Kommentar von Mykola Bugaiov, Elie

So revolutioniert die Blockchain die Industrie 4.0

| Autor / Redakteur: Mykola Bugaiov / Nico Litzel

Der Autor: Mykola Bugaiov ist Geschäftsführer und Mitgründer von Elie
Der Autor: Mykola Bugaiov ist Geschäftsführer und Mitgründer von Elie (Bild: Elie)

Die Blockchain-Technologie gilt vielen heute als die Basis der nächsten Generation des Internets – mit dem Potenzial, sogar aktuelle Disrupter wie Airbnb in den nächsten Jahren herauszufordern. Wie Blockchain funktioniert, wo sie heute steht und welche Rolle sie in der Industrie 4.0 spielen kann, zeigt dieser Beitrag.

Ursprünglich entwickelt als sichere Transaktionsplattform für die Kryptowährung Bitcoin, schickt sich die Blockchain-Technologie heute an, zahlreiche neue Anwendungsbereiche zu erobern. Ihr Funktionsprinzip ist im Grunde einfach: Eine Blockchain besteht aus einer Gruppe von Teilnehmern, die sich für einen bestimmten Zweck zusammentun, auf technischer Ebene ist das ein Netz verteilter Server. Jeder dieser Knoten im Netz ist dabei mit jedem anderen verbunden.

Statt den Status eines Teilnehmers (z. B. Kontostand) oder eine Transaktion zwischen zwei Teilnehmern (z. B. Überweisung von A nach B) an nur einer zentralen Stelle bei einem Intermediär (z. B. bei der Bank) zu speichern, dem alle vertrauen, entscheiden in einer Blockchain die Teilnehmer selbst über die Korrektheit eines Status oder die Ausführung einer Transaktion. Diese Einigung erfolgt über einen so genannten Konsensus-Algorithmus, der auf den verteilten Servern ausgeführt wird und angestoßene Transaktionen oder Zustandsänderungen verifizieren muss. Der neue Status wird dann bei allen Teilnehmern – d. h. auf allen Servern – gespeichert, sodass jeder über eine vollständige Kopie aller Daten dieser Blockchain verfügt. Durch diese Verteilung lassen sich Daten in der Blockchain kaum fälschen und sind hoch verfügbar.

Auf dem Weg in den Massenmarkt

Die Blockchain-Technologie der ersten Generation rund um die Kryptowährung Bitcoin arbeitet mit dem Konsensus-Algorithmus „Proof of Work“, der erfordert, dass Teilnehmer beweisbare Rechenarbeit ausgeführt haben müssen, um Transaktionen bestätigen zu dürfen. Dies sorgt zwar für einen guten Schutz gegen Hacker, verbraucht aber extrem viel Energie und erlaubt nur eine niedrige Transaktionsfrequenz. Sie ist daher für den alltäglichen Einsatz in Massenmärkten nicht geeignet. Deutlich energieeffizienter und schneller ist da schon der Konsensus-Algorithmus „Proof of Stake“, bei dem alle Teilnehmer an der Verifizierung einer Transaktion teilhaben können. Die aktuellen, sogenannten Validierer werden dabei jedes Mal neu deterministisch durch Pseudozufall vergeben.

Damit in Zukunft im Rahmen von Blockchains Millionen von Micro-Transaktionen – zum Beispiel für Mini-Überweisungen – in Massenmärkten ökonomisch ausgeführt werden können, wird die Weiterentwicklung von Konsensus-Algorithmen weiter vorangetrieben: Delegated Proof of Stake, Proof of Elapsed Time oder Proof of Authority sind nur einige von ihnen. Das Potenzial der Blockchain-Technologie ist so hoch, dass überall dazu geforscht wird: im Silicon Valley ebenso wie in Berliner Start-ups, bei Industrie- und Softwareunternehmen genauso wie in Forschungsinstituten.

Blockchain in der Industrie 4.0

Industrie 4.0 zielt auf eine hochgradige Vernetzung und Automatisierung von Produktions- und Beschaffungsprozessen. Die Blockchain-Technologie kann dabei überall dort sinnvoll eingesetzt werden, wo Produktions- oder Lieferdaten einfach, sicher und nachvollziehbar für alle dokumentiert werden sollen. Die Blockchain-Technologie schafft eine „Plattform des Vertrauens“ zwischen allen Beteiligten, weil sie Besitz oder Transport, bestimmte Messwerte, eine Materialqualität, Produkteigenschaften oder Vertragsinformationen unumkehrbar und für alle transparent dokumentiert und nachweist.

