Fraunhofer FIT

Wolfgang Prinz ist stellvertretender Institutsleiter am Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT und Professor für Kooperationssysteme an der RWTH Aachen. Thomas Rose arbeitet als Forschungsbereichsleiter Risikomanagement & Entscheidungsunterstützung am Fraunhofer FIT und Professor für Medienprozesse an der RWTH Aachen. - Bild: Fraunhofer FIT

Produktion: Wie definieren Sie den Begriff Blockchain?

Thomas Rose: Transaktionen wie zum Beispiel Überweisungen werden in der Regel in einer zentralen Datenbank gespeichert. Wenn man Geld überwiesen hat, wird das in dieser Datenbank sofort sichtbar und kann auch nicht mehr geändert werden. Die Datenbank achtet weiterhin darauf, dass der Prozess konsistent ist und beispielsweise bei Überweisungen korrekt von einem zum anderen Konto transferiert wird.

Eine Blockchain überträgt den Gedanken der Speicherung von Transaktionen in ein Netzwerk von Knoten. Die Knoten in dem Netzwerk einigen sich darauf, was der aktuelle Stand aller Transaktionen innerhalb des Netzwerkes ist. Kommt eine neue Transaktion hinzu, einigt sich das Netzwerk, ob diese Transaktion korrekt ist. Dazu gibt es einen Algorithmus, der sich Konsensfindung nennt. Das Ergebnis wird dann  im gesamten Netzwerk verteilt und somit an vielen Punkten gespeichert. Damit ist das System nur schwer angreifbar. Man müsste dazu alle Knoten auf einmal angreifen. Das System ist außerdem hochverfügbar. Fällt ein Knoten aus, übernehmen die anderen Knoten.

Produktion: Warum sollten sich Industrieunternehmen mit Blockchain beschäftigen?

Wolfgang Prinz: Die Blockchain-Technologie bietet der Industrie eine Plattform, in der man Daten, Werte oder Eigenschaften von Dingen irreversibel in einem Netzwerk abspeichern kann. Registriert werden können zum Beispiel Produktionsdaten oder wichtige Messwerte, aber auch Verträge oder Abkommen, auf die man sich geeinigt hat. So schafft man innerhalb eines Produktions- oder Supply-Chain-Netzwerks eine für alle Teilnehmer vertrauenswürdige Plattform. Mit der Blockchain lässt sich somit Vertrauen schaffen zwischen Partnern, die sich noch nicht aus bestehenden Prozessen kennen.

Weiterhin lassen sich mit Blockchain die sogenannten Intermediäre eliminieren. Gemeint sind damit Institutionen, die in einem Netzwerk dafür zuständig sind, das Vertrauen zu garantieren, indem sie die Korrektheit der Transaktionen durch ihre Verfahren gewährleisten. Wer eine solche Instanz in seinem Supply-Chain-Netzwerk verwendet, für den kann der Einsatz einer Blockchain-basierten Lösung sehr sinnvoll sein.

Produktion: Welche Voraussetzungen müssen gegeben sein, um Blockchain-Technologie im Industrieumfeld zu nutzen?

Prinz: Es muss eine Infrastruktur geben, die die Blockchain betreibt und einen Zugang zur Blockchain für alle Teilnehmer gewährleistet. Man unterscheidet dabei zwischen öffentlichen und privaten Blockchain-Infrastrukturen. Eine private Blockchain wird nur meinem Netzwerk zur Verfügung gestellt. Die Infrastruktur dafür kann vom Unternehmen selbst betrieben werden oder von einem Cloud-Anbieter. Es gibt für die Blockchain verteilt arbeitende Server, die jeweils einen Knoten des Blockchain-Netzwerkes betreiben. Im Idealfall betreibt jeder Teilnehmer eines Produktionsnetzwerks einen Blockchain-Knoten. Jeder Knoten ist mit dem anderen verbunden und jeder Knoten hat eine vollständige Kopie aller Daten, die in der Blockchain gespeichert sind.

Momentan bieten erste Cloud-Anbieter die komplette Infrastruktur für ein privates Blockchain-Netzwerk als Blockchain as a Service an. Dazu muss man dann entsprechende Clienten programmieren, die zum Beispiel die Messwerte von Sensoren einer Maschine in der Blockchain speichern.

