Smart Contracts im Wertschöpfungsnetzwerk. Chancen und Risiken sowie Vor- und Nachteile

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

1 Einleitung

2 Blockchain und Smart Contracts
2.1 Grundlagen der Blockchain
2.2 Smart Contracts als Anwendung der Blockchain Technologie

3 Nutzung von Smart Contracts im Wertschöpfungsnetzwerk

4 Bausteine von Smart Contracts

5 Zusammenfassung und Ausblick

6 Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Transaktionsprozess in der Blockchain am Beispiel Bitcoin

Abbildung 2: Vergleich der Funktionsweise von herkömmlichen Verträgen zu Smart Contracts

Abbildung 3: Wertschöpfungskette eines Produktes aus dem Agrarsektor

Abbildung 4: Wertschöpfungskette mit Blockchain und MAS Architektur

Abbildung 5: Smart Contract Struktur

Abbildung 6: Einfacher Smart Contract

Abbildung 7: Gegenwärtiges Schichtenmodell eines Smart Contracts

1 Einleitung

„Wenn Technologie und Gesellschaft sich schneller verändern als Unternehmen in der Lage sind, sich daran anzupassen, kommt es wie in der Evolution zum Aussterben“ Karl Heinz Land (Gensheimer 2016). Genanntes Zitat von Herr Land verdeutlicht die Situation von Unternehmen im Zeitalter der Industrie 4.0. Es ist eine unausweichliche Konsequenz der digitalen Transformation das jegliche Prozesse digitalisiert und automatisiert werden.

Vice versa, haben Unternehmen und deren Wertschöpfungsteilnehmer, welche disruptive Technologien der Industrie 4.0 von Anfang an Nutzen einen immensen Vorteil in der Adaption gegenüber konkurrierenden Unternehmen.

Eine derartige Technologie ist beispielsweise die Blockchain und die Implementierung von sogenannten Smart Contracts zur Vertragsabwicklung in globalen Wertschöpfungsketten.

Um das Potential der Technologie im Bereich der Supply Chain zu untersuchen, wurde ein Projektseminar an der Universität Würzburg eingeleitet. Ziel dabei ist die Entwicklung einer kollaborativen Blockchain-Umgebung zum automatisierten Austausch von Daten aus verschiedenen ERP-Systemen in der Praxis. Diese Arbeit soll dabei eine Einführung in das Themengebiet der Smart Contracts geben, deren mögliche Nutzung im Wertschöpfungsnetzwerk sowie deren Bausteine vorstellen.

2 Blockchain und Smart Contracts

Zu Beginn dieser Arbeit werden kurz die Grundlagen der Blockchain Technologie erläutert. Für eine tiefergreifende Einführung in das Thema Blockchain kann die Einführungsarbeit von Niclas Voigt genutzt werden. Weiterhin wird in diesem Kapitel der Grundbaustein für die weitere Abhandlung über den Anwendungsfall von Smart Contracts in der Blockchain Infrastruktur gelegt.

2.1 Grundlagen der Blockchain

Die Blockchain ist vergleichbar mit einer verteilten Datenbank in einem Peer to Peer Netzwerk, bei welchem zusätzlich die Transaktionen über ein Netzwerk aus mehreren Teilnehmern ohne zentrale Steuerungskomponente verifiziert und persistent aufgezeichnet werden.

Bei dem genutzten Netzwerk Blockchain wird zwischen einer Public Blockchain, einer Private Blockchain und Hybridlösungen unterschieden. Weiterhin wird der Verifikationsprozess zur Bestätigung von Transaktionen differenziert. Die bekanntesten Konsensmechanismen sind das Proof of Work und das Proof of Stake Verfahren. Jede Form bietet unterschiedliche Vor- bzw.

Nachteile, deshalb gilt es je nach Anwendungsfall zu analysieren, welcher Algorithmus am besten geeignet ist.

Der Transaktionsprozess ist in Abbildung 1 am Beispiel der Bitcoin Blockchain abgebildet. Wie zu erkennen ist, gibt es vier relevante Schritte im Transaktionsprozess: Transaktionsdefinition, Transaktionsverifikation, Block-Validierung und Blockchain Update.

2.2 Smart Contracts als Anwendung der Blockchain Technologie

Die Blockchain bietet erstmalig eine mögliche technologische Realisierung von sogenannten Smart Contracts. Dies sind intelligente Verträge, welche vereinbarte Konditionen in einer Transaktion bei definierten Voraussetzungen bzw. Ereignissen umsetzen. Die Abwicklung läuft dabei vollautomatisch ab (Bahrenberg 2018). Das Konzept einer Implementierung von vertraglichen Konditionen in einem computerbasierten Transaktionsprotokoll wurde bereits 1997 von Nick Szabo formuliert (Wright und Filippi 2015).

