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Infrastruktur-Technologie

Wie Blockchain die Industrie verändern könnte

| Autor: Karin Pfeiffer

Alles andere als nur ein Hype: Blockchain hat das Zeug zur Infrastruktur-Technologie – und könnte die Herausforderung vernetzter Zukunftsperspektiven lösen. Mit Transparenz, Vertrauen und Datensicherheit. Die Industrie verfolgt längst konkrete Ansätze.

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In den Entwicklungteams der Industrie löst es derzeit echte Begeisterung aus: Das Blöcke bauen mit der Blockchain.
In den Entwicklungteams der Industrie löst es derzeit echte Begeisterung aus: Das Blöcke bauen mit der Blockchain.
(Bild: ©kugelwolf - stock.adobe.com)

So mancher hält sie nur für Kryptowährung – und unterschätzt ihr Potenzial damit womöglich ganz enorm. „Die Blockchain-Technologie an sich ist aus unserer Sicht eine exponentielle Technologie, die sowohl Wirtschaftswelt als auch Gesellschaft verändern wird“, hängt Dirk Siegel die Latte nicht eben niedrig. Alleine ihre Auswirkung auf das Internet der Dinge (IoT) sei gewaltig, so der Leiter des Blockchain Institut und Partner bei Deloitte.

Und mit dieser Einschätzung steht Siegel überhaupt nicht allein. Im Gegenteil. „Vermutlich liegen sogar außerhalb von Kryptowährungen die deutlich mächtigeren Anwendungsfelder von Blockchain“, meint etwa auch Prof. Dr. Nils Urbach, Wirtschaftsinformatiker am Fraunhofer FIT. Viele sehen in der Blockchain nichts weniger als „das Prinzip des digitalen Vertrauens“ – eine Infrastruktur-Technologie, die Industrie 4.0, Energiekonzepte und andere vernetzte Zukunftsperspektiven erst so richtig möglich machen könnte.

„Je stärker wir automatisieren, umso unabhängiger werden die entsprechenden technischen Lösungen agieren“, erklärt Prof. Dr. Urbach, warum inzwischen so viele Automatisierer sich mit Blockchain beschäftigten. „Eine Machine Economy, in der Maschinen dezentral und autonom miteinander Verträge eingehen und als eigenständige Wirtschaftsobjekte agieren.“ Solche Szenarien erforderten allerdings eine entsprechende Infrastruktur-Technologie. Die Blockchain könnte dafür die Lösung sein.

Was Blockchain ist

Blockchain ist eine Technik zum Speichern von Daten. Im Kern handelt es sich um die technische Umsetzung eines Transaktionsregisters (Ledger), in der Datensätze als Blöcke mathematisch bestätigt und mit vorhergegangen Transaktionen untrennbar verbunden werden. Die Daten werden jedoch nicht wie bei klassischen Datenbanken zentral auf einem Server gespeichert. Johannes Kuhn, Redakteur der Süddeutschen Zeitung, erklärt Blockchain so:

„Kurz gesagt: Die Blockchain ist ein digitaler Kontoauszug für Transaktionen zwischen Computern, der jede Veränderung genau erfasst, sie dezentral und transparent auf viele Rechner verteilt speichert. Damit ist die Information nicht (oder nur mit ungeheurem Aufwand) manipulierbar und verifiziert.“

Das blöckebildende Verfahren eignet sich damit nicht nur als fälschungssicheres Kassenbuch wie bei den Bitcoins. „Die Blockchain erlaubt auch das Erstellen unveränderlicher Daten-Logs, die sich in Industrieanwendungen beispielsweise ideal für Echtheitsbelege oder die Auditierung von Prozessen eignen“, erklärt Dr. Alexander Graf, Leiter Car E-Wallet bei ZF Friedrichshafen AG, was die Blockchain interessant für industrielle Anwendungen macht.

Dezentrale Speicherung der Blockchain

Hinzu kommt ihr dezentraler Charakter, ein ganz wesentlicher Aspekt. Gespeichert werden die Blöcke nicht in einem zentralen Rechenzentrum wie in üblichen IT-Lösungen, was etwa empfindlich für Cyberkriminalität macht. Im Fall der Bitcoin etwa werden sie von Tausenden beteiligten Servern (Peer-to-Peer) weltweit repliziert. Tausende von Kassenbüchern, stets mit dem gleichen, einheitlichen Datenbestand, hergestellt durch Konsensalgorithmen.

Aufgrund der nachträglichen Unveränderbarkeit ihrer Transaktionen, bietet sich Blockchain auch zum unabänderlichen Speichern von Produktionsdaten, Messwerten oder Maschineneigenschaften an. Urbach: „Dadurch lässt sich beispielsweise die Transparenz in den Produktionsprozessen deutlich erhöhen. Ferner kann die Blockchain-Technologie dazu beitragen, etwaige Fehler rechtzeitig zu identifizieren und zu beheben, so dass nur einwandfreie Produkte den Produktionsprozess verlassen.“

Anwendungsbeispiele der Blockchain

Das Prinzip lässt auf so ziemlich alles übertragen, was etwa mit Hilfe einer Seriennummer oder eines sicheren Tags eindeutig identifiziert werden kann – egal ob auf dem Kapitalmarkt einer Kryptowährung oder bei einem Remote-Services wie etwa Predictive Maintenance-Services einer Smart Factory.

