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Distributed Resilience Assessment of Critical Infrastructures with Digital Twins Considering Uncertainty

Gebhard, Tobias und Tundis, Andrea (2025) Distributed Resilience Assessment of Critical Infrastructures with Digital Twins Considering Uncertainty. IEEE. 21st International Conference on Distributed Computing in Smart Systems and the Internet of Things (DCOSS-IoT 2025), 2025-06-09 - 2025-06-11, Lucca, Italy. doi: 10.1109/DCOSS-IoT65416.2025.00150. ISBN 979-8-3315-4372-3. ISSN 2325-2944.

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Kurzfassung

The increasing complexity and interconnectivity of critical infrastructures such as power systems - driven for example by the integration of Internet of Things (IoT) technologies - require understanding and evaluation of their resilience to cyber-physical threats. Digital Twins are a promising tool for analyzing system behavior under stress, e.g. failures and overloads, in a controlled environment. This paper presents a probabilistic simulation-based resilience assessment framework as a Digital Twin approach. Focusing on power systems, we consider cyber-physical threat scenarios, including IoT-based load altering attacks, where compromised smart devices manipulate demand patterns to destabilize the grid. By considering the inherent uncertainty of crises in impact modeling, a distributed computing approach enables simulating a diverse, randomized set of scenarios with high sampling size, allowing for a comprehensive estimation of resilience properties. Results demonstrate how different impact intensities and system configurations affect system performance, characterized by different resilience metrics. Our holistic approach improves risk and resilience analysis of critical infrastructures by incorporating uncertainty into quantitative assessments, supporting crisis management and decision-making.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/214510/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Distributed Resilience Assessment of Critical Infrastructures with Digital Twins Considering Uncertainty
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Gebhard, Tobiastobias.gebhard (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0004-4351-4068NICHT SPEZIFIZIERT
Tundis, AndreaAndrea.Tundis (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7729-2780NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2025
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1109/DCOSS-IoT65416.2025.00150
Seitenbereich:Seiten 997-1002
Verlag:IEEE
ISSN:2325-2944
ISBN:979-8-3315-4372-3
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Critical Infrastructures, Resilience Assessment, Digital Twin, Load Altering Attack, Monte-Carlo-Simulation
Veranstaltungstitel:21st International Conference on Distributed Computing in Smart Systems and the Internet of Things (DCOSS-IoT 2025)
Veranstaltungsort:Lucca, Italy
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:9 Juni 2025
Veranstaltungsende:11 Juni 2025
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Digitalisierung
DLR - Forschungsgebiet:D CPE - Cyberphysisches Engineering
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):D - urbanModel
Standort: Rhein-Sieg-Kreis
Institute & Einrichtungen:Institut für den Schutz terrestrischer Infrastrukturen > Digitale Zwillinge von Infrastrukturen
Institut für den Schutz terrestrischer Infrastrukturen
Hinterlegt von: Tundis, Andrea
Hinterlegt am:13 Jun 2025 10:31
Letzte Änderung:13 Jun 2025 10:31

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