Blockchain: lückenlose Datenintegration in der Industrie 4.0

Blockchain und Bitcoin werden einige für unzertrennlich halten und sie haben damit Recht. Denn Blockchain ist die Technologie hinter der Kryptowährung Bitcoin. In ihr steckt aber viel mehr als „nur“ ein Zahlungsmittel. Dazu bedarf es jedoch einem kleinen theoretischen Unterbau.

Um eine digitale Transaktion durchzuführen, müssen vorerst einige Dinge geklärt werden. Einerseits muss überprüft werden, ob der Sender die Werte überhaupt besitzt und er diese auch wirklich versenden möchte und andererseits muss eine Instanz oder ein Mechanismus abklären, ob der Sender denselben Wert nicht mehrfach versenden will. Diese Prozesse wurden bis anhin von einer dritten Instanz wie einem zentralen Server oder Service festgehalten (wie z.B. der SIX in der Schweiz im Bereich Zahlungsverkehr oder Börsengeschäfte). Die Blockhain Technologie ermöglicht nun, all diese Informationen in einer öffentlichen Datenbank, einer sogenannten Datenbankkette, festzuhalten.

 

Mehrstufiges, komplexes System

Das Erstellen eines neuen Blocks ist nicht trivial: Jeder wird durch eine komplexe Berechnung erstellt, welche durch sogenannte „Miners“ (Engl. Minenarbeiter) gelöst wird. Das System verwendet dabei den SHA-256-Hashing-Algorithmus. Je mehr Blocks berechnet wurden, desto schwieriger und rechenintensiver wird diese Aufgabe. Nach jeweils 2016 erstellten Blocks, also etwa alle 14 Tage, wird dazu das Schwierigkeitsziel des Systems angepasst. Ziel ist es, dass ungefähr alle zehn Minuten eine Aufgabe gelöst wird. Sobald ein Knoten im Netzwerk die aktuelle Aufgabe gelöst hat, wird der Block angehängt.

Da jeder Block nach der Berechnung nicht mehr veränderbar ist, wird jede Überweisung und jede Umbuchung festgeschrieben – wie in einer grossen Excel-Datei, in der nur neue Einträge erstellt, und keine älteren gelöscht werden können.

Anders als im klassischen Banksystem sind diese Daten aber nicht unter Verschluss, sondern werden transparent an alle Knoten, also Endpunkte, im Blockchain-Netzwerk verteilt. Das hat den grossen Vorteil, dass es so gut wie unmöglich ist, dass eine Partei die Daten verändert. Denn da jeder nachfolgende Block der Hash-Wert des vorherigen Blocks ist, müsste die komplette darauf basierende Kette ebenfalls neu berechnet werden. Ohne einen riesigen Aufwand an Rechenleistung ist dies kaum machbar. Der Angreifer müsste nicht nur alle vorangegangenen Blocks neu berechnen, sondern auch konkurrierenden Validatoren zeitlich zuvorkommen.

Neben der unveränderbaren Struktur, ist die Transparenz einer der grossen Vorteile: Über die Blockchain lassen sich sämtliche Transaktionen nachvollziehen. Auf Blockchain.info kann beispielsweise jeder sehen, welche Bitcoin-Transaktionen durchgeführt werden. Anders als oft behauptet, ist Bitcoin also nicht komplett anonym. Im Gegenteil, der Weg einer Überweisung lässt sich von jedermann einsehen, nur die Nutzer hinter den Accounts sind anonymisiert. Sobald ein Nutzer bekannt ist, lassen sich seine Transaktionen im Netzwerk finden.

Die Möglichkeiten scheinen fast unbegrenzt, vor allem im dezentralen Peer-to-Peer Bereich. Welche Alltagserleichterer den Entwicklern dazu noch einfallen, kann nur spekuliert werden. Aber mit Sicherheit ist es genauso spannend wie damals als die erste industrielle Revolution einsetzte: Ungeahnte Möglichkeiten, Chancen wie auch Gefahren kommen auf Firmen, sowie auf Privatpersonen zu – wir helfen gerne weiter.

Die vierte industrielle Revolution: Strategien für Jungunternehmer

Industrie 4.0, Internet of Things, Cloud und Blockchain in der Schweiz – diese Begriffe sind momentan in aller Munde. Meist fehlt jedoch noch ein einheitliches Verständnis darüber, was sie bedeuten, wie sie in der Industrie umzusetzen sind und vor allem, welchen Nutzen die Anwender davon haben. Was fehlt, sind konkrete Wissensblöcke und Anweisungen. Wir versuchen hier Abhilfe zu schaffen.