Beispiel additive Fertigung: Wenn UPS im Auftrag von Unternehmen Ersatzteile mit 3D-Druckern ausdrucken und liefern will, dann kann die Blockchain dem ursprünglichen Hersteller den originalgetreuen Druck und die Lieferung in der korrekten Stückzahl fälschungssicher protokollieren, wird Hans Thalbauer, Senior Vice President Digital Supply Chain und Internet of Things bei SAP, konkret. Und Prof. Urbach ergänzt: „Sogar die aktuell diskutierte Besteuerung von Roboterarbeit ließe sich vergleichsweise einfach abbilden.“

Blockchain-Plattform für die Schifffahrt

Maersk und IBM wollen die Handelsströme der Containerschifffahrt per Blockchains verwalten.
Maersk und IBM wollen die Handelsströme der Containerschifffahrt per Blockchains verwalten.
(Bild: IBM)

Die Features versetzen auch Logistiker und Supply Chain Manager bereits in Aufbruchstimmung. So haben IBM und Maersk kürzlich ein Joint-Venture für eine Blockchain-Plattform bekanntgegeben, zugeschnitten auf das weltweite Ökosystem der Schifffahrt. Die Plattform soll mehr Transparenz beim Transport von Gütern über Landesgrenzen und Handelszonen hinweg schaffen. Full Track and Trace.

„Blockchain hat in der Industrie immer dann das Potenzial, zentrale Plattformen abzulösen und organisationsübergreifende, vertrauenswürdige Workflows zu ermöglichen, wenn mehrere Akteure bei der Herstellung, der Wartung und dem Transport bestimmter Güter zusammenarbeiten“, meint auch Dr. Carsten Böhle, Technology Consultant bei Lufthansa Industry Solutions. Es seien zahlreiche Einsatzszenarien denkbar. „In der Wartung könnte Blockchain etwa die Verwendung von Originalteilen verifizieren, in der Fertigungsindustrie den komplette Lebenszyklus eines Produkts abbilden und Nutzungsprotokolle hinterlegen.

„Die Blockchain stellt eine Möglichkeit dar, Geschäfte und Geschäftsprozesse digital und revisionssicher abzuwickeln. Alle Geschäftspartner sehen im übergreifenden Netz der Blockchain transparent den Status eines Prozesses, eines Vertrags oder den Besitzstand zu einem Investitionsgut“, so Thalbauer.

Auf IBM Z können mehr als zwölf Milliarden verschlüsselte Transaktionen pro Tag laufen.
Auf IBM Z können mehr als zwölf Milliarden verschlüsselte Transaktionen pro Tag laufen.
(Bild: IBM)

Blockchain steuert Maschinen in die Selbstständigkeit

Unschätzbare Vorteile, wie Experten quer durch alle Disziplinen meinen. „Das wird unserer Meinung nach gerade im IoT-Kontext eine enorme Effizienzsteigerung und Verschlankung von Prozessen ermöglichen und die Grundlage direkter Kommunikation und Interaktion zwischen Maschinen sein“, erklärt Dr. Graf von ZF. Und Siegel, der alle Marktsegmente kennt, betont: „Den wohl größten Beitrag zur Umsetzung bestehender Visionen liefert die Blockchain durch die Schaffung von Vertrauen in unternehmensübergreifenden dezentralen Netzwerken.“ Eben das schafft Grundlagen für neue Partnerschaften und Geschäftsmodelle. Blockchains brauchen keinen Mittelsmann. „Validierungsalgorithmen können ganz ohne Intermediäre die Vertrauenswürdigkeit der Transaktionsdaten garantieren“, bestätigt Stefan Zimprich, Leiter der Komptenzgruppe Blockchain im Eco – Verband der Internetwirtschaft.

Neue Geschäftsmodelle mit Smart Contracts und Sensorik

Deshalb lassen sich in einem Blockchain-System auch Smart Devices und Maschinen mit einer autonomen Geschäftsfähigkeit ausrüsten. Denn neben all den generischen Vorteilen verfügt die Blockchain Technologie noch über eine weitere wichtige Komponente: Smart Contracts. Diese kleinen Computerprogramme ahmen Systemabläufe nach und lösen bei bestimmten Zuständen vorher definierte Aktionen ganz automatisch aus, etwa durch Impulse von Sensoren. Bei selbstfahrenden Autos beispielsweise, wenn sie eigenständig Strom nachtanken, bezahlen oder fürs Carsharing auch Autotüren öffnen. Mit Car eWallet von ZF Friedrichshafen, UBS und IBM funktioniert das schon „on the go“. Die auf Blockchain basierende Lösung ermöglicht es, die Informationen jedes Teilnehmers im Netzwerk in einem vertrauenswürdigen und unveränderlichen Datensatz zu synchronisieren. Gleichzeitig stellt sie sicher, dass jeder Nutzer nur zu den Informationen Zugang hat, die er sehen und nutzen darf.

