Blockchain: Einsatz in der Industrie

Die Blockchain-Technologie ist vor allem wegen des Bitcoin-Hype in aller Munde. Dem Finanzsektor entsprungen, hat die Blockchain auch im industriellen Bereich zahlreiche Einsatzmöglichkeiten, wie Wolfgang Prinz, stellvertretender Institutsleiter des Fraunhofer FIT, erläutert.

Blockchain Bildquelle: © Fotolia, Sashkin

Herr Prinz, was steckt hinter der Blockchain-Technologie?
Prinz:
Grundsätzlich ist die Blockchain ein elektronisches Register für digitale Datensätze, Ereignisse oder Transaktionen. Das Besondere ist, dass die Blockchain durch die Teilnehmer eines verteilten Rechnernetzes verwaltet wird. So ist die Technologie attraktiv für Unternehmen und Kooperationsnetzwerke, weil sie eine verteilte Konsensbildung über von allen Partnern akzeptierte Transaktionen in einem Netzwerk ermöglicht und damit das Potenzial hat, zentrale Instanzen abzulösen. Netzwerke oder Handelspartner benötigen für die Abwicklung von Transaktionen keine zentrale Vertrauensinstanz mehr. Die Rolle der Intermediäre kann daher auf eine Blockchain übertragen werden. Zudem können Werte und Rechte als Transaktion von einem Partner auf einen anderen übertragen werden, womit die Blockchain eine Notarfunktion erfüllt.

Wie ist eine Blockchain aufgebaut?
Prinz:
Aus IT-Sicht ist die Technologie eine sehr interessante Verknüpfung verschiedener bereits bekannter Technologien aus den Bereichen Kryptografie, verteilte Systeme, Peer-2-Peer-Netzwerke, und Agentensysteme. Die Kombination der Blockchain-Datenstruktur, also der verketteten Liste von Blöcken mit einem Peer-2-Peer Netzwerk in Verbindung mit den Konsensverfahren zur geordneten Linearisierung von Transaktionen, ergibt eine Technologie, die es ermöglicht, Transaktionen unveränderbar und dezentral in einem verteilten Netzwerk zu speichern und zu verwalten. Weitere Möglichkeiten bietet die Erweiterung um Smart Contracts. Dabei handelt es sich um Programmbausteine, die ebenfalls irreversible mit den Transaktionen verknüpft sind und das passive Kontenbuch in ein verteiltes Ecosystem verwandeln, das in der Lage ist, Transaktionen an Bedingungen zu knüpfen und somit einfache Prozesse zu automatisieren. Aufgaben und Funktionen, die aktuell von Vermittlerorganisationen beziehungsweise Intermediären übernommen werden und die uns eine ordnungsgemäße Abwicklung von Transaktionen garantieren, lassen sich damit über eine Blockchain ausführen.

Wolfgang Prinz Bildquelle: © Fraunhofer FIT

"Die Blockchain kann zentrale Instanzen ablösen", so Wolfang Prinz.

Wo hat die Technologie ihren Ursprung?
Prinz:
Die Blockchain-Technologie hat ihren Ursprung in dem 2008 von Satoshi Nakamoto veröffentlichte White-Paper ‚Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System‘, welches wiederum wie oben beschrieben verschiedene Informatikkonzepte geschickt miteinander verbindet. 

Eignet  sie  sich auch für andere Branchen außer dem dem Finanz- und Bankensektor?
Prinz:
In vielen Industriezweigen spielt der Austausch von Transaktion oder auch die sichere und irreversible Speicherung von Daten, wie zum Beispiel Messwerten eine wichtige Rolle. Etwa in einer Industrie-4.0-Umgebung kann die Technologie im einfachsten Fall dazu genutzt werden, qualitätsrelevante Produktionsdaten und Messwerte zu speichern. Auch weitere Anwendungen sind möglich, um etwa Aufträge von Maschine an Maschinen sicher zu belegen und nach Auftragserfüllung automatisch abzurechnen. Die Abwicklung von Kleinst-Transaktionen im IoT, sichere, irreversible Speicherung von qualitäts- oder abrechnungsrelevanten Daten in einem Produktionsnetzwerk oder die Zertifizierung von Maschinen und Personen sind weitere Einsatzfelder. 

