Anwendungsmöglichkeiten und Potenziale der Blockchain-Technologie in der Vorserie eines Nutzfahrzeugherstellers


Projektarbeit, 2020

22 Seiten, Note: 1,7


Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1 Einführung
1.1 Problemstellung
1.2 Ziel der Arbeit
1.3 Gang der Untersuchung

2 Distributed-Ledger-Technology, Blockchain und Supply-Chain
2.1 Distributed-Ledger-Technologie
2.2 Blockchain
2.2.1 Entwicklung
2.2.2 Funktionsweise
2.2.3 Hashwert
2.2.4 Sidechain
2.2.5 Smart Contracts
2.3 Supply-Chain
2.3.1 Definition
2.3.2 Vorserie des Nutzfahrzeugherstellers
2.3.3 Herausforderungen

3 Vorhandene Blockchain-Projekte sowie Potenziale in der Vorseriendisposition
3.1 Untersuchung einer Blockchain-Lösung anhand der Vorserie
3.2 TradeLens
3.3 VeChain

4 Kritische Würdigung
4.1 Kritische Einordnung
4.2 Ausblick

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abbildung Seite

Abbildung 1: Einfache Darstellung einer Blockchain

Abbildung 2: Supply-Chain

Abbildung 3: Zusammenwirken Blockchain und Sidechain

Abkürzungsverzeichnis

BTC Bitcoin

DLT Distributed-Ledger-Technologie

SCM Supply-Chain-Management

1 Einführung

1.1 Problemstellung

Der Weg vom Rohmaterial zum Endkunden, der zwischen mehreren Wertschöpfungspartnern verläuft, ist oft intransparent und nur mühsam nachzuvollziehen. Welche Rolle könnten zukünftig Blockchains zur Abbildung der Wertschöpfungskette einnehmen? Wie kann gefälschte Ware identifiziert und nachverfolgt werden? Diese und weitere Fragen stellen das Supply-Chain-Management (SCM) vor Herausforderungen, die nach einer effektiven und sicheren Lösung verlangen.

Im Jahr 2008 wurde unter dem Pseudonym Satoshi Nakamoto das Whitepaper „Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System“ veröffentlicht, das die Technologie der ersten Generation der Blockchain und des Bitcoins beschreibt (BTC) (Nakamoto 2008: 1 ff.).

Der Hype um BTC erweckte das Interesse zahlreicher Programmierer und so dauerte es nicht lange, bis 2014 die zweite Generation, „Ethereum: A Next Generation Smart Contract & Decentralized Application Platform“ von Vitalik Buterin vorgestellt wurde (Buterin 2014: 1 ff.). Die zweite Generation beinhaltete Smart Contracts, die auf der Blockchain gesichert und ausgeführt werden konnten. Das Potenzial der Technologie wurde somit erweitert und erlaubte mehr als die bloße Abbildung des Zahlungssystems BTC.

Bei einer Weitergabe von digitalen Daten werden diese vorwiegend kopiert und nicht wie physische Objekte übertragen. Der Empfänger verfälscht evtl. diese Daten und leitet sie an Dritte weiter. Nun existieren mehrere unterschiedliche Datensätze der ursprünglichen Datei. Wie kann festgestellt werden, welche Daten dem originalen Datensatz entsprechen? Inwieweit hilft hierbei die Blockchain weiter und welche Probleme werden dadurch gelöst? Auf diese Fragen wird in der vorliegenden Hausarbeit eingegangen, indem die Themengebiete Blockchain und Supply-Chain verbunden und Herausforderungen sowie Möglichkeiten eines Nutzfahrzeugherstellers aufzeigt werden.

Industrie 4.0 ist das Stichwort, das noch am Anfang der Entwicklung steht. Da der Digitalisierungsgrad zunimmt und digitalisierte Prozesse vermehrt Anwendung finden, bietet sich vermehrt auch der Einsatz von Blockchains in der Supply-Chain an.

1.2 Ziel der Arbeit

Untersucht werden die potenziellen Einsatzgebiete der Blockchain innerhalb der Supply-Chain, welche Vorteile die Blockchain mitbringt und welche Zusammenhänge existieren. Konkret wird der potenzielle Einsatz in der Vorserie eines Nutzfahrzeugherstellers betrachtet, d.h. die Entwicklung vom Konzept eines Bauteils bis hin zum fertigen Produkt.

Ferner soll der Leser die Grundlagen der Technologie verstehen und den Mehrwert für die Supply-Chain erkennen. Anschließend werden Schwächen und Potenziale der Blockchain aufgezeigt.

