- IT&Production - https://www.it-production.com -

Blockchain in der Industrie

Blockchain in der Industrie

Vom Energiefresser zur Basistechnologie

Das Zusammenspiel von IoT und Blockchain eröffnet neue Möglichkeiten: Mit Smart Contracts können etwa Zustandsdaten einer Maschine sicher an ihren Hersteller übermittelt werden. Und auch hinsichtlich des Energiebedarfs wird die Blockchain für die Industrie interessanter.

Bild: ©Eisenhans/stock.adobe.com [1]

Bild: ©Eisenhans/stock.adobe.com

Die Blockchain Technologie, oder auch Distributed Ledger Technologie (DLT), erfährt in letzter Zeit erhöhte Aufmerksamkeit. Die Experimentierphase ist in vollem Gange und zahlreiche Industrieunternehmen evaluieren Anwendungen mit der DTL-Basistechnologie abseits von Kryptowährungen.

Hoher Energieverbrauch

Vielen ist der enorme Energieverbrauch des sogenannten ‚Proof-of-Work‘-Konsensusverfahrens – das unter anderem von Bitcoin und Ethereum genutzt wird – bekannt und es ist offensichtlich, das dieses Konzept nicht für eine breite, industrielle Anwendung geeignet ist – insbesondere, da sich im Zusammenspiel mit dem Internet of Things (IoT) neue Anwendungen ergeben. Seit etwa 2015 arbeiten Entwickler, vornehmlich aus dem universitären Umfeld, an neuen Konzepten und Technologien, um die Distributed Ledger Technologie auch für intensive, industrielle Anwendungsszenarien zu ertüchtigen. Insbesondere wurden neue Konsensus-Mechanismen entwickelt, die innerhalb der Blockchain mit einem Abgleich aller darin befindlichen Kopien einen Konsens darüber herstellen, welche Daten in der Blockchain valide sind. Im industriellen Kontext kann dabei nur ein energiesparendes Verfahren zum Einsatz kommen, das schnell und wirtschaftlich arbeitet, jedoch eine vergleichbare Sicherheit und Zuverlässigkeit bieten muss. Dabei haben sich unterschiedliche Verfahren herausgebildet. Beim Proof-of-Stake-Verfahren entscheiden jene Miner (Blockproduzenten) über die Blöcke, die hohe Einsätze zu verlieren haben und somit auf die Sicherheit und Systemintegrität eigennützig angewiesen sind. Beim Delegated-Proof-of-Stake-Verfahren wird zur Effizienzsteigerung das Bilden der Blöcke an eine kleine gewählte Gruppe von Minern delegiert. Ein Berechnungsverfahren zur Lösung eines rechenintensiven mathematischen Rätsels um die Blöcke zu erzeugen entfällt, wodurch der Energieverbrauch sinkt. Die Transaktionskosten bewegen sich weit unten im Sub-Cent-Bereich und da nur wenige Miner beteiligt sind, können viele Tausend Transaktionen pro Sekunde weltweit abgearbeitet werden. Vertreter dieser neuen Generation von Blockchainprotokollen sind z.B. Eosio, Stellar, NEM, Æternity, Neo, Iota oder Hyperledger. Auch Firmen wie Intel und IBM haben sich in diese Entwicklung mit eingebracht, mittlerweile ziehen Oracle und SAP nach.

Welche Anwendungen sind möglich?

Die Distributed Ledger Technologie wurde anfänglich von Kryptologen und Mathematikern aus dem akademischen Umfeld entwickelt, wodurch die Diskussion darüber sehr technisch geprägt waren. Die heutige Wahrnehmung ist stärker auf die Anwendungen fokussiert. Diese liegen meist in den Geschäftsmodellen, die firmenübergreifenden Datenaustausch mit mehreren Partnern erfordern. Darin liegt denn auch der generelle Nutzen und der Distributed Ledger Technologie im industriellen Umfeld: Auf Basis einer einer externen Infrastruktur können für alle Beteiligten unter gleichen Bedingungen automatisierte Geschäftsprozesse implementiert werden, die entweder

Durch Industrie-4.0-Technologien ergeben sich zudem noch weitere Möglichkeiten. So können beispielsweise Maschinen direkt mit einer Blockchain interagieren und ohne menschliches Zutun Daten aus einem Smart Contract auslesen oder Daten dort speichern.
Werkzeug zur Datenübergabe

Diese Smart Contracts sind dabei mehr als nur automatisierte Skripte. Sie können z.B. als Datencontainer programmiert werden, in dem eine Partei temporär Daten ablegen kann, die dann später von einer anderen Partei gelesen und gelöscht werden. Somit können sie auch als Werzeug zur Datenübergabe an externe Partner dienen. Wer wann mit wem Daten ausgetauscht hat wird klar in der Blockchain dokumentiert. Der Zugriff auf Daten kann durch programmierte Logiken im Smart Contract genau gesteuert werden. So können für die Ausführung bestimmter Funktionen z.B. mehrere Schlüssel vonnöten sein (Vier-Augen-Prinzip).

