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Prozessoptimierung durch Datensignatur
Die Blockchain in der Produktion
In der vernetzten Produktion ist ein zuverlässiger Datenaustausch zwischen Maschinen und Produktionsgütern zentral. Jedoch wird bislang nur ein Bruchteil der anfallenden Daten in der vernetzten Industrie digital abgebildet. Wie eine Blockchain-basierte Signatur die Verfügbarkeit von Daten im Produktionsprozess optimiert, zeigt das Startup Ubirch zusammen mit dem Center Connected Industry am RWTH Aachen Campus.
Teststellung einer Industrial Blockchain von ubirch: aus dem Sensor werden die Daten direkt in die Blockchain übermittelt und versiegelt, bevor sie im Cloud-Backend gespeichert werden. (Bild: RWTH Aachen)
Vernetzte Maschinenanlagen, die mit moderner Sensorik ausgestattet sind und durch IoT-Technologien miteinander kommunizieren, kommen auch in deutschen Produktionshallen an. Laut einer Studie von McKinsey nehmen 91 Prozent der befragten Unternehmen die Digitalisierung in der industriellen Produktion als Chance wahr und erwarten eine Produktivitätssteigerung von über 20 Prozent. Doch die Vernetzung industrieller Anlagen ist für viele noch eine große Herausforderung. Eines der größten Hindernisse ist laut Studie die fehlende Nutzung von Daten, denn: Nicht alle Daten, die während der Produktion anfallen, werden digital verfügbar gemacht – nur ca. ein Prozent wird tatsächlich genutzt. Hinzu kommt, dass Sensoren, Aktoren, Maschinen und Anlagen Cyber-Kriminellen viele Angriffsflächen bieten: Laut des aktuellen VDE Tec Reports sind vier von zehn Befragten aus der Industrie bereits Opfer eines Cyber-Angriffs geworden.
Digitales Prüfsiegel für produktionsbasierte Daten
Um mehr Vertrauen zwischen den beteiligten Akteuren im Internet der Dinge zu schaffen und Produktionsdaten digital besser verfügbar zu machen, hat das Technologie Startup Ubirch eine eigene IT-Lösung entwickelt. Diese besteht aus einer kleinen Datenbibliothek, mit der Sensoren in Maschinen und Produktionsanlagen ausgestattet werden sowie einem Cloud-Backend, in das die Daten übertragen werden. Diese zusätzliche Intelligenz im Sensor, die direkt an der Maschine oder dem zu fertigenden Produkt angebracht ist, kann Produktionsdaten messen und wenige Millisekunden später kryptographisch verschlüsseln. “Auf Grundlage der Blockchain-Technologie können wir im industriellen Internet der Dinge für mehr Sicherheit und Transparenz im Produktionsprozess sorgen. Produktionsbasierte Daten werden quasi signiert, bevor sie im Cloud-Backend gespeichert werden. Die Signatur ist wie ein Prüfsiegel, dass die Richtigkeit und Genauigkeit der Daten bestätigt”, erklärt Stefan Noller, Geschäftsführer von Ubirch. Ganz deutlich wird das bei der Herstellung von Medikamenten. Die Inhaltsstoffe der Tabletten müssen bis auf das Milligramm genau identisch sein. Die Waagen, die dies messen, sind alle geeicht. Das heißt: Es gibt eine dritte Institution, die dafür birgt, dass der angezeigte Messwert genauso stimmt wie er angezeigt wird. Noller: “Unsere Lösung macht genau dasselbe auf technologischer Ebene. Durch die eingebaute Intelligenz im Sensor hat jedes mit dem Sensor ausgestattete Gerät im Produktionsprozess einen neutralen Prüfungsaspekt schon inhärent eingebaut. Jeder, der nun mit den Daten weiterarbeitet, kann auf diese vertrauen, als wären seine eigenen Mitarbeiter bei der Messung vor Ort gewesen.”
Weiterentwicklung für die Fertigung
Um die Lösung für die industrielle Fertigung weiterzuentwickeln, kooperiert das Technologie-Startup mit dem Center Connected Industry am RWTH Aachen Campus. Zusammen mit den Experten für die Vernetzung industrieller Anlagen und weiteren Industrie und Technologiepartnern erproben die Unternehmen konkrete Anwendungsszenarien, die in der Demofabrik mit ihrer E-Fahrzeugproduktion auf dem Campus der RWTH Aachen unter realen Bedingungen getestet werden. Als Blockchain-Lösung für die Ablage und Verteilung wird derzeit das System von IOTA in Kombination von Technologie aus den Telekom Innovation Labs verwendet. Dabei stellen die Unternehmer schon jetzt konkrete Vorteile für die vernetzte Produktion fest. Zum einen sorgt die Lösung dafür, dass auch bei internationalen Produktionsbetrieben mit weltweit verteilten Standorten, so produziert werden kann, als befände man sich in der gleichen Produktionshalle. Für jedes Produktionsteil, das die Fertigungsprozesse in einer Produktionshalle durchläuft, wird in der Blockchain ein digitaler Zwilling abgelegt, eine digitale Kopie aller relevanten Daten für die Herstellung. Wird beispielsweise der Kotflügel eines Autos in China produziert und zur Montage in ein deutsches Werk geliefert, kann das chinesische Werk den digitalen Zwilling über die Blockchain weiterverbreiten. Es sendet dem deutschen Produktionssystem die verschlüsselten Daten zusammen mit einem Schlüssel zur Entschlüsselung. Damit kann sich das deutsche Produktionssystem autorisieren und hat Zugriff auf den digitalen Zwilling in der Blockchain, der alle relevanten Fertigungsparameter für die Montage enthält. Zudem können produktionsbezogene Daten durch die Blockchain-Technologie präziser weiterverbreitet werden. Eine Maschine liest beispielsweise die Daten einer Batterie aus. Dabei weiß die Maschine genau, dass die Daten aus der Batterie stammen und nicht verändert wurden und kann ebenfalls den Zeitpunkt der Datenaufzeichnung auslesen. Alle Informationen über die maximale Größe, Dichte und Legierung der Batterie werden in der Blockchain abgelegt. Wer im nächsten Schritt die Batterie einbaut, hat somit die Sicherheit, dass alle Informationen zu den Daten korrekt sind und nicht modifiziert wurden.
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