Kerstin Eichmann, Leiterin Machine Economy Lighthouse bei Innogy, erklärt das Grundprinzip für Elektromobilität: Zwischen Ladestation und E-Mobil lässt sich ein Blockchain-Protokoll schalten. Die Software, beispielsweise Ethereum Client, wird einmal in die Ladestation und einmal ins Auto oder eine mobile App übertragen. Mit dieser Software erhält jeder Partner eine eindeutige Identität. In der Blockchain-Terminologie heißt das Public Key und Wallet, die auf der Blockchain gespeichert werden. Die Partner können sich nun identifizieren und über das Peer-to-Peer-Blockchainprotokoll Transaktionen unmittelbar austauschen, in diesem Fall Strom gegen Bezahlung. Jede Transaktion wird dabei durch das Blockchain-Netzwerk validiert. Aber eben ohne Mittelsmann, Roaming-Partner und mitverdienende Bank.

Blocksystem holt sämtliche Energieerzeuger ins Netz

„Die große Vision wäre eine grenzüberschreitende offene Infrastruktur zu bauen, die für verschiedene Ladestation-Anbieter, Energieversorger und Automobil-Hersteller nutzbar wäre“, so Eichmann. Und sie skizziert, wie sich damit möglicherweise auch die Herausforderungen auf dem Energiemarkt meistern ließen: Aktuell könne man an der Europäischen Energiebörse zwar Energie kaufen und verkaufen. Aber die minimale Handelsmenge beträgt ein Megawatt, also für kleinere Betriebe oder Privatpersonen, die eigenen Strom verkaufen möchten, absolut ungeeignet. Zurzeit benötige man noch einen Mittelsmann wie Innogy, um den Energieverbrauch jedes einzelnen Kunden zu prognostizieren, mit der tatsächlichen Energieproduktion abzugleichen, und diese Information an den Übertragungsnetzbetreiber zu übermitteln. „Dieses Problem kann die Blockchain lösen mit dem Peer-to-Peer-Austausch von Energie.“

Und dadurch ließe sich auch der Handel mit kleinen Energiemengen ermöglichen. Noch sind kleine Transaktionen zu teuer und der Verwaltungsaufwand zu hoch an der Europäischen Energiebörse. Würde man Blockchain und Smart Contract mit Smart Meter-Technologie verwenden, könnte man die Transaktionskosten signifikant senken und Peer-to-Peer Energiehandel zwischen Privatpersonen erlauben. „Das würde wiederum neue ökonomische Anreize bei der dezentralen Erzeugung von erneuerbarer Energie ermöglichen“, so Eichmann.

„Technologie steht noch am Anfang“

Klingt alles fast zu schön um wahr zu sein? „Bei aller Euphorie auf die zahlreichen Möglichkeiten, welche die Blockchain-Technologie bietet, muss man sich klarmachen, dass die Technologie noch ziemlich am Anfang steht“, dämpft Prof. Dr. Urbach, aber nur ein wenig. Besonders bei solchen Implementierungen, die auf den sogenannten Proof-of-Work Konsensmechamismus setzen, der enorm energieintensiv ist. Doch es gibt andere Konsensverfahren, etwa den Proof-of-Kernel-Work des Startups Xain, mit dem Porsche zusammenarbeitet. Der Client von Xain konnte direkt auf Steuergeräte-Ebene in den Fahrzeugen implementiert werden. „Dabei wird das Netzwerk wesentlich ausgeglichener verteilt, ohne die Fahrzeuge mit hohem Energieverbrauch zu belasten“, erläutert Franziska Lundbaek von Xain.

Es sind eher Themen wie sicheres Tagging, Standardisierung, Transaktionsvolumen und Latenzzeiten, die die Experten noch als Hürden sehen. Längst bilden sich Konsortien wie Enterpise Ethereum Alliance oder Hyperledger Consortium, auch IOTA gilt für das Internet der Dinge als vielversprechend. Wer sich im Feld Blockchain bewegt, trifft derzeit auf das Who’s Who der Schlüsselindustrien, allen voran die Automobilindustrie. Daimler und Bosch beispielsweise, aber auch ihr Partner. „Wir arbeiten an Hunderten von Blockchain-Projekten weltweit“, berichtet etwa auch Oliver Gahr von der Blockchain Garage im IBM Forschungs- und Entwicklungszentrum Böblingen. Bei SAP ist die Blockchain bereits Teil von SAP Leonardo, dem System für digitale Innovation. Hans Thalbauer: „Wir haben den rein technischen Ablauf schon im Griff. Jetzt geht es darum, in möglichst vielen Bereichen Proof-of-Concepts auf die Beine zu stellen. Mit der Blockchain wechseln wir vom Internet der Dinge ins Internet der Werte.“

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Karin Pfeiffer

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Journalistin