Infrastruktur-Technologie

Blockchain – enormes Potenzial liegt im IoT

| Autor / Redakteur: Karin Pfeiffer / Nico Litzel

Wenn Maschinen miteinander Verträge eingehen, dann könnten Smart Contracts in Blockchains das digitale Vertrauen herstellen.
Wenn Maschinen miteinander Verträge eingehen, dann könnten Smart Contracts in Blockchains das digitale Vertrauen herstellen. (Bild: gemeinfrei / CC0)

Offenbar alles andere als nur ein Hype: Für viele Experten hat die Blockchain sogar das Zeug zur Infrastruktur-Technologie – und könnte die Herausforderung vernetzter Zukunftsperspektiven lösen. Auch bei den neuen Geschäftsmodellen in einer Industrie 4.0. Welches Potenzial steckt in den Blöcken für industrielle Anwendungen? Wir haben dazu Prof. Dr. Nils Urbach vom Fraunhofer-Instituts für Angewandte Informationstechnik (FIT) und Mitgründer des Fraunhofer Blockchain-Labors befragt.

Die Blockchain-Technologie wird oft mit Krypto-Währung gleichgesetzt. Was macht sie so interessant für industrielle Anwendungen?

Er gilt als Experte des Strategischen Managements und der Digitalen Transformation und sieht in der Blockchain-Technologie großes Potenzial für Industrie 4.0, Smart Factorys & Co: Prof. Dr. Nils Urbach ist Professor für Wirtschaftsinformatik und Strategisches IT-Management an der Universität Bayreuth. Zudem ist er stellvertretender wissenschaftlicher Leiter am Kernkompetenzzentrum Finanz- & Informationsmanagement (FIM) und der Projektgruppe Wirtschaftsinformatik des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Informationstechnik (FIT) und Mitgründer des Fraunhofer Blockchain-Labors.
Er gilt als Experte des Strategischen Managements und der Digitalen Transformation und sieht in der Blockchain-Technologie großes Potenzial für Industrie 4.0, Smart Factorys & Co: Prof. Dr. Nils Urbach ist Professor für Wirtschaftsinformatik und Strategisches IT-Management an der Universität Bayreuth. Zudem ist er stellvertretender wissenschaftlicher Leiter am Kernkompetenzzentrum Finanz- & Informationsmanagement (FIM) und der Projektgruppe Wirtschaftsinformatik des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Informationstechnik (FIT) und Mitgründer des Fraunhofer Blockchain-Labors. (Bild: Fürsteneck Fotografie/Urbach)

Urbach: Blockchain wird tatsächlich vielfach erst einmal mit Kryptowährungen gleichgesetzt. Dies ist zunächst nicht überraschend, da die Blockchain-Technologie durch Bitcoin bekannt geworden ist, und es sich bei Bitcoin nach wie vor um eine der wenigen Produktivanwendungen von Blockchain handelt. Nichtsdestotrotz gehen die Anwendungspotenziale von Blockchain weit über die von Kryptowährungen hinaus. Vermutlich liegen sogar außerhalb von Kryptowährungen die deutlich mächtigeren Anwendungsfelder von Blockchain.

Für industrielle Anwendungen kann Blockchain aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften von hohem Interesse sein. Die Nutzung von Blockchain ist immer dann von großem Potenzial, wenn aus Kosten-, Zeit- und/oder politischen Gründen ein Intermediär in einem Prozess umgangen werden kann oder soll. An dieser Stelle kann die Blockchain-Technologie ihre Dezentralität ausspielen.

Des Weiteren kann Blockchain aufgrund der hohen Daten- und Prozessintegrität dann besonders wertvoll sein, wenn eine rückwirkende Unveränderbarkeit der Transaktionen sowie eine exakt vorgegebene Durchführung sinnvoll oder gar erforderlich sind.

Nicht zuletzt kann die Blockchain-Technologie auch dann ihr Potenzial ausspielen, wenn der Einsatz eines Netzwerks an teilnehmenden Knoten, die Prozesse autonom durchführen, sinnvoll oder notwendig ist.

Könnte die Blockchain-Technologie bei der Umsetzung von Visionen zu Industrie 4.0, IoT und Smart Factorys helfen?

Urbach: Gerade im Internet der Dinge liegt aus meiner Sicht ein besonderes Potenzial der Blockchain-Technologie, weshalb Sie entsprechend auch die Visionen von Industrie 4.0 und Smart Factory unterstützen kann. In diesem Kontext stoßen wir ja sehr häufig auf Anwendungsfälle, in denen Maschinen dezentral und autonom miteinander interagieren und dabei auch werthaltige Informationen miteinander austauschen. An dieser Stelle kann eine Technologie, die wie bereits angesprochen ohne eine zentrale Instanz in einem dezentralen Netzwerk agiert sowie dabei eine äußerst hohe Daten- und Prozessintegrität aufweist, besonders nützlich sein. Dadurch könnten beispielsweise Pay-per-Use-Modelle deutlich vereinfacht werden. Sogar die aktuell diskutierte Besteuerung von Roboterarbeit ließe sich vergleichsweise einfach abbilden.

Und worin könnte der Nutzen speziell für die Automatisierungsbranche liegen?

Urbach: Je stärker wir Geschäftsvorfälle automatisieren, umso unabhängiger werden die entsprechenden technologischen Lösungen agieren. Die resultierende Zielwelt bezeichnen wir als Machine Economy, in der Maschinen dezentral und autonom miteinander Verträge eingehen und als eigenständige Wirtschaftsobjekte agieren. Hierfür benötigen wir entsprechende Infrastrukturtechnologien, die ein solches Szenario ermöglichen. Aufgrund ihrer spezifischen Eigenschaften könnte die Blockchain-Technologie hierfür eine Lösung sein. Sie könnte Smart Devices und Maschinen mit einer autonomen Geschäftsfähigkeit ausstatten.