1.3 Gang der Untersuchung

Im ersten Schritt werden die Funktionsweisen der Distributed-Ledger-Technologie (DLT), der Blockchain, des Hashwertes, der Sidechain und der Smart Contracts erklärt und es wird erläutert, welche Problemstellungen zur Entwicklung der Blockchain-Technologie geführt haben. Durch dieser Vorgehensweise erhält der Leser ein Grundverständnis, der auf den ersten Blick komplex wirkenden Technik. Damit auch Leser ohne IT-Erfahrung die Technologie verstehen, werden die Themen auf grundlegender Basis erklärt, ohne zu tief in die Materie einzusteigen.

Im zweiten Teil werden sowohl die Supply-Chain und die Vorserie des Nutzfahrzeugherstellers definiert als auch die Lösungen für auftretende Herausforderungen untersucht. Diese Methode wird gewählt, um die Beziehungen zwischen den drei Themengebieten DLT, Blockchain und Supply-Chain zu verdeutlichen.

Darauffolgend werden sowohl bereits vorhandene und zukünftige Einsatzmöglichkeiten der Blockchain in der Supply-Chain als auch ein möglicher Anwendungsfall in der Vorserie beschrieben. Die recherchierten Schwächen und Nachteile, die die Blockchain derzeit kennzeichnen, dürfen dabei jedoch nicht außer Acht gelassen werden.

Blockchain, Supply-Chain, Logistik und Industrie 4.0 waren bei der Recherche und Betrachtung dieses Themengebietes die entscheidenden Schlüsselwörter.

2 Distributed-Ledger-Technology, Blockchain und Supply-Chain

Bereits bei Betrachtung der Begriffe fällt auf, dass beide das Element „chain“ enthalten. Eine Kette ist eine Aneinanderreihung von beweglichen, ineinandergefügten, in Abhängigkeit voneinander verbundenen Gliedern (vgl. Braun 1999: 411). Ein ähnliches Prinzip verfolgt auf digitaler Basis der Aufbau einer Blockchain. Eine Supply-Chain ist gleicherweise eine Verkettung von miteinander verbundenen Organisationseinheiten, die in Abstimmung interagieren müssen. Damit wird bereits ersichtlich, wie diese beiden Themengebiete ineinanderwirken und zusammenspielen könnten.

2.1 Distributed-Ledger-Technologie

Ein Distributed Ledger kennzeichnet eine auf mehrere Standorte und Teilnehmer verteilte Datenbank.

Die in einem Netzwerk befindlichen Rechner werden als Knoten bezeichnet. Die Knoten sind gleichberechtigte unabhängige Datenspeicher, die jederzeit das Netzwerk verlassen können. Ebenso können neue Knoten hinzukommen und sich dem Netzwerk anschließen, indem sie die Daten aus der Gemeinschaft übernehmen.

Die Verwaltung der, in der Blockchain enthaltenen Daten findet nicht bei einer zentrale Einheit statt. Stattdessen schaffen die einzelnen Knoten im System einen Konsens, indem jeder Knoten die Transaktionen verarbeitet und verifiziert. Durch den Angriff oder das Ausschalten eines Knotens entsteht kein Datenverlust, da alle übrig gebliebenen Knoten das identische Datenpaket enthalten. Diese Eigenschaft macht das System sicherer als eine zentrale Datenspeicherung.

Alle Teilnehmer haben die Möglichkeit, die im Hauptbuch gesammelte Historie der Datensätze anzeigen zu lassen, nachzuvollziehen und zu überprüfen. In diesem digitalen System zur Erfassung von Transaktionen werden die empfangenen Daten gleichzeitig an mehreren Orten gespeichert. Insofern ist die Dokumentation von Daten möglich, die anschließend durch niemanden gefälscht, zerstört oder unterdrückt werden können (vgl. Lanquillon 2019: 3).

Die Blockchain und die DLT besitzen gewisse Ähnlichkeiten, jedoch ist die Blockchain nur eine bestimmte Art von Distributed Ledger.

Weitere DLTs sind IOTA (IOTA 2020) und Hashgraph (Hedera 2020), die ebenso Datenpakete auf mehrere Knoten speichern, aber nicht auf der kettenartigen Technik einer Blockchain basieren. Auf die Technologie des Tangels von IOTA sowie die Funktionsweise des Hashgraph wird in dieser Hausarbeit nicht näher eingegangen, da andernfalls der vorgegebene Rahmen überschritten wird.

Im nächsten Abschnitt wird näher auf die Blockchain-Technologie eingegangen.

