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Potenzial auch für die Industrie: Blockchain abseits von Kryptowährungen

Potenzial auch für die Industrie: Blockchain abseits von Kryptowährungen

28. Mai 2021

Mehr als nur ein Hype: Mit Blockchain-Technologien zu mehr Effizienz im Supply-Chain-Management

Co-Autoren

Prof. Dr.-Ing. Volker Stich
Geschäftsführer, FIR

Themo Voswinckel
Projektmanager, FIR

Jessica Rahn
Projektmanager, FIR

Blockchain-Lösungen sind bisher vor allem im Finanzbereich bekannt und erfolgreich. Doch ihre unbestreitbaren Vorteile bieten weit darüber hinaus Potenzial und machen sie auch für industrielle Anwendungen interessant. Vor allem Lieferketten mit ihren komplexen Strukturen, vielen Beteiligten sowie verschiedensten Material-, Informations- und Finanzströmen lassen sich mit der Technologie erheblich effizienter gestalten.

Beim Thema Blockchain denken die meisten wohl als erstes an den Bitcoin. Der Erfolg der Kryptowährung als Spekulationsobjekt hat die Technologie und ihre Vorteile bekannt gemacht: Durch die dezentrale und manipulationssichere Speicherung von Daten und Dokumenten bietet die Blockchain die Basis für Geschäfte und die Zusammenarbeit zwischen Akteuren, ohne dass diese sich kennen und einander vertrauen müssen. Denn die Informationen werden nicht zentral in einer Datenbank gespeichert, sondern liegen redundant bei den Teilnehmern auf einer Vielzahl an Servern und können nicht geändert werden, ohne dass andere das mitbekommen.

Einsatz von Blockchain Technologies entlang der Liefernetzwerke
Blockchain-Technologien bieten erhebliches Potenzial zur Effizienzsteigerung in Liefernetzwerken.

Die Potenziale der Blockchain lösten ab 2015 einen wahren Hype aus, vor allem im Finanzbereich: Apps wurden entwickelt, der Bitcoin und andere Kryptowährungen sollten die Macht der Banken aufbrechen und virtuelle Börsengänge Startups mit Kapital versorgen. Doch auch in anderen Branchen gab es vielversprechende Projekte: So entwickelten IBM und Thyssen-Krupp eine offene Plattform für den industriellen 3D-Druck, auf dem Unternehmen Baupläne urheberrechts- und veränderungsgeschützt mit Kunden oder Dienstleistern teilen und so die Produktion aus der Fabrik zum Anwender verlagern können. Ein anderes Beispiel ist eine Lösung, mit der sich die Herkunft von Lebensmitteln lückenlos und fälschungssicher dokumentieren lässt.

Doch wie bei den meisten Hypes kam es auch beim Thema Blockchain nach den ersten Höhenflügen zu einer vorübergehenden Ernüchterung: Der Bitcoin-Kurs als Gradmesser des Hypes stürzte Ende 2017/Anfang 2018 ab, der Markt für Kryptowährungen brach zusammen. Zahlreiche der mit so viel Enthusiasmus entwickelten Finanz-Apps erwiesen sich als nutzlos oder scheiterten an falschen Erwartungen. Ähnlich bei den industriellen Anwendungen: zu teuer, zu langsam, zu unflexibel, zu wenig Nutzen erkennbar, und demzufolge zu wenig Interesse bei den Anwendern. Und das, obwohl zunächst erheblich in die Technik investiert wurde: 2018 knapp 7 Milliarden US-Dollar. Doch in den Jahren danach nahmen die Investitionen in die Technologieentwicklung für industrielle Anwendungen stark ab.

"Blockchain-Technologien sind nicht nur im Finanzsektor interessant. Auch für die Industrie gibt es viel Potenzial."
Portrait of Jochen Ditsche
Senior Partner
München Office, Zentraleuropa

Mehr Realismus: Neuer Anlauf nach der Ernüchterung

Der Finanzsektor hat dieses Tal der Ernüchterung bereits hinter sich gelassen, dort erleben Blockchain-Anwendungen seit einiger Zeit einen erneuten und sich verstetigenden Boom. Als Gradmesser sei wieder der Kurs des Bitcoin genannt: Seit einem Tief bei rund 3000 Dollar Ende 2018 steigt er zunächst langsam und seit Ende 2019 rasant auf heute rund 60.000 Dollar. Darin steckt viel Spekulation, doch auch die Zahl und Vielfalt an Anwendungen für Finanzgeschäfte ist massiv gestiegen: Dazu gehören die meist auf Ethereum basierenden so genannten DeFi-Apps (DeFi=Decentralized Finance), zum Beispiel Compound, ein Protokoll, das Kreditgeschäfte über Smart Contracts und eine zentrale Plattform abwickelt; dabei werden Kryptowährungen in eine Compound-eigene Währung (cToken) umgerechnet und gehandelt.

