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Smart Factory Blockchain für Digital Twins

Autor / Redakteur: Mathias Eiber*, André Mundo* / Clara Hartmann

Digital Twins sind wesentlich für den Aufbau einer Smart Factory. Durch die Umsetzung mit Hilfe der Blockchain-Technologie entsteht eine manipulationssichere Plattform für Transaktionen direkt zwischen Maschinen.

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Für den Aufbau einer Smart Factory sind Digital Twins erforderlich.
Für den Aufbau einer Smart Factory sind Digital Twins erforderlich.
(Bild: gemeinfrei / Pixabay )

Digital Twins machen eine Smart Factory ein Stück konkreter: Die digitalen Repräsentationen von Maschinen, Menschen und Unternehmen agieren als Stellvertreter in digitalen Prozessen. Das senkt Prozesskosten. Dabei ist es wichtig, dass sich die Aktionen eindeutig den Prozessteilnehmern zuordnen lassen. Diese eindeutige Zuordnung schafft gemeinsam mit der manipulationssicheren Identität aller Beteiligten Sicherheit und damit auch Vertrauen in den digitalen Prozess.

Vertrauen herstellen, Automatisierung fördern und damit Prozesskosten senken, das sind alles Vorteile die durch den Einsatz von Blockchain-Technologien entstehen. Der Use Case aus der additiven Fertigung am Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Ilmenau zeigt das Potenzial einer Blockchain-basierten Umsetzung der Digital Twins. Sie agieren auf einer Transaktionsplattform mit den Funktionen der Digitalisierung und ermöglichen damit die vollständige Durchführung maschinenbasierter Geschäftsprozesse.

Vertrauen in digitalisierte Abläufe

Der Use Case ist schnell erklärt: Spezialisierte Mittelständler schließen sich für Großaufträge zusammen, weil einem Unternehmen allein zum Beispiel die Produktionskapazität fehlt, oder weil dort nicht alle Fertigungsschritte abgedeckt werden können. Das passiert derzeit in der Regel in lokalen Netzwerken und mit bereits bekannten Unternehmen. Das Vertrauen zum „Unternehmer nebenan“ ist hier der Schlüssel zum Teilen wesentlicher Assets wie Kundendaten oder Blaupausen – und letztlich auch das Vertrauen des Kunden, dass die Lieferung der gewohnten Qualität entspricht.

Diese Kooperation ist mangels gemeinsamer Technologieplattform noch mit vielen manuellen Schritten verbunden. Das bezahlt ein Unternehmen mit höheren Prozesskosten und einer Beschränkung der möglichen Kooperationspartner. Hier kommt die Blockchain-basierte Transaktionsplattform als neutraler Mittler ins Spiel.

Dort haben alle handelnden Personen und Firmen eine eindeutige digitale Repräsentation, eine sogenannte Dezentrale Identität (DID). Alle Aktivitäten eines Teilnehmers auf der Plattform lassen sich auf seine eindeutige DID zurückführen. Jeder DID können Rechte und Pflichten zugeordnet werden, die eindeutig nachweisbar und verbindlich sind.

Die Maschine selbst ist ebenfalls als Digitaler Zwilling repräsentiert, und kann ebenso eindeutig identifiziert, individuell beauftragt oder gesteuert werden. Auch ihre Aktivitäten werden dokumentiert. Da die Maschine nicht einmal online arbeiten muss, werden Sicherheitsbedenken schnell aus dem Weg geräumt.

Sichere Transaktionsplattform für additive Fertigung

Teilen sich Unternehmen nun die Informationen für einen Auftrag, wie etwa Werkstücke und zugehörige Auftragsdaten, werden die Daten in einem standardisierten Datenformat über die Plattform ausgetauscht. Das Datenformat bietet genügend Individualisierungsraum für Auftragsrohdaten und Prozessschritte. So bekommt eine Maschine im Fertigungsprozess einen Teilauftrag in einem bekannten, standardisierten und bereits einsatzfähigen Datenformat. Auf der Plattform werden nur steuernde Prozessdaten und Auftragsrohdaten verteilt, kreative oder kundenspezifische Daten bleiben beim Auftragnehmer. Gleichzeitig werden alle Schritte sauber dokumentiert.

Diese Dokumentation beginnt bei durchgeführten Wartungs- und Servicearbeiten und kann bis zur Fertigungsdokumentation erstellter Teile gehen. Alle angeschlossenen Maschinen können jetzt virtuell als eine Art Unternehmen in einer sogenannten Smart Factory gesteuert werden. Mit dem gemeinsam gesteuerten Prozess der Fertigung ergibt sich auch die Möglichkeit einer lückenlosen Dokumentation des gefertigten Teils bereits während der Fertigung. Damit verlängert sich die Transparenzkette eines Teiles bis in die Fertigung. Qualitätsmängel könnten so direkt einer Maschine und einem Herstellungsunternehmen zugeordnet werden.

* Mathias Eiber ist Projektverantwortlicher am Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Ilmenau.

* André Mundo ist Bereichsleiter Distributed-Ledger-Technologie bei MaibornWolff.

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