2.2 Blockchain

2.2.1 Entwicklung

Wie in der Einleitung bereits erwähnt, wurde 2008 in einem Internetforum das Whitepaper „Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System“ (Nakamoto 2008: 1 ff.) von einer unbekannten Person oder Gruppe unter dem Pseudonym Satoshi Nakamoto veröffentlicht. Diese Publikation beschreibt ein verschlüsseltes und dezentrales Zahlungssystem namens Bitcoin. Bis zum heutigen Tag existieren keine Hinweise, wer Satoshi Nakamoto ist.

Mittels der Funktionsweise der Blockchain sollte dieses Zahlungssystem ohne eine traditionelle zentrale Finanzinstitution bzw. ohne einen zentralen Verwaltungsserver funktionieren (vgl. Hinckeldeyn 2019: 1).

In der vorliegenden Arbeit geht es jedoch nicht um den BTC selbst, sondern um die Blockchain-Technologie, für deren Bekanntheit der Bitcoinhype Ende 2017 mitverantwortlich ist. Ungeachtet dessen werden wir knapp die Entwicklung umreißen, damit der Leser ein Grundverständnis für die Blockchain-Tehnologie aufbauen kann, um so die Zusammenhänge zwischen Blockchain und Supply-Chain besser zu verstehen.

Wie Hosp (2018a: 45; Herv. Im Orig. kursiv.) bereits mit einem unkomplizierten Satz erklärte: „Eine Blockchain ist eine vollständige und unveränderliche Transaktions-Historie zu allen Transaktionen einer dezentralen Community, der jeder, der ein Teil davon ist, zustimmt“.

Die Blockchain wurde entwickelt mit dem Ziel, digitale Daten von Person A zu Person B transferieren zu können, ohne eine verwaltende dritte Instanz zu benötigen, die prüft, ob Person A tatsächlich über die Daten verfügt und ob Person B im zweiten Schritt die korrekten, unverfälschten Daten erhält. Die Blockchain fungiert somit als eine dezentrale Datenbank, ohne die Daten schlicht zu kopieren und weiterzuschicken.

Den Versuch, digitales Geld zu programmieren, gab es bereits in der Vergangenheit. Das Problem war jedoch das „Double Spending“. Dies bedeutet, dass digitales Geld kopiert werden könnte wie jede andere digitale Datei. Somit würde die Person doppelt Geld ausgeben, das sie bereits ausgegeben hat. Das Phänomen kann mit einem Foto verglichen werden, das auf Facebook gepostet wird. Dieses Foto könnte beliebig oft kopiert und auf anderen Seiten gepostet werden.

Ein niederländisches Unternehmen namens DigiCash hatte bereits in den 90ern versucht, sich zu etablieren und verschlüsselte Onlinezahlungen zu ermöglichen. DigiCash hatte das Double-Spending-Problem über eine dritte Instanz gelöst, jedoch war daher der Aufwand einer Überweisung zu groß. Außerdem war die Dezentralität dadurch nicht gegeben (vgl. Leischner 1998: 18).

2.2.2 Funktionsweise

Um die Funktionsweise zu veranschulichen, nehmen wir als Beispiel eine Verabredung dreier Freunde via E-Mail. Im Normalfall existiert zwischen den Personen, die miteinander kommunizieren wollen, ein Anbieter, der die E-Mail empfängt und weiterleitet. Das funktioniert problemlos, solange wir dem Anbieter vertrauen können. In unserem Beispiel gibt es keinen Anbieter. Die Daten werden auf der Blockchain übertragen und gespeichert.

Person A verschickt eine identische E-Mail an Person B und Person C mit der Absicht, sich um 12 Uhr in einem Café zu treffen. Nun haben alle drei Teilnehmer dieselbe Information auf Ihrem Rechner und sagen zu. Person A überlegt es sich im Nachhinein jedoch anders und möchte sich erst um 14 Uhr treffen. Dafür müssen sich die Beteiligten aber erneut abstimmen, denn Person A kann die versendete Information nicht im Nachgang ändern und die anderen dadurch glauben lassen, dass ursprünglich ein Treffen um 14 Uhr vereinbart war. Die Personen müssten sich neu organisieren. Würde in diesem Beispiel ein zentraler Server als Speicherort der Daten dienen, könnten diese von dieser Instanz manipuliert und nach eigenem Wunsch angepasst werden. Bei einer dezentralen Organisation, die auf Blockchain-Basis arbeitet, können die eingeflossenen, in einen Block verschlüsselten, dezentralen Informationen nicht mehr nachträglich geändert werden.

Diese Organisation der Daten ist der Kern einer Blockchain. Sie besitzt das Potenzial, das Vertrauensproblem hinsichtlich Transaktionen monetärerer Werte, Vertragsabwicklungen und des Austauschs von Daten zwischen Organisationen zu lösen. Die empfangenen Daten werden kettenartig in einem Verlauf gespeichert und hintereinander gereiht. Dieser Block wird mit einem dazugehörigen einzigartigen Hashwert signiert und damit unverwechselbar gemacht (vgl. Moro 2020: 2).