Für die einen ist es eine Revolution, für die anderen eine logische Konsequenz der Digitalisierung und Vernetzung durch das Internet. Ende des 18. Jahrhunderts machten Wasserkraft und Dampfmaschine eine mechanische Produktion möglich. Dann folgte im 19. Jahrhundert die Elektrizität und mit dem Fliessband die Massenproduktion. Mitte der 1970er-Jahre begann die Automatisierung, als Computer und Industrieroboter Einzug in die Fabriken hielten. Und die vierte industrielle Revolution startete Ende der 90er-Jahre mit dem Durchbruch des Internets.

Industrie 4.0 steht für eine vollständig digitalisierte Wertschöpfungskette einer Firma. Geräte, Maschinen und Materialien kommunizieren miteinander und ermöglichen so einen reibungslosen Ablauf, und das auf intelligente Weise: lernfähig und ohne Einflussnahme des Menschen.

Die Einführung von Internetfunktionen in die Produktion, ermöglichte völlig neue Dimensionen: Physische und virtuelle Systeme konnten miteinander verbunden werden. Vernetzte Systeme lassen bereits heute Maschinen miteinander kommunizieren, und selbstlernende Software optimiert komplexe Abläufe. Es ist also weniger ein Modebegriff als schon vielerorts Realität.

Chancen und Möglichkeiten für Startups

Was ist nun diese gegenwärtige industrielle Revolution? Unterschieden werden die dritte und vierte industrielle Revolutionen vor allem mit dem Umstand, dass künstliche Intelligenz zu den industriellen Prozessen hinzugeführt wird. Wie der Lagerroboter, der “merkt”, dass ein Lager leer wird und den schnellsten Weg zur Auffüllung findet. Oder der Spritzroboter welcher eigenständig feststellt, dass seine Farbe falsch gewählt wurde und sich im Prozess um die Umfärbung kümmert. Oder das fast tollste, weil mit knapp CHF 1’000, erschwinglichste Beispiel: der selbstlernende, selbstfahrende Wagen. Bemerkenswert ist hier vor allem das Element „selbstlernend“. Der Erfinder ging nämlich mit dem Ansatz heran, nicht alle Parameter vollständig zu definieren und zu programmieren. Er baute einen Modus ein, welcher dem Auto ermöglicht, in zehn Fahrstunden das Autofahren zu lernen. Das heisst, kein „perfektes“, sondern ein „menschliches“ Fahren eines Autos. Der Bericht von Bloomberg ist mit einem spannenden Videoeinblick versehen. Auch Tesla lässt nicht auf sich warten, was unter der Replik von Elon Musk beschrieben wird.

Neue Dienste und Geschäftsmodelle 

Die Wertschöpfungskette einer Internet-of-Things (IoT) Lösung besteht aus fünf Elementen:

  1. Dem physischen Produkt
  2. Sensoren
  3. Connectivity-Technologien
  4. einem Cloud-Backend für Analytics
  5. dem digitalen Service

Der Mehrwert für den Kunden wird durch die intelligente Aggregation der Daten erzeugt. Zum Beispiel kann durch die Analyse von Beleuchtungsdaten im Haushalt eine Glühbirne über eine App als Alarmanlage dienen. Um eine werthaltige IoT-Lösung zu entwickeln, müssen alle Ebenen betrachtet werden.

Die Chancen für KMU und Grossunternehmen welche mit Industrie 4.0 in der Schweiz einhergehen, kann man also wie folgt zusammenfassen:

  1. Wirtschaftliche und flexible Produktion (Adaption)
  2. Steigerung der Maschinenverfügbarkeit (Produktionsmaximierung)
  3. Steigerung der Ressourceneffizienz (Ressourcen sparen)
  4. Effizientere Steuerung von Abläufen (Prozessoptimierung)
  5. Adaptivere Inbetriebnahme von Maschinen und Anlagen (Flexibilität)
  6. Integration von Partnern (Vertikalisierung)
  7. Fehlerursachenanalysen und automatische Korrekturen (Optimierung)
  8. Vernetzung und kontinuierliches Lernen und verbessern (Intelligenz)
  9. Schaffen von neuen Geschäftsmodellen

Auf Schwierigkeiten stossen viele Unternehmen bei der Neugestaltung der Prozesse, weil neue Abläufe häufig Abteilungs- und Unternehmensgrenzen überschreiten und unterschiedliche Datenquellen anzapfen. Noch schwieriger wird es, wenn unterschiedliche Branchen sich auf Schnittstellen für den Informationsaustausch einigen müssen. Wie Aufwendig ein solcher Unterfang werden kann, zeigen gerade die Energieversorgungs- und Automobilindustrie. Bislang ist es ihnen nicht gelungen, die Elektromobilität und die erneuerbare und dezentrale Energiegewinnung langfristig und effizient zusammenzuführen.

Wir helfen gerne weiter: mit einer Analyse und einem ganztätigen Workshop. Fragen Sie uns zum Thema Industrie 4.0 für KMU