Der zwischenzeitlich gefestigte Erfolg dieser und anderer Blockchain-Anwendungen beruht darauf, dass sie einen finanziellen Nutzen stiften: in Form von Zinsen oder Spekulationsgewinnen. Außerhalb der Finanzbranche steht ein anderer Nutzen der Technologie im Fokus: Hier ist es in erster Linie die Effizienz, die sich damit steigern lässt. Das kann etwa in der öffentlichen Administration sein, zum Beispiel mit dem digitalen Corona-Impfnachweis, der auf der Blockchain von IBM und Ubirch beruht. Aber auch in der Industrie ist eine neue Aufbruchstimmung zu verzeichnen, die als Zeichen zu werten ist, dass auch hier das Tal der Ernüchterung durchschritten ist und ein neues, realistischeres Wachstum bevorsteht.

Supply Chain Management als ideales Einsatzfeld

Ein besonders vielversprechender industrieller Einsatzbereich für die Blockchain ist das Supply-Chain-Management. Denn hier gibt es Voraussetzungen und Herausforderungen, die geradezu optimal zu den Fähigkeiten der Technologie passen: Wertschöpfungsnetzwerke sind heute oft sehr komplex und umfassen eine Vielzahl an Akteuren. Produktionsschritte werden an Zulieferer ausgelagert, die wiederum Unter-Zulieferer beauftragen; somit kennen sich die Beteiligten teilweise nicht und das gegenseitige Vertrauen ist nicht mehr selbstverständlich gegeben. Dazu kommen Datensilos, Probleme mit Schnittstellen sowie Fragen der Datensicherheit und der Datenhoheit, die es schwer machen, den Überblick über die gesamte Supply Chain mit all ihren Akteuren zu behalten.

Die Blockchain kann genau hier unterstützen und bietet mit ihrer hohen Datensicherheit und Verlässlichkeit sowie der Verfügbarkeit von Informationen in Echtzeit die technologische Grundlage, um die Transparenz in Lieferketten bis hin zum Endkunden zu erhöhen. Dieses Tracking & Tracing erlaubt es Akteuren entlang der gesamten Wertschöpfungskette, die notwendigen Informationen manipulationsgeschützt zu teilen, einschließlich hinterlegter Nachweise und Zertifikate, die zum Beispiel Anbaumethoden, die Einhaltung von Arbeitsschutz- und Umweltvorschriften oder die Herkunft von Rohmaterialien belegen. Diese Daten und Dokumente können nachträglich nicht hinzugefügt, gefälscht oder repliziert werden, da in der Blockchain jede Aktion lückenlos dokumentiert und rückverfolgbar abgespeichert wird.

Neben dem Tracking & Tracing gibt es im Supply Chain Management zwei weitere große Einsatzbereiche für die Blockchain (vgl. Grafik 1): Das erste ist die Automatisierung von Prozessen , zum Beispiel die Abrechnung zwischen Beteiligten durch die so genannte E-Invoice. Das zweite ist das Thema Datenaustausch zwischen Beteiligten. Die Blockchain dient dabei als geteilte Datenbank, deren Inhalt die „Single-Source-of-Truth“ darstellt. Durch individuelle und situationsabhängige Zugriffsrechte sowie Alerting- und Informationsfreigabemechanismen können somit alle betroffenen Akteure bis hin zu Behörden oder Konsumenten auf die für sie relevanten Informationen zugreifen. Ein Beispiel dafür ist Tradelens, ein Kooperationsprojekt von Maersk und IBM, mit dem der Transport von Frachtcontainern im globalen Warentransport transparent und in Echtzeit nachverfolgbar wird. Auf der Plattform können Hafen- und Terminalbetreiber, Reedereien, Zollbehörden, Spediteure, Logistikunternehmen und andere Akteure ihre Daten sicher austauschen und so ihre Zusammenarbeit effizienter gestalten (vgl. Grafik 2).

Neues Potenzial für Unternehmen

Die Blockchain bietet also auch abseits des Finanzsektors ein erhebliches Potenzial und es ist nur eine Frage der Zeit, bis auch im Industriesektor neuer Schub entsteht. Unternehmen sollten sich daher frühzeitig Gedanken machen, ob es bei ihnen Strukturen und Prozesse gibt, die sich für den Einsatz der Technologie eignen und wie sie sich am besten darauf vorbereiten. Dabei sind zwei zentrale Problemstellungen zu bearbeiten: zum einen die Festlegung der richtigen Governance und zum anderen die Klärung der technologischen Herausforderungen.