Inwieweit ist die Blockchain schon Thema bei Industrie-Initiativen?
Prinz:
Die Industrial-Data-Space-Initiative verfolgt das Ziel, einen internationalen Standard für Datensouveränität zu schaffen. Im Sinne des dezentralen Architekturparadigmas, das der Industrial Data Space anpeilt, stellt die Blockchain-Technologie als Konzept zur Dezentralisierung von Zahlungsverkehren eine interessante Variante zur Implementierung des Datentransaktions-Managements dar. Der Einsatz von Blockchain-Technologie in der Initiative ist auch deswegen vielversprechend, weil insbesondere Anforderungen hinsichtlich Datenherkunft und -rückverfolgbarkeit abgedeckt werden können. Derzeit evaluiert die Industrial-Data-Space-Initiative den Einsatz in verschiedenen Use-Cases für Datennetzwerke.

Wie sieht der Status quo aus? Wie weit ist die Technologie? Wo ist die Blockchain-Technologie bis dato schon im Einsatz?
Prinz:
Es existieren bereits unterschiedliche Plattformen für verschiedene Zwecke, die auch unterschiedlichen Unternehmensforderungen an die Skalierbarkeit, Mandantenfähigkeit und Zugriffskontrolle erfüllen. Beispiele dafür sind Hyperledger Fabric, die eine gute Unterstützung von Geschäftsprozessen anbietet, oder IOTA, die gegenüber anderen Lösung sehr gut hinsichtlich der Transaktionsfrequenz skaliert.  Damit lassen sich schon jetzt Proof-of-Concepts entwickeln, aber auch schon produktive Systeme umsetzen.

Wie lange wird es dauern, bis sich die Technologie durchsetzt?
Prinz:
Wir werden in diesem Jahr weiter Proof-of Concepts erleben, die aber auch schon dieses und in den nächsten beiden Jahren in operationale Systeme überführt werden. Bei Fraunhofer FIT arbeiten wir beispielsweise an einer Lösung zur Verwaltung von Zertifikaten von Menschen und Maschinen, mit denen nachgewiesen werden kann, dass etwa ein Bewerber über eine entsprechende Ausbildung verfügt oder auch eine Maschine prüfen kann, ob der Wartungstechniker für eine spezielle Wartung zertifiziert ist. Im Energiesektor wurden bereits verschiedenen Initiativen gestartet, angefangen von einer Blockchain-basierten Bezahlung an Ladestationen, bis hin zur automatisierten Lieferung und Bezahlung von Strom in einem Smart Grid. Im Produktionsumfeld sind am ehesten Lösungen zu erwarten, die die Eigenschaft der Blockchain zur irreversiblen Speicherung von Daten ausnutzen, um qualitätsrelevante Daten nachweissicher zu speichern.

Wie müssen Anwender herangehen? Was brauchen sie, um mit dem Thema zu starten?
Prinz:
Zunächst ist ein Grundverständnis der Technologie erforderlich, anschließend können existierende Prozesse auf ihre Blockchain-Eignung analysiert werden beziehungsweise neue Geschäftsmodelle identifiziert werden. Dazu haben wir eine entsprechende Methode ent­wickelt, da nicht alle zunächst offensicht­lichen Anwendungsfälle letztendlich den Einsatz einer Blockchain rechtfertigen, sondern oft auch mit klassischen IT-­System ebenso gut umsetzbar sind, so­dass die Blockchain keinen Mehrwert bringt. 

Anschließend sollte für einen ausgewählten und geeigneten Prozess ein Proof of Concept entwickelt werden, der später in ein operatives System überführt werden kann. Wir haben für diesen Prozess im Fraunhofer FIT Blockchain Lab eine Vorgehensweise entwickelt, mit der Unternehmen in wenigen Monaten wertvolle Erfahrungen für den Einsatz der Blockchain-Technologie gewinnen können.