Um im internationalen Vergleich bestehen und den Weg der zunehmenden Vernetzung und Digitalisierung weiter beschreiten zu können, benötigt die Industrie ein Internet mit kognitiven Fähigkeiten und sicheren vernetzten Datenräumen. Auf der Hannover Messe 2019 präsentiert der Fraunhofer Cluster of Excellence »Cognitive Internet Technologies« CCIT diese Schüsseltechnologien anhand eines Beispiels aus der Logistik: Die lückenlose vertrauenswürdige Warenverfolgung mit kognitiver Sensorik und Blockchain-Technologie.

Die Logistik ist ein neuralgischer Punkt in der industriellen Wertschöpfungskette. Nur der reibungslose und fehlerfreie Transport von Gütern sichert eine unterbrechungsfreie Produktion. Insbesondere der Transport von sensiblen Produkten wie Glas, Lebensmitteln, Gefahrengut oder empfindlicher Elektronikteile erfordert – zumal bei kleinen Stückzahlen oder hohen gesetzlichen Auflagen – besondere Absicherungs- und Dokumentationsmaßnahmen. Wesentlich ist hier das kontinuierliche Erfassen sowie das sichere Teilen und Speichern von Daten während des gesamten Prozesses. Insofern ist die Logistik ein Modellfall für die vernetzte Produktion in der Industrie 4.0.

Smart Secure Data statt Big Data – Komplexität beherrschbar machen

Temperatur, Lagerung, Position und Bewegungsmuster – moderne Sensorik kann eine Vielzahl von Daten über den Zustand von empfindlichem Transportgut erfassen. Die Menge der anfallenden Daten sowie deren Aggregation und Auswertung bergen jedoch eine immense Komplexität. Um sie beherrschbar zu machen, hat der CCIT den »Cognitive Sensor Connector« entwickelt: Als Edge Device verarbeitet er die anfallenden Rohdaten lokal vor. Damit reduziert sich nicht allein das Volumen der zu übertragenden Daten. Sie werden vielmehr bereits am Ort ihrer Erhebung zu Smart Data veredelt, also verarbeitet, analysiert und aggregiert. Die Verarbeitung erfolgt manipulationsgeschützt in speziell isolierten, abgesicherten Applikationen auf dem Connector, die unterschiedliche Funktionen ausführen. Alle Sensoren kommunizieren über verschlüsselte, authentifizierte und integritätsgestützte Funkverbindungen mit dem Connector. Verlassen die Daten den Connector, um Informationen über den Zustand der Ladung an die beteiligten Akteure zu übermitteln, unterliegen sie einer strengen Datenfluss- und Datennutzungskontrolle, die eindeutig regelt, wer welche Daten wie lange, wo und zu welchem Zweck nutzen darf. Die Vertrauenswürdigkeit der Sensordaten kann dabei stets überprüft werden.

Treten Anomalien im Logistikprozess auf, werden diese in Echtzeit erkannt und nur an die sie betreffenden Stakeholder weitergeleitet. Der Fahrer eines LKWs kann so beispielsweise rechtzeitig einen Hinweis bekommen, wenn Transportgut auf einer schadhaften Straße zu großen Erschütterungen ausgesetzt ist. Hersteller und Empfänger können den Zustand der Ware im Blick behalten. Im Schadensfall sind Informationen über zu hohe Normabweichungen und über die Stelle, an der sie im Transportverlauf auftreten, von großer Bedeutung für den Versicherer.

Blockchain-Technologien datenökonomisch und datenschutzkonform nutzen

Durch das Ablegen der erhobenen Daten in einer »Trackchain«, einer sicheren, den Datenschutz bewahrenden Blockchain, können Liefer- und Produktionsketten über Länder- und Firmengrenzen nachverfolgt und in einer nachvollziehbaren (Compliance-) Historie festgehalten werden. Durch den Einsatz fortgeschrittener kryptografischer Ansätze wie »Attribute-Based Encryption« wird dabei sichergestellt, dass nur diejenigen Parteien Zugriff auf eine Information erhalten, die auch über die entsprechende Berechtigung verfügen. Die Trackchain schafft die Voraussetzung dafür, dass Daten nach definierten Regeln zwischen dem Absender und dem Empfänger einer Ware, zwischen Fahrer und Sicherheitspersonal, zwischen Logistikunternehmen und Versicherung bedenkenlos und datenschutzkonform geteilt und weiterverarbeitet werden können.

Neue Wertschöpfungsketten durch souveränen Datenaustausch

Die Möglichkeit, Echtzeitinformationen kontrolliert, also datensouverän und sicher zu teilen, ist die Voraussetzung für neue Geschäftsmodelle und zukunftsfähige neue Wertschöpfungsketten. Garantierte Sicherheit und Datenschutz bedeuten dabei einen Wettbewerbsvorteil. Eine vertrauenswürdige, verteilte Infrastruktur für den unternehmensübergreifenden Datenaustausch ist der »International Data Space«. Er ermöglicht es, die Kontrolle über die eigenen Daten zu behalten, und diese in einem vertrauenswürdigen, gesicherten, dezentral verwalteten Datenraum wirtschaftlich und kooperativ zu nutzen.

Den digitalen Wandel gemeinsam gestalten

Der CCIT bietet eine einfache Schnittstelle als Zugang zur gebündelten Technologiekompetenz von insgesamt dreizehn Fraunhofer-Instituten. Die Komplexität, die durch Digitalisierung und Vernetzung von Unternehmen deutlich zunimmt, wird beherrschbarer, und der digitale Strukturwandel in Unternehmen kann nachhaltig, sicher und effizient gestaltet werden. Drei weitere Exponate geben einen weiteren Einblick in den aktuellen Stand der Forschung. Auf der Hannover Messe 2019 bietet der CCIT auch ein umfangreiches Beratungsangebot, um Unternehmen zu befähigen, ihre Produkte, Prozesse und Dienstleistungen zu verbessern und auf dieser Grundlage neue Geschäftsmodelle zu entwickeln. Das Spektrum erstreckt sich dabei von der Analyse von bereits umgesetzten Teilansätzen und Prozessen bis hin zur Planung einer zukunftsfähigen Unternehmensstrategie und der agilen kooperativen Technologieentwicklung nach aktuellem Stand der Forschung.