Governance

Die Grundidee der Blockchain ist es, eine vollständig demokratisierte Infrastruktur zu schaffen, in der alle Akteure gleichwertig über den Inhalt und dessen Entwicklung entscheiden. Dies in der Realität umzusetzen, ist eine Herausforderung und nur unter bestimmten Voraussetzungen sinnvoll: Der ideale Anwendungsfall ist eine Struktur mit mehreren Beteiligten, die sich nicht vertrauen, aber den Wunsch nach einer neutralen Instanz teilen, die eine faire und kostengünstige Abwicklung von ansonsten teuren Transaktionen gewährleistet. Dies ist bei Lieferketten gegeben. Für deren Management bieten sich daher Blockchain-Lösungen an, einschließlich der Themen Zertifizierung und Bezahlung. Umgekehrt gibt es für Strukturen mit einem hohen Maß an gegenseitigem Vertrauen, also zum Beispiel innerhalb von Unternehmen oder mit wenigen beteiligten Unternehmen, andere Lösungen.

In Bezug auf die Governance sind vor allem einige grundlegende Fragen zu klären: Welche der beteiligten Parteien soll die Blockchain-Lösung implementieren? Wer gewährleistet die Neutralität der Technik? Soll es designierte Verantwortliche geben, die mehr Macht und Rechte auf sich konzentrieren? Oder sollen Mehrheitsstrukturen entscheiden, mit entsprechend höherem Aufwand?

Da sich die Beteiligten entlang der Lieferkette nicht vertrauen – was ja eine Voraussetzung für die sinnvolle Anwendung von Blockchain-Lösungen ist – können diese und ähnliche Fragen zur Herausforderung werden. Als Lösung bietet sich die Einrichtung eines Konsortiums an, das demokratisch entscheidet.

Technologische Herausforderungen

Hinter dem Sammelbegriff der Blockchain-Technologie verbergen sich eine Vielzahl unterschiedlicher Ausprägungsmöglichkeiten. Dazu gehören unter anderem der Grad der Datenverteilung, der Konsensmechanismus oder der Umfang der Datenhaltung. Je nachdem, wie diese Kriterien festgelegt werden, haben sie weitreichende Konsequenzen, etwa auf die Praktikabilität der Lösung oder die damit verbundenen Kosten. Hier müssen folgende Themen durchdacht und geklärt werden:

  • Skalierbarkeit: Die Zahl der Knoten entscheidet über die Effizienz der Blockchain, denn je mehr Knoten, desto höher ist der Rechenaufwand. In Abhängigkeit des gewählten Konsensverfahrens können unter Umständen große zeitliche Verzögerungen und Kosten bis zur Aufnahme einer Transaktion entstehen. Hierbei spielt auch die Entscheidung zwischen einer privaten und öffentlichen Blockchain eine große Rolle. Beide bringen Einschränkungen mit, die es anwendungsfallabhängig abzuwägen gilt.
  • Datenmenge: Die Menge an Daten, die in der Blockchain selbst liegen kann, ist beschränkt, da sonst wegen der vielfachen Datenhaltung der Ressourcenverbrauch ins Unermessliche steigt. Eine Lösung dafür ist es, auf der Blockchain nur Signaturen von Dokumenten oder Dateien einschließlich der Zugriffsrechte und des Ablageorts zu speichern. Damit besteht ein sicherer Verweis auf jedes Dokument, die Speicherung erfolgt allerdings losgelöst davon zentral in der Cloud oder dezentral beim Unternehmen.
  • DSGVO-Konformität: Datenschutz ist ein unverzichtbares Kriterium für den Erfolg von Blockchain-Lösungen und muss daher unbedingt von Beginn an mitgedacht werden. Die zentrale Frage ist dabei, ob eine Rückführung von Informationen auf einzelne Nutzer und deren Identität möglich ist. Schon beim Aufsetzen der Struktur muss sichergestellt werden, dass personenbezogene Daten nicht auf der Blockchain gespeichert werden, da sonst ein Löschen nicht mehr möglich ist.

Fazit

Totgesagte leben länger: Im Finanzbereich erlebt das Thema Blockchain bereits einen neuen und nachhaltigen Boom. Doch auch für das industrielle Umfeld hält die Technologie noch einiges an Potenzial bereit. Material-, Informations- und Finanzflüsse sowie verschiedene Akteure lassen sich mit der Blockchain verbinden und so komplexe Ketten und Netzwerke transparent abbilden, automatisch überwachen und steuern. Vor allem im Supply-Chain-Management ergibt sich daraus ein erhebliches Potenzial für Effizienzsteigerung.

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