Blockchain in der Industrie

Vom Energiefresser zur Basistechnologie

Neue Partner einfach anbinden

Durch mit der Distributed Ledger Technologie wird ein firmenübergreifender Datenaustausch relativ einfach realisierbar. Gerade Prozesse, in die mehrere Firmen involviert sind, können von diesem Ansatz profitieren. Das Thema Lieferkette liegt beispielsweise nahe, da dort in der Regel mehrere Partner am Transport eines Gutes vom Produzenten bis zum Endverbraucher beteiligt sind. Im Grunde liegen Anwendungsfälle überall dort, wo die Beteiligten auf eine gemeinsame Version der Wahrheit (z.B. Zustand einer Ware) angewiesen sind. Sicher ist eine solche Vernetzung auch mit bestehenden Technologien möglich – die verschiedenen Partner haben jedoch eigene proprietäre IT-Systeme, die es zu vernetzten gilt, was einerseits hohe Kosten mit sich bringt und andererseits die Skalierbarkeit begrenzt. Einen neuen Partner an eine existierende Blockchainapplikation anzubinden ist dagegen vergleichsweise günstig. Die Blockchainprotokolle der dritten Generation bieten dabei Vorteile in der Durchführung und im Kostenmodell.

Wer sieht was?

Verschiedene Parteien haben ggf. ein berechtigtes Interesse daran, Informationen etwa über eine Produktionsmaschine zu erhalten. Bestimmte Aspekte dieser Informationen und Daten müssen jedoch geschützt werden. Sendet die Produktionsmaschine z.B. Informationen über Verschleiß oder Medienverbrauch an den Smart Contract, so kann der Maschinenlieferant daraus eine zuvorkommende Wartung für den Maschinennutzer erzeugen, ohne dass der Maschinenhersteller genaue Informationen darüber erhält, was auf der Maschine produziert wird. Die Regeln, wer unter welchen Bedingungen auf Daten zugreifen kann, können beide Parteien transparent festlegen und im Smart Contract implementieren. Auch Firmwareupdates können über einen Smart Contract auf die Maschine geschleust werden, zudem können Softwarestände und Versionswechsel dokumentiert werden.

Informationen dokumentieren

Für den Maschinenbetreiber ist das Konzept insofern interessant, als das er – je nach Industriesektor – Informationen über das hergestellte Produkt dokumentieren und weiteren Teilnehmern zur Verfügung stellen kann. Reinigungszyklen, Desinfektion und die Einhaltung von vorgeschriebener Temperaturen sind direkt aus der Maschine heraus manipulationssicher nachweisbar. Dabei steht die Entwicklung der Kombination und Integration von IoT und Blockchain gerade erst am Anfang. Die entsprechenden Zugriffsrechte können auf unterschiedliche Daten granular aufgeteilt werden.

Nicht nur eine Blockchain

Die Blockchain oder Distributed Ledger Technologie hat sich von ihrem Start als unabhängiger Wertespeicher für Kryptowährungen über den Finanzsektor zu einer ernstzunehmenden Basistechnologie für industrielle Anwendungen entwickelt und erste Applikationen sind bereits im Einsatz. So machen einige Firmen ihre Geschäftsbeziehungen beispielsweise von der Einbindung eines Partners in eine Blockchain-Lösung abhängig. Dabei gibt es nicht nur die eine Blockchain. In der Zukunft werden mehrere unterschiedliche Systeme parallel nebeneinander existieren – jede mit speziellem Fokus oder speziellen Funktionen. Neue Dienstleister werden am Markt auftauchen und sich etablieren, die diese Infrastrukturen managen und als Infrastruktur-as-a-Service bereitstellen, sodass die Nutzung einer Blockchain nicht komplizierter wird als die Anbindung an einen Clouddienstleister oder andere Informationstechnologien.


Markus Jostock ist Managing Founder der Arxum GmbH.