. However, there is a specific group of threats that affects the resilience of these elements. The indication of these threats is not possible through common risk management. Therefore, it is necessary to develop specific scenarios of negative impacts and procedures for assessing their impact on the resilience of elements of the critical infrastructure. To this end, this conceptual article introduces an entirely new managerial decision-making process for indicating the resilience of critical infrastructure elements.

J_imp | 2020 | Administrative Science | https://doi.org/10.3390/admsci10030075

Predictive Indication of Performance Failure in Electricity Critical Infrastructure Elements

Infrastructures which are central to the functioning of the state and irreplaceable or difficult to replace are referred to as a critical infrastructure system. As threats and the intensity of these threats rise, elements of critical infrastructure system are increasingly exposed to disruptive events. In order to maintain the operability and continuity of these elements, protecting them is crucial. Protecting infrastructure elements which are highly interdependent and impact the functioning of dependent infrastructures is especially important. In this respect, the electricity infrastructure can be considered uniquely critical. For this reason, maintaining a high level of protection for elements of this type of infrastructure is necessary, especially through pre-emptive measures to prevent disruptive events. Following from this observation, the paper presents a proposed procedure for predictive indication of the failure of elements in electricity critical infrastructure.

J_SC | 2020 | Chemical Engineering Transactions | https://aidic.it/cet/20/82/002.pdf

Dosažené výsledky projektu jsou průběžně publikovány na:

Specializovaná databáze indikátorů narušení resilience subsystémů kritické infrastruktury

Základní informace pro práci s databází

Indikace narušení resilience kritické infrastruktury je determinován úrovněmi, prostředím a oblastmi. Převážně oblast a prostředí jsou navzájem provázané, a tudíž se i ovlivňují. Doposud determinované úrovně, prostředí a oblasti jsou základem pro tvorbu indikátorů. Tyto parametry se stávají charakteristickými vlastnostmi jednotlivých indikátorů narušení resilience kritické infrastruktury. Charakteristické vlastnosti indikátorů v jednom prostředí volně přecházejí do prostředí následujícího, avšak s určitým omezením. Tato omezení či vyloučení některých vlastností jsou důsledkem vztahů, které v systému kritické infrastruktury fungují. Z tohoto důvodu je nutné nejprve pochopit a nadefinovat úrovně, prostředí a oblast indikace narušení resilience kritické infrastruktury. A proto, než zahájíte práci s databází, je důležité znát pár následujících informací, které zajistí plnou využitelnost této databáze indikátorů.

Složitost kritické infrastruktury a její vzájemná provázanost byla v minulosti již několikrát prokázána, a proto je nutné tento komplikovaný systém dále členit do jednotlivých úrovní. Obecně lze nejprve kritickou infrastrukturu dělit na sektory neboli odvětví. Sektor označuje rozdělení celku, tj. systému kritické infrastruktury, podle specifických vlastností jednotlivých oborů. Jedná se tedy o základní rozdělení do primárních sektorů. Tento projekt je zaměřen na sektor energetiky, dopravy a komunikační a informační systémy.

Indikace narušení resilience na sub-sektorové úrovni je další možnou úrovní, ve které lze určovat potenciální oslabení resilience a analyzovat hrozby, vyvolávající nežádoucí události negativně působící na systém kritické infrastruktury. Sub-sektory pro jednotlivé sektory jsou znázorněny v následující tabulce.

Další úrovní je úroveň elementární neboli jednotlivé prvky kritické infrastruktury. V rámci systému kritické infrastruktury je každý jeho prvek (element) považován za důležitý. Prostřednictvím funkcí jednotlivých prvků je naplňován hlavní cíl celého systému kritické infrastruktury. Elementární úroveň indikace je v rámci hierarchie úrovní tou nejkonkrétnější a je potřeba této oblasti věnovat obzvlášť pozornost. Na této úrovni je možné identifikovat působení hrozeb, které jsou v sektoru nebo sub-sektoru kritické infrastruktury zanedbatelné. Avšak právě tyto hrozby mohou nejen způsobit závažné dopady v prvku, ale také mohou vyvolat řetězec poruch (tzv. kaskádní poruchy), který se může šířit napříč celým systémem. Avšak vzhledem ke značnému množství prvků kritické infrastruktury, které byly vybrány k výzkumu, musely být tyto jednotlivé prvky sloučeny.

Sloučeny byly prvky, které jsou ze stejného sektoru a jsou si svým charakterem podobné. Na základě těchto skutečností je indikaci možné provádět pro seskupené prvky , a ne na jednotlivé prvky, a to především z důvodu časové náročnosti a neefektivity v případě, kdy vzhledem k podobnosti prvků jsou nalezeny stejné hrozby. U každého ze sektorů (energetika, doprava a komunikační a informační systémy) bylo vytvořeno pět skupin prvků, jejichž přehled je uveden níže.

Pokud je stanovena požadovaná úroveň indikace, je důležité specifikovat zájmovou skupinu indikátorů. Zde je nezbytné se rozhodnout, pro které z uvedených prostředí budou indikátory vyhledávány. Indikátory lze dělit na indikátory vnějšího prostředí , tj. indikace vnějších hrozeb kritické infrastruktury (např. eskalace vnějších negativních vlivů, zhoršení podmínek fungování kritické infrastruktury v důsledku politických, ekonomických, sociálních, technologických, legislativních či environmentálních vlivů), a indikátory vnitřního prostředí , tj. indikace degradace výkonu nebo kvality poskytovaných služeb prvků kritické infrastruktury (např. eskalace vnitřních negativních vlivů, narušení funkčních parametrů kritické infrastruktury a jejich klíčových funkcí).

Poslední podmínkou pro vyhledávání indikátorů narušení je výběr zájmové skupiny indikátorů, tj. konkrétní oblasti či oblastí. Tyto oblasti byly na základě poznatků získaných z tvorby projektu rozděleny na oblast, naturogenní, technickou a antropogenní. Přičemž naturogenní oblast může být dále členěna na indikátory související s negativními jevy v atmosféře, tj. meteorologické hrozby a hrozby související s negativními jevy v geosféře, tj. geologické. Antropogenní oblast lze v prostředí vnějším rozdělit do dvou podskupin. První z nich jsou indikátory fyzických hrozeb, které jsou založené na úmyslném antropogenním jednání, a kybernetických hrozeb souvisejících s úmyslným narušením především informačních a komunikačních systémů zajišťujících funkci kritické infrastruktury. Ve vnitřním prostředí lze tuto oblast chápat jako indikátory personálních hrozeb, kde je rizikovým faktorem zaměstnanec, který může způsobit nežádoucí události úmyslného či neúmyslného charakteru. Technickou oblast je možné taktéž dále členit, a to na indikátory procesně-technologických hrozeb, které působí ve vnitřním prostředí a jsou charakterizovány zejména jako technologické havárie dotčených prvků. V prostředí vnějším lze potom tuto oblast chápat jako indikátory kaskádních hrozeb, tj. hrozeb plynoucích z kaskádních efektů v rámci systému kritické infrastruktury.