Sie kann so dazu beitragen, die Prozesse zwischen allen Beteiligten einer Wertschöpfungskette weiter zu automatisieren. Hier sind verschiedene Szenarien für ganz unterschiedliche Industrien denkbar: Zulieferer in einer Supply Chain können beispielsweise getestete Materialeigenschaften oder Qualitätssicherungsergebnisse ihrer Produkte in einer Blockchain automatisiert mit ihren Kunden teilen. Pharma- und Lebensmittelunternehmen können mithilfe einer Blockchain eine sichere Chargenverfolgung realisieren, den Logistikunternehmen ermöglicht sie mithilfe entsprechender Sensoren den Nachweis für die Einhaltung der Kühlkette oder anderer Transportbedingungen.

IoT und Smart Contracts für automatisierte Prozesse

Viele Industrieunternehmen streben heute danach, einen digitalen Zwilling ihrer Abläufe in Produktion und Supply Chain zu erzeugen, d. h. ein aktuelles digitales Abbild zu schaffen, das genau zeigt, wo der Prozess gerade ist. So sollen Abläufe und Materialeinsatz weiter zu optimiert und Ausfälle – z. B. durch intelligent geplante Instandhaltungspausen – zu minimiert werden. Dazu werden in Maschinen, Fahrzeugen, Lagern entlang der Wertschöpfungskette immer mehr IoT-Komponenten installiert, die die Vernetzung von Produktion und Supply Chain weiter vorantreiben. Die Blockchain-Technologie könnte dazu das „Netzwerk des Vertrauens“ bilden, in das qualitätsrelevante Produktions-, Transport-, Mess- oder Vertragsdaten auditsicher für alle Beteiligten dieser Wertschöpfungskette gespeichert und dokumentiert werden können.

Innerhalb einer Blockchain lassen sich sogenannte Smart Contracts ausführen. Das heißt, wenn von einem Teilnehmer ein Wert erreicht ist oder eine Transaktion ausgeführt wird, stößt das bei einem anderen Beteiligten eine andere Transaktion bzw. einen Prozess an. Auf diese Weise lassen sich mithilfe der Blockchain-Technologie die Prozesse zwischen den Teilnehmern einer Wertschöpfungskette auf der Basis der dort manipulationssicher gespeicherten Daten und Werte immer weiter automatisieren. Die beteiligten Maschinen kommunizieren dazu autonom miteinander. Die Blockchain bildet dabei für alle Teilnehmer die Plattform des Vertrauens für automatisierte Maschine-zu-Maschine-Prozesse (M2M) in einer gemeinsamen Wertschöpfungskette.

Neue Geschäftsmodelle für die Industrie 4.0

Doch damit nicht genug: Mit der Blockchain-Technologie lassen sich nicht nur aktuelle Produktions- und Supply-Chain-Abläufe weiter automatisieren, sondern auch ganz neue Geschäftsmodelle schaffen und umsetzen. Mithilfe hinterlegter Verträge könnten verfügbare Maschinen in einer Blockchain ihre eigenen Kapazitäten als Dienstleistung verkaufen. Sie könnten Produktionsaufträge von anderen Maschinen oder Teilnehmern annehmen, ihren Job erledigen und abrechnen. Über eine Kryptowährung ließe sich schließlich sogar der entsprechende Zahlungsverkehr abwickeln.

So können auf Basis der Blockchain-Technologie Plattformen entstehen, die wie auf einem Markt oder an einer Börse spezialisierte Dienstleister und Nutzer einer Branche schnell, transparent und gezielt zusammenbringen. Selbst wenn sich Zulieferer und Hersteller vorher nicht kannten, sorgt die Blockchain-Technologie für Verlässlichkeit und das notwendige Vertrauen zwischen den Teilnehmern – und Plattform-Betreiber, die beispielsweise wie Airbnb für die Wohnungsvermietung fungieren, braucht dann vielleicht kaum noch jemand.

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