Es können aber auch öffentliche Blockchains wie die Etherium-Blockchain genutzt werden, um Produktionsdaten zu speichern. In diesem Fall zahlt man für jede Transaktion, die in die öffentliche Blockchain geschickt wird.

Wolfgang Prinz, Fraunhofer FIT: "Mit der Blockchain lässt sich somit Vertrauen schaffen zwischen Partnern, die sich noch nicht aus bestehenden Prozessen kennen. Weiterhin lassen sich mit Blockchain die sogenannten Intermediäre eliminieren."

Produktion: Gibt es bereits Industrieunternehmen, die Blockchain nutzen?

Rose: Es gibt von IBM eine Blockchain namens Hyper-Ledger, die in der aktuellen Version als Fabric vertrieben wird. Laut einem Artikel in der New York Times nutzt Walmart das System in den USA zum Beispiel für die Lebensmittelverfolgung. Und die Schiffsreederei Merz dokumentiert mit Hyper-Ledger Containerbewegungen. Grundsätzlich soll das System in rund 100 Anwendungen in der Industrie genutzt werden. Es geht dabei immer um die Verfolgung eines Nachweises. Das kann ein Besitznachweis sein, ein Transportnachweis oder eine Transaktion. Produzierende Unternehmen könnten mit dieser Blockchain beispielsweise dokumentieren, dass die Lieferkette bis zum Kunden korrekt ausgeführt wurde.

Produktion: Das wären dann Anwendungen aus dem Bereich Supply-Chain. Warum sollte man direkt in der Produktion eine Blockchain betreiben?

Prinz: Eine Blockchain kann zum Beispiel für die Produktion relevante Qualitätsdaten einer Maschine abspeichern. Diese Blockchain kann man gemeinsam mit seinem Kundennetzwerk betreiben, so dass der Kunde jederzeit sehen kann, dass die qualitätsrelevanten Daten eingehalten wurden.

Es geht aber noch weiter. In Zukunft werden Betriebe vermehrt die Dienstleistung einer Maschine verkaufen und nicht mehr die Maschine selbst. In diesem Fall schreibt die Maschine ihre Produktionsdaten in die Blockchain, sodass klar ist, welche Leistung sie erbracht hat, das heißt wie viele Teile sie produziert hat. Daran geknüpft ist dann ein Mechanismus, der automatisch die Rechnung generiert. Dahinter liegt eine Technologie der Blockchain, die sich Smart Contract nennt.

Thomas Rose, Fraunhofer FIT: "Die Blockchain ist nur schwer angreifbar. Man müsste dazu alle Knoten auf einmal angreifen. Das System ist außerdem hochverfügbar. Fällt ein Knoten aus, übernehmen die anderen Knoten."

Produktion: Inwieweit bringt Blockchain auch das Thema Industrie 4.0 voran?

Prinz: In der I4.0 müssen Maschinen miteinander sprechen und auch für Dienstleistungen bezahlen können. Die Blockchain erleichtert das über Smart Contracts. Bei Bedarf könnte sogar der Zahlungsverkehr via Kryptowährung ebenfalls über die Blockchain laufen.

Produktion: Wird sich die Blockchain in der Industrie durchsetzen?

Prinz: Es gibt bestimmte Branchen, in denen Blockchain besonders sinnvoll ist. Im 3D-Druck-Geschäft laufen zum Beispiel bis auf die Auslieferung die Prozesse komplett digital ab. Es muss also sowieso ein virtuelles Netzwerk zwischen Kunden und Produzenten aufgebaut werden. Und die Blockchain kann in diesem Fall gleichzeitig das Urheberrecht der 3D-Modelle schützen. Denn man kann jederzeit nachvollziehen, wer das Modell als erster in die Blockchain geladen hat und somit der Urheber ist.

Rose: Momentan arbeiten viele Firmen noch am Proof-of-concept. Die Infrastrukturen, die man für die Blockchain benötigt, kommen aber so langsam richtig ins Fliegen. Man kann sich derzeit aber nicht einfach eine Blockchain installieren wie das zum Beispiel mit einer Oracle-Datenbank geht. Da gibt es einen Reifegrad-Unterschied. Es tut sich aber sehr viel. Ich bin mir sicher, dass wir bald über die Experimentierphase hinaus sind.