Durch die Blockchain Technologie werden nun wichtige Voraussetzungen für einen funktionsfähigen Smart Contract erfüllt. Erstens bietet die Blockchain mit ihrem Verifikations­und Transaktionsprozess eine inkonsistent freie Speicherung von Daten. Außerdem stellt die grundlegende Struktur sicher das Daten und Transaktionen revisionssicher gespeichert werden (Schulte und Prinz 2017: 19).

In Abbildung 2 lassen sich signifikante Unterschiede im Vergleich zu herkömmlichen Verträgen erkennen. Auffallend ist das jegliche intermediäre Partei wie beispielsweise Rechtsanwälte zwischen den zwei Vertragsparteien wegfallen. Dadurch ist auch kein Eingriff in die Vertragsausführung durch Dritte möglich. Weiterhin wird der Vertrag in Echtzeit, also beim Eintritt des Ereignisses ausgeführt. Bei herkömmlichen Verträgen nur verzögert (Schlatt et al. 2016: 29).

3 Nutzung von Smart Contracts im Wertschöpfungsnetzwerk

Die Nutzung von Blockchain und Smart Contracts bietet dem Unternehmen eine Reihe von Vorteile wie beispielsweise mehr Sicherheit, Steigerung der Effektivität, Automatisierung von Prozessen und Senkung von Verwaltungskosten (Wiedemann 2017). Vor allem im Bereich der Supply Chain sind große Potentiale für die Verbesserung von Sicherheit und Performance zu erkennen.

Ein wichtiger Bestandteil von funktionierenden Smart Contracts in der Supply-Chain sind sogenannte Blockchain Oracles, welche Ereignisse verifizieren und Informationen an die Blockchain senden. Wichtig sind diese daher, da Smart Contracts nicht validieren können, ob eine Bedingung erfüllt ist oder nicht, sondern nur den Zustand bei einem vordefinierten Wert ändern und dementsprechend einen Algorithmus ausführen. Oracles machen somit Informationen außerhalb der Blockchain für das System nutzbar (Schiller 2018a). Diese müssen somit als Schnittstelle und Übersetzer zwischen ERP Transaktionsdaten und dem Smart Contract entwickelt werden.

In Abbildung 3 ist das Modell einer linearen Wertschöpfungskette an einem vereinfachten Beispiel eines landwirtschaftlichen Produktes demonstriert. Dabei befindet sich auf der linken Seite ein aktuelles Modell der Wertschöpfungsarchitektur und auf der rechten Seite dieselbe Wertschöpfungskette mit Implementierung einer Blockchain.

Im aktuellen Modell wird zwischen drei Stufen in der Kette unterschieden. Die erste Stufe beinhaltet den Produzenten und den Import. Diese senden Daten an eine Mittelschicht, wozu der Export, der Verarbeiter und der Großhändler zählen. Zu der letzten Stufe im Wertschöpfungsprozess dieses Produktes gehören anschließend die Einzelhändler und die Gastronomie. Problematisch an diesem Prozess ist einerseits das die Informationen des Produktes zentral in jedem Element der Kette unabhängig gespeichert und bearbeitet werden (Casado-Vara et al. 2018: 395f).

Der operative Austausch der Daten ist dementsprechend desynchronisiert, ineffizient und kostenaufwändig, auch bei einer Prozessverarbeitung in Form von integrierter Unternehmenssoftware. Ein weiterer wichtige Wertreiber, den es beim herkömmlichen Prozess zu verbessern gilt ist die Lieferung der richtigen Informationen zur richtigen Zeit an den richtigen Wertschöpfungspartner für optimale Entscheidung im Wertschöpfungsprozess eines Produktes (Korpela et al. 2017: 4182f).

Im Vergleich dazu bietet eine implementierte, dezentrale Blockchain für alle Teilnehmer die Bereitstellung gleicher Information in Echtzeit. Dabei können Lese- und Schreibzugriffe so geregelt werden, dass jeder Knoten Transaktionsdaten speichern und benötigte Informationen über aktuelle Operationen lesen kann (Casado-Vara et al. 2018: 395).

Der nächste Schritt ist im Folgenden eine Implementierung von Smart Contracts und einem Multi-Agenten System (MAS) in das Wertschöpfungsnetzwerk. Dies ist in Abbildung 4 dargestellt. Ein MAS System ist dabei ein auf KI-gestütztes, computergesteuertes Gebilde, welches Prozesse steuert und koordiniert¹ (Bih-Ru et al. 2005).

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¹ Weiterführende Informationen im Bereich Multi-Agenten System für Enterprise Software findet der Leser in angegebener Quelle