IoT in der Logistik

Blockchain: Wie gelingt eine kostengünstige Datenerhebung?

| Autor / Redakteur: Aurelius Wosylus / Redaktion IoT

Der Einsatz von Blockchains ermöglicht eine präzise Ladungsverfolgung.
Der Einsatz von Blockchains ermöglicht eine präzise Ladungsverfolgung. (www.pixabay.com)

Blockchains sind wegen ihrer hohen Manipulationssicherheit derzeit in aller Munde. Um sie für Tracking & Tracing nutzen zu können, stellt sich aber die Frage: Wie bekomme ich die Daten möglichst kostengünstig in die Blockchain?

Blockchains werden als eine treibende Kraft der digitalen Transformation angesehen. Neben dem extrem sicheren Payment- und Identity-Management sowie Dokumenten- und Informationsaustausch wird der Einsatz von Blockchains auch intensiv in der Warenlogistik diskutiert. Dieser Tracking & Tracing Anwendungsfall ist auch einer der wichtigsten Anwendungsfälle für Blockchains, aber auch der komplexeste, denn er betrifft die gesamte Wertschöpfungskette. Einer der wesentlichen Vorteile einer Blockchain ist hier die Absicherung und volle Transparenz der Informationen vom Hersteller bis zum Endverbraucher. In einer Blockchain sind nämlich alle Einträge und Transaktionen kryptographisch miteinander verkettet. So können einzelne Einträge nicht mehr manipuliert oder gelöscht werden, ohne alle anderen zu zerstören. Zudem wird die Blockchain über viele Orte hinweg gehostet, was die Manipulationssicherheit zusätzlich erhöht. Die Blockchain ersetzt oder ergänzt damit eine singuläre Vertrauensinstanz.

Blockchains für Tracking & Tracing

Es finden sich zahlreiche Anwendungsfälle für solche manipulationssicheren Dokumentationslösungen: In der Arzneimittel- und Lebensmittelindustrie geht es unter anderem darum, den Verbraucher vor verdorbener Ware oder auch Fälschungen zu schützen sowie bei Handelsklassifikationen beispielsweise entsprechende Herstellungsnachweise zu liefern. Bei Geräten, Maschinen und Anlagen will man die Nutzung tracken, um Garantiebedingungen für installierte Produkte nachweislich sicher zu dokumentieren. Bei der Ersatzteilversorgung will man sich vor Grauware schützen und auch im Luxusgütersegment will man Raubkopien bekämpfen. Es spricht also viel für den Einsatz einer Blockchain zur manipulationssicheren Sendungsverfolgung und Rückverfolgung der Supply Chain.

Kosten müssen sinken

Eine wesentliche Hürde, die man bei der Implementierung einer Bockchain überwinden muss, sind jedoch die Kosten. Für jeden Eintrag in eine Bockchain muss die Rechenleistung für die kryptographischen Verfahren bezahlt werden und das Hosting auf mehreren Servern kostet ebenfalls Gebühren. Blockchains eignen sich damit zunächst vor allem für reglementierte Märkte, die eine sichere Dokumentation zwingen fordern oder für besonders teure oder gefährliche Güter, bei denen Tracking & Tracing wünschenswert und eine fälschungssichere Dokumentation wichtig ist. Je kostengünstiger eine Blockchain-Transaktion aber wird, desto mehr kann man sie auch auf preissensitivere und weniger kritische Tracking & Tracing Lösungen anwenden.

IoT-Sensoren in die Blockchain integrieren

Neben den Kosten der Bockchain Technologie an sich spielt im Rahmen der Warenwirtschaft dabei insbesondere die Erfassung und Übermittlung der Daten an die Blockchain eine entscheidende Rolle. Diese Lieferung einzelner Datensätze darf nämlich quasi nichts kosten, wenn Blockchains zum Standard der Dokumentation werden sollen. Und hier kommt man dann letztlich zu der passenden IoT-Sensorik, die es möglichst günstig anzubinden gilt. Bei Blockchains im Tracking & Tracing Bereich wollen Kunden beispielsweise jederzeit wissen, wo das Gut aktuell ist und in welchem Zustand bzw. unter welchen Umgebungsbedingungen es sich befindet. Es werden also Vergleichsweise viele Datensätze über den Zeitverlauf benötigt, wenn man – um nur ein Beispiel zu nennen – sicherstellen will, dass ein LKW oder Container nicht auf der Fahrt zwischen Lieferant und Logistikhub umgeladen wird. Oder wenn auf Verpackungseinheiten der Temperaturverlauf erfasst werden soll, um eine durchgängige Kühlkette zu dokumentieren. So nutzen zum Beispiel  Lieferdienste für Lebensmittel auf der letzten Meile häufig keine Kühlwagen, sondern verwenden stattdessen Trockeneis als Kühlmittel in die Boxen, sodass jedes Gebinde mit zu kühlenden Lebensmitteln einzeln getrackt werden muss.