Zudem könnten durch Smart Contracts – unveränderbare Programme, die in der Blockchain residieren – Geschäftslogiken manipulationssicher und transparent in der Blockchain umgesetzt werden.

Stellen Sie sich den folgenden Anwendungsfall vor: In naher Zukunft werden wir selbstfahrende Autos auf unseren Straßen sehen, die dann auch selbstständig – vermutlich Strom – nachtanken müssen. In diesen Fällen wird das Automobil mit einer beliebigen Stromtankstelle Geld gegen Strom austauschen. Blockchain-basierte Smart Contracts könnten die zentrale Technologie dafür sein, um dieses Maschine-zu-Maschine-Geschäft autonom abzuwickeln.

Welche Ansätze verfolgt die Industrie bereits mit der Blockchain-Technologie in der Industrie?

Urbach: Wir sehen im industriellen Kontext bereits einige sehr gut Ideen und prototypische Umsetzungen der Blockchain-Technologie. Aufgrund der nachträglichen Unveränderbarkeit ihrer Transaktionen, bietet sich Blockchain beispielsweise zum unabänderlichen Speichern von Produktionsdaten, Messwerten oder Maschineneigenschaften an. Dadurch lässt sich beispielsweise die Transparenz in Produktionsprozessen deutlich erhöhen.

Ferner kann die Blockchain-Technologie dazu beitragen, etwaige Fehler rechtzeitig zu identifizieren und zu beheben, sodass nur einwandfreie Produkte den Produktionsprozess verlassen. Mittels Blockchain lässt sich dann die gesamte Historie der Produktion zurückverfolgen.

Interessante Anwendungsfälle werden auch im Zusammenhang der additiven Fertigung diskutiert. Damit könnten Produktspezifikationen in der Blockchain erfasst werden, die Bezahlung darüber abgewickelt werden und auch das geistige Eigentum an 3D-Modellen gesichert werden.

Generell lassen sich mit Blockchain innerhalb eines Produktions- oder Supply-Chain-Netzwerks Plattformen ohne zentralen Intermediär schaffen, die für alle Teilnehmer vertrauenswürdig sind, auch wenn sich diese noch nicht aus bestehenden Prozessen kennen.

Gibt es Haken oder Hürden? Sie gilt zum Beispiel als energieintensive Technologie?

Urbach: Bei aller Euphorie im Hinblick auf die zahlreichen Möglichkeiten, welche die Blockchain-Technologie bietet, muss man sich klarmachen, dass die Technologie noch ziemlich am Anfang steht. Besonders solche Blockchain-Implementierungen, die auf den sogenannten Proof-of-work-Konsensmechanismus setzen, werden zu Recht als unverhältnismäßig energieintensiv angesehen. Schauen wir uns Bitcoin an, dann kommen wir schnell zum Schluss, dass der aktuelle Energieverbrauch weder aus ökonomischer noch aus ökologischer Sicht zu rechtfertigen ist.

Weitere Hürden bestehen derzeit auch in Performanz und Skalierbarkeit der Blockchain-Technologie. Die meisten Implementierungen sind noch nicht besonders leistungsfähig, d. h., können nur vergleichsweise wenige Transaktionen in einem gegebenen Zeitraum verarbeiten und würden bei hoher Zunahme der Transaktionszahl schnell an ihre Grenzen kommen. Gleichzeitig entwickelt sich die Blockchain-Technologie derzeit rapide weiter, sodass viele der aktuellen Probleme schon bald gelöst sein dürften.

Blockchains – nur ein kurzer Hype oder könnte diese Technologie tatsächlich Vieles ändern? Und in welcher Weise?

Urbach: Die Blockchain-Technologie erlebt derzeit unbestritten einen Hype. Ich bin aber nicht der Meinung, dass es sich hierbei um einen Hype handelt, von dem wir bald gar nichts mehr hören werden. Vielmehr wird man – wie bei vielen anderen emergenten Technologien auch – sich zunehmend sachlicher damit auseinandersetzen und neben den Chancen auch die Limitationen betrachten. Dies passiert übrigens in der Wissenschaft bereits sehr fundiert und objektiv. Entsprechend mag es sein, dass sich auch die Euphorie um Blockchain in naher Zukunft etwas abkühlen wird. Das halte ich aber eher für eine positive Entwicklung, denn die technologische Entwicklung wird weitergehen. Und schon bald wird auch Blockchain mit zunehmender Reife auf einen produktiven Pfad kommen und Einzug in einige (wenn sicherlich auch nicht in alle) der bereits heute diskutierten Anwendungsfelder erhalten.

Welcher Aspekt ist Ihnen im Zusammenhang der Blockhain-Technologie für industrielle Anwendungen noch wichtig?

Urbach: Bei der Konzeption und Umsetzung von Blockchain-Systemen liegt die größte Herausforderung häufig nicht in der Entwicklung sicherer und umfangreicher Smart Contracts, sondern vielmehr in der Gewährleistung, dass ausschließlich korrekte „externe“ Daten in die Blockchain geschrieben werden.

In anderen Worten: Die größte Herausforderung liegt im Übergang von der realen in die digitale Welt. So gilt es sicherzustellen, dass beispielsweise ein Sensor, der Daten in die Blockchain schreibt, unverfälschte Werte liefert. Hierzu gibt es bereits unterschiedliche Ansätze, wie die Nutzung mehrerer Sensoren und Plausibilisierung über verschiedene Kennzahlen. Dennoch scheint hier noch nicht die Ideallösung gefunden, weshalb auch wir in der Forschung hier sehr aktiv sind.

Dieser Artikel stammt von unserem Partnerportal Elektrotechnik.

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