Wenn moderne Technik auf altbewährte trifft: Blockchain beim Schweißen

Quelle: © Mittelstand-Digital Zentrum Ilmenau

Im November 2018 sorgte eine Bitkom-Studie für Aufsehen. Die deutsche Wirtschaft sieht viel Potenzial in der Blockchain-Technologie. Aber: Im eigenen Unternehmen will sie bisher noch keiner anwenden. Grund seien fehlende Use-Cases. Oder einfacher ausgedrückt: Die Unternehmer wissen nicht so richtig, wofür sie die Blockchain praktisch einsetzen können.

Die Modellfabrik Vernetzung des Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrums Ilmenau entwickelt gerade einen Demonstrator, der interessierten Unternehmen zeigt, wie man die Blockchain-Technologie zur Verbesserung bestehender Technologien nutzen kann. Die Vorteile für die Unternehmen bestehen in sicherer Datenübertragung, einhundert prozentiger Rückverfolgbarkeit und einer Vertragsmechanik, die das schnelle und verbindliche Schließen von Verträgen bis hin zu einer direkten Machine-to-Machine Kommunikation ermöglicht.

Die Blockchain kurz und knapp erklärt
Die Bezeichnung „Blockchain“ – also etwa „Blockkette“ beschreibt Aufbau und Funktionsprinzip der Technologie schon ganz gut. Ein Block ist nichts anderes als ein Datensatz, der durch kryptografische Verfahren an den Block vor ihm gekettet ist. Reiht man viele davon aneinander, erhält man eine beliebig erweiterbare Liste von Datensätzen. Die Verkettung eines Blocks an einen anderen erfolgt durch eine Referenz auf alle vorherigen Blöcke (sog. „Hashs“), so dass das nachträgliche Manipulieren von Blöcken nicht möglich ist. Diese Datenstruktur ermöglicht es den Teilnehmern, miteinander Verträge (Smart Contracts) abzuschließen und den Verlauf der Transaktion zu speichern.

Blockchains liegen in einer verteilten Datenbank. Die Historie ist also von allen Teilnehmern einsehbar. Das bedeutet jedoch nicht, dass der Inhalt der Blöcke für alle sichtbar ist. Mittels Kryptografie ist gesichert, dass nur der Besitzer des richtigen Schlüssels die Daten der Blöcke sehen kann. Bekannt ist die Blockchain-Technologie vor allem durch Kryptowährungen wie beispielsweise Bitcoin. Um einen neuen Block zu erzeugen, muss dort ein mathematisches Rätsel gelöst werden. Wer es zuerst löst, bekommt die Belohnung in Form von Geldeinheiten. Daher stammt auch der Vergleich mit den Schürfern („Minern“) aus dem Bergbau. Die Blockchains, die bei Unternehmen zum Einsatz kommen, arbeiten in der Regel jedoch nicht nach diesem Prinzip. Hier wird mit dem „Proof of Authority“- Prinzip gearbeitet. Das bedeutet, in diesem Netzwerk wird kein Geld geschürft und es dürfen nur Unternehmen teilnehmen, die nachweislich bestimmte Voraussetzungen (z.B. Einhaltung DSGVO) erfüllen. Für das Erzeugen neuer Blocks werden Tokens nach dem Gutschein-Prinzip eingelöst.

Quelle: © Mittelstand-Digital Zentrum Ilmenau

Use Case: Blockchain beim vernetzten Fertigen von metallischen Bauteilen
Der Demonstrator der Modellfabrik Vernetzung zeigt eine Anwendung der Blockchain-Technologie im Bereich der additiven Fertigung mittels Lichtbogendraht-Auftragschweißen (WAAM – wire and arc additive manufacturing). Durch diese Fertigungstechnik können Kleinserien hergestellt werden, ohne dass vorher ein produktspezifisches Werkzeug gebaut werden muss. Das Drucken von Metallen wird zur Prozessregelung überwacht: Die dabei entstehenden Daten können für die Optimierung nachfolgender Prozesse genutzt werden. Additiv gefertigte Werkstücke benötigen oft noch eine spanende Nachbearbeitung. Dazu wird im nächsten Schritt ein 3D-Scan erstellt und ein Soll-Ist-Vergleich durchgeführt. Dieser ermöglicht zum Schluss eine genauere, zeitoptimierte CNC-Bearbeitung. Über die Blockchain können diese Daten verschlüsselt und sicher zwischen Unternehmen übertragen bzw. für eine Qualitätssicherung gespeichert werden. Die Vertragsmechanik ermöglicht dabei eine effiziente Zusammenarbeit von spezialisierten Unternehmen, die so mittels kooperativer Wertschöpfung auch komplexere Aufträge bearbeiten können.

Da eine individuelle Fertigung in Losgröße 1 eine individuelle Prozessplanung erforderlich macht, ist eine Automatisierung und Digitalisierung an dieser Stelle lohnenswert. Gerade kleine und mittlere Unternehmen können von der Verwendung der Blockchain profitieren, denn:

• Die Daten sind fälschungssicher archiviert. Die lückenlose Dokumentation der Fertigungsprozesse schützt vor Regressansprüchen und kann als Nachweis für Versicherungen dienen.
• Kein Zugriff für Unbefugte: Der Unternehmer bestimmt mittels verschiedener Schlüssel selbst, wer Zugriff auf welche Daten bekommt.
• Aufträge und Verträge können direkt und rechtskräftig in der Blockchain geschlossen werden. Die Aufträge steuern die Produktion schrittweise und überwachen ihre Einhaltung selbstständig.
• Der Auftraggeber kann jederzeit nachvollziehen, wer welche Information / welches Dokument erhalten hat, das Arbeiten an verschiedenen Versionen eines Dokuments und dadurch bedingte Fehler können vermieden werden.
• Die Daten liegen in einer verteilten Datenbank. Auch bei Ausfall eines oder mehrerer Speicherknoten gehen die Daten nicht verloren.