Kleine Datensätze, großer Nutzen

Alle 15 Minuten beispielsweise Messdaten an die Blockchain zu übermitteln aus tausenden von Boxen erfordert eine extrem kostengünstige IoT-Konnektivität. Welchen Datenpfad kann man aber nehmen und was kostet dieser? Grundsätzlich braucht ein solches Setup keine Gigabit-Datentarife: Eine Nachricht mit Temperaturwert ist nur rund 2 Byte groß. Geolokalisierungsdaten rund 6 Byte. Bei einer Übermittlung alle 15 Minuten ergibt sich daraus für jedes angebundene Gerät ein Datenvolumen von lediglich rund 70 Kilobyte für ein ganzes Jahr. Früher lohnte es sich nicht, über solche Lösungen auch nur nachzudenken: In Zeiten, wo eine SMS noch 10 Cent kostete, hätten sich hieraus jährliche Übertragungskosten von mehr als 3.500 Euro pro Device ergeben (0,1 € x 4 x 24 x 365= 3504,- €) – ein Vielfaches dessen, was die wöchentliche Onlinebestellung von Lebensmitteln kostet. Lieferkostenfrei geht das heute nämlich schon ab rund 50 Euro. Idealerweise liegen die Übertragungskosten deshalb quasi bei Null, denn nur so kann eine engmaschige Datenübermittlung an Blockchains oder sonstige Dokumentationssysteme ohne zu hohen Kostenaufwand installiert werden.

Einfache BWL macht klar, wie es zu den Milliarden Eintragungen in Blockchains kommen kann: Sinken die Kosten, steigt der Absatz. Insbesondere im unteren Preissegment gewinnt der Absatz bei Preissenkung deutlich an Fahrt. (Bildquelle: Sigfox)

Neue Netze für die IoT-Sensoren

Nun gibt es mittlerweile auch Tarife zur M2M Kommunikation über Mobiltelefonie. Doch auch diese muss man verwalten, was bei hunderten oder gar tausenden Behältern sehr aufwendig wird. Außerdem müssten auch die Investitionskosten drastisch sinken, denn 5 Euro für eine SIM-Integration lohnt den Investitionsaufwand nicht – so gern man diese Daten auch in die Blockchain schreiben würde. Der Markt fordert deshalb bezahlbare Lösungen. Die IoT-Anbindung muss also deutlich günstiger werden. Mit innovativen Übertragungs-Netzen, die verschiedene Anbieter im Bereich der neu entstehenden IoT-Anbindung derzeit vorantreiben, nähern wir uns diesem Ziel mit großen Schritten und das ist auch gut so, denn Blockchain-Technologie umfassend im Tracking & Tracing zu nutzen, ist zu allererst eine Frage des Preises.

Hohe Reichweite durch Ultra-Schmalband Netz

Ein kosteneffizientes IoT-Netz ist das Low Power Wide Area Netzwerk Sigfox, das sich weltweit im Ausbau befindet und in Deutschland bis Ende 2018 voraussichtlich rund 85% Netzabdeckung erreichen wird. Ein Modul kostet rund 2 Euro und für Einmalverbindungen wurden bereits Lösungen vorgestellt, die für rund 20 Cent zur Verfügung gestellt werden sollen. Warum ist dieses Netz aber so günstig? Es verwendet nicht das lizenzierte Mobilfunknetz, sondern das weltweit lizenzfreie Ultra-Schmalband – in Deutschland liegt das im Frequenzbereich zwischen 868,13 und 869,525 MHz. Insofern mussten die weltweiten Betreiber dieses Netzes keine Lizenzen ersteigern. Das Netz selbst benötigt auch nicht so viele Basisstationen, wie Mobilfunknetze. Die Zellen erreichen in Städten eine Reichweite von 3-5 Kilometern, auch durch Wände hindurch und bis in den tiefsten Keller. Über Land steigt die Reichweite auf rund 30 bis 50 Kilometer. Über See hat man schon tausend Kilometer und mehr gemessen, sodass man bei entsprechendem Netzausbau über Satellitentechnik zukünftig wahrscheinlich auch Offshore-Kühlcontainer live tracken kann. Eutelsat will dies auf jeden Fall evaluieren und hat deshalb eigens einen erdnahen Orbit-Satelliten mit dieser Technik bestückt, der in 500 bis 600 km Höhe seine Bahnen ziehen wird.

Kostengünstiger Betrieb

Zudem ist auch die Verbindung zu den Basisstationen weniger komplex, da es keinen Handshake gibt und gesendete Daten ähnlich wie ein Radioteleskop empfangen werden. Dadurch fallen auch die Anforderungen für die smarten Sensoren entsprechend niedriger aus. Mit zunehmendem Ausbau des Netzes werden die Kosten noch weiter sinken. Verbindungsentgelte muss der Anwender zudem nicht beim Netzbetreiber bezahlen. Er zahlt vielmehr den Preis für sein Device und die Bereitstellung der Cloud App. Lediglich der Devicehersteller bezahlt die Kosten für das Datenvolumen bereits beim Kauf der ID des Devices. Alles kann also auf einen schlanken, kostengünstigen Betrieb solcher Services ausgelegt werden.

Preissegmente der Remote-Anbindungen von IoT-Devices an Blockchain Clients: Mit sinkenden Preisen pro Trackerlogik, sind immer breitere Applikationsfelder möglich. (Bildquelle: Sigfox)

Auch Einmalverbindungen für Gebinde

Logistik- und Gebindeanbieter arbeiten derzeit intensiv daran, ihre Mehrweg-Paletten, -Boxen und -Ladungsträger mit dieser Technologie auszurüsten, was ein viel feingliedrigeres Trackings & Tracing ermöglicht. Man kann es auch Tracking & Tracing 2.0 nennen. Dabei wird es aber nicht bleiben.

Sogar Tracking & Tracing 3.0 ist im Kommen: Es wird nämlich in Kürze eine Logik verfügbar, die einzig beim Öffnen eines Gebindes eine Meldung absetzen kann. Also Einmalverbindungen zur Blockchain für Einwegdevices wie beispielsweise Umverpackungen. Und diese Verbindungslogik zum Netz soll dann nur noch rund 20 Cent kosten. Das Netz kann deshalb den Einsatz von Blockchains beschleunigen, da die Sendungsverfolgung extrem günstig und sicher wird.

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