2.2.3 Hashwert

Jeder Block wird über einen einmaligen aus dem Blockinhalt generierten Hashwert verschlüsselt und enthält zusätzlich zu den im Block enthaltenen Daten auch den Hashwert des vorherigen Blocks (siehe Abb. 1). Der Hashwert ist eine zufällige Aneinanderreihung von Buchstaben und Zahlen mit einer bestimmten Länge, unabhängig davon, welche Informationen im Block enthalten sind. Ein leerer Block hat ebenso einen Hashwert wie ein Block, der mit einer Fülle von Daten ausgestattet ist.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Einfache Darstellung einer Blockchain

Quelle : In Anlehnung an Berentsen, 2017, S.59

Sollte jemand versuchen, im Nachhinein in einem abgespeicherten Block die Daten zu manipulieren, ändert sich somit auch der Hashwert des verfälschten Blocks und macht alle Blöcke, die danach generiert worden sind, ungültig, da wie bereits erwähnt jeder Block den Hashwert des Vorgängerblocks enthält. Der Hashwert wird deshalb auch als der digitaler Fingerabdruck eines Blocks bezeichnet (vgl. Berentsen 2017: 141).

In regelmäßigen Zeitabschnitten wird die Transaktionshistorie aktualisiert, neue Blöcke werden angehängt, von jedem Teilnehmern der Community als korrekt akzeptiert und auf dem Computer abgespeichert. So können alle Teilnehmer jederzeit auf die gespeicherten aktuellen Daten der Transaktionshistorie zurückgreifen und nachverfolgen, welche Informationen neu hinzugekommen sind oder sich bereits darin befunden haben (vgl. Hosp 2018a: 45).

2.2.4 Sidechain

Eine Sidechain ist eine weitere Blockchain, die neben der Haupt-Blockchain (Mainchain) läuft. Organisationseinheiten die nur bestimmte Informationen speichern und abrufen müssen, können dies über die Sidechain-Lösung realisieren, um z. B. den Datenschutz zu bewahren. Nur bestimmte Daten werden von der Sidechain an die Mainchain übermittelt. Ein großer Vorteil ist dementsprechend das Einsparpotenzial der Datenmenge, die nicht auf der Mainchain gespeichert werden muss (vgl. Chowdhury 2019: 22).

2.2.5 Smart Contracts

Nick Szabo, ein US-amerikanischer Informatiker und Jurist legte erstmals im Jahr 1996 die Funktionsweise eines Smart Contracts dar (Szabo 1996: 1 ff). Er beschrieb, wie Parteien durch webbasierte Computerprotokolle Verträge abbilden können. Zu dieser Zeit war die Computerwissenschaft aber noch nicht weit genug fortgeschritten, um die neuen Ideen und Konzepte von Szabo umzusetzen.

Sobald bestimmte Bedingungen erfüllt sind, können Programme über einen Smart Contract vom Netzwerk ohne eine vertrauliche dritte Partei, die dies überwachen und verifizieren muss, geprüft und ausgeführt werden. Alles, was digital eindeutig darstell- und prüfbar ist, lässt sich durch einen Smart Contract automatisieren (vgl. Wilkens 2019: 3-17). So können zum Beispiel finanzielle Transaktionen automatisch und dezentral ausgeführt werden, sobald ein Vertragspartner seine Leistung erbracht hat. Ebenso können mit den IT-basierten Vereinbarungen gesetzliche Regelungen ausgeführt werden.

[...]

Ende der Leseprobe aus 22 Seiten

Details

Titel
Anwendungsmöglichkeiten und Potenziale der Blockchain-Technologie in der Vorserie eines Nutzfahrzeugherstellers
Hochschule
Hamburger Fern-Hochschule
Note
1,7
Autor
Jahr
2020
Seiten
22
Katalognummer
V923258
ISBN (eBook)
9783346249654
ISBN (Buch)
9783346249661
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Blockchain, Logistik, BTC, Supply Chain, ETH, Ethereum, Sidechain, Vorserie, Vorserienlogistik, Wirtschaftsingenieurwesen, Projektarbeit, Distributed Ledger Technologie, DLT, IOTA, VeChain, Smart Contract, Trade Lens, Supply Chain Management, SCM
Arbeit zitieren
Selmir Orman (Autor), 2020, Anwendungsmöglichkeiten und Potenziale der Blockchain-Technologie in der Vorserie eines Nutzfahrzeugherstellers, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/923258

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