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Ressourcenbereitstellung in einem Produktionsnetzwerk<\/h2>\n\n
F\u00fcr eine unternehmens\u00fcbergreifende Nutzung der Fertigungskapazit\u00e4ten, m\u00fcssen Produkt- und Auftragsdaten in einem zugriffssicheren Austausch abgebildet werden, um neue Nutzenpotenziale zu erschlie\u00dfen. Da das Auslagern von Produktionsauftr\u00e4gen in der Regel mit erheblichem, organisatorischem Aufwand verbunden ist, sind Unternehmen oft gezwungen, mehr Produktionskapazit\u00e4ten aufzubauen, als tats\u00e4chlich zur Einhaltung der erforderlichen Liefertermine ben\u00f6tigt werden. Infolgedessen werden Produktionsanlagen oft ineffizient genutzt [11].<\/p>\n\n
Eine L\u00f6sung f\u00fcr den sicheren Datenaustausch stellt die Blockchain-Technologie dar. Die Blockchain (BC) ist eine neue Technologie, die es allen Mitgliedern eines Netzwerks erm\u00f6glicht, Transaktionen dezentral, manipulationssicher und transparent abzuwickeln. Um den Aspekt der Dezentralisierung zu verfolgen, speichert die BC eine Reihe von Datens\u00e4tzen (Bl\u00f6cken) \u00fcber eine Verkettung (Hash-Werte) auf seinen Vorg\u00e4nger- oder Nachfolgerdatensatz [12]. Diese sogenannten \u201eHash\u201c-S\u00e4tze bilden die Verbindung zwischen den Bl\u00f6cken, also die Kette (Chain). In vielen Marktbereichen gilt die Blockchain als Schl\u00fcsseltechnologie f\u00fcr zuk\u00fcnftige Entwicklungen [13].<\/p>\n\n
Neben der reinen Speicherung von Transaktionen, wie sie z. B. im bekannten Bitcoin-Netzwerk vorkommen, bieten viele andere BC-Plattformen wie Ethereum oder Hyperledger die Speicherung und Ausf\u00fchrung von sogenannten Smart Contracts (SC) an. Diese SC sind dezentral gespeicherte Computerprogramme, die rechtliche Vertr\u00e4ge abbilden und deren Einhaltung \u00fcberpr\u00fcfen k\u00f6nnen. Aufgrund der Gestaltung des Vertrages als Code, erlaubt dieser im Gegensatz zu traditionellen Vertr\u00e4gen keinen Interpretationsspielraum.<\/p>\n\n
Zun\u00e4chst wird der SC in der BC abgespeichert und erh\u00e4lt f\u00fcr die Identifizierung eine eindeutige Adresse, welche f\u00fcr die nachfolgenden Transaktionsaufrufe ben\u00f6tigt wird. Damit ist es m\u00f6glich den SC mit einer Transaktion aufzurufen und in der BC auszuf\u00fchren. Je nach Typ und verwendeter Plattform kann der SC-Code und die Transaktionen \u00f6ffentlich eingesehen werden. SC bringen aufgrund der automatisierten Abwicklung zudem eine Anzahl von Vorteilen mit sich. Da die Notwendigkeit von menschlichen Interaktionen bei der Pr\u00fcfung der entstehenden Ereignisse entf\u00e4llt, entsteht eine Kosten- und Zeitreduzierung, wodurch eine erh\u00f6hte Geschwindigkeit, Pr\u00e4zision, Effizienz und Transparenz resultieren [14].<\/p>\n\n
Im Gegensatz zu traditionellen Ans\u00e4tzen der Automatisierung innerhalb einzelner Unternehmen, erfolgt die Durchf\u00fchrung des SC und die entsprechende Einhaltung der vertraglichen Bedingungen nicht zentralisiert, sondern innerhalb der BC. Damit werden die wesentlichen vorteilhaften Eigenschaften der BC wie die Dezentralisierung und Manipulationssicherheit auch auf die SCs \u00fcbertragen, womit das Vertrauen der Nutzer aufgebaut werden kann.<\/p>\n\n
Dadurch ergeben sich f\u00fcr produzierende Unternehmen neue Perspektiven und Anwendungen, da kritische Daten wie Konstruktionszeichnungen oder Auftr\u00e4ge \u00fcber Unternehmensgrenzen hinweg sicher \u00fcbertragen werden k\u00f6nnen. Im Falle der Beziehung zwischen produzierenden Unternehmen und Kunden, k\u00f6nnen diese untereinander ohne Zwischenh\u00e4ndler verbunden werden. Die daf\u00fcr notwendigen Daten werden manipulationssicher und transparent im SC gespeichert. Diese Daten enthalten auf der Kundenseite die Adressdaten, die Auftragsdaten und auf der Produzentenseite die Adressdaten und Kapazit\u00e4tsbeschreibungen. Damit kann der Kapazit\u00e4tsnutzer einerseits eine geeignete Produktionskapazit\u00e4t ermitteln und der Produzent andererseits Kundenauftr\u00e4ge finden, um die Auslastung einer Produktionskapazit\u00e4t zu erh\u00f6hen.<\/p>\n\n
F\u00fcr das Abspeichern von gro\u00dfen Dateien, wie Konstruktionszeichnungen, kann ein Cloud- oder Distributed-Datenspeicher mit einer asymmetrischen Verschl\u00fcsselung verwendet werden [15]. Hierbei wird lediglich der Pfad zu der jeweiligen Datei im SC abgespeichert. Nur der Kapazit\u00e4tsanbieter kann anschlie\u00dfend die Datei mittels seines eigenen privaten Schl\u00fcssels \u00f6ffnen. Dadurch k\u00f6nnen die AM-Fertigungsressourcen mit einer sicheren Produkt- und Auftragsdaten\u00fcbertragung in einem public oder permissioned BC basierten Produktionsnetzwerk verwendet werden (Bild 2).<\/p>\n\n Mit der public BC k\u00f6nnen Kunden ihre Produktionsbedarfe einer offenen Gemeinschaft von Produzenten anbieten, ohne dass ein Mittelsmann in Form einer Plattform ben\u00f6tigt wird. Infolgedessen verlieren die Mittelsm\u00e4nner die Datenhoheit \u00fcber Hersteller und Nutzer, was den Aufbau neuer Gesch\u00e4ftskontakte zwischen Kunden und Produzenten erm\u00f6glicht. Allerdings m\u00fcssen die resultierenden Kosten f\u00fcr die Aufrufe der Smart Contracts einer public BC ber\u00fccksichtigt werden. Im Gegensatz zur public BC erm\u00f6glicht die permissioned BC, die Genehmigung zur Teilnahme nur durch bereits vorhandene Teilnehmer.<\/p>\n\n Vorteilhaft ist zudem, dass keine Transaktionsgeb\u00fchren anfallen und die Einsicht in die Transaktionen der Teilnehmer reguliert ist. Dadurch k\u00f6nnen alle Fertigungsauftr\u00e4ge ohne Folgekosten abgewickelt werden, jedoch mit den Vorteilen der Verwendung der BC, da alle Parteien eine gemeinsame dezentrale Datenbank f\u00fcr die Zusammenarbeit nutzen. Zusammenfassend l\u00e4sst sich damit sagen, dass die public BC verwendet werden kann, um neue Gesch\u00e4ftsbeziehungen zwischen Kunden und Produzenten aufzubauen und mit einer private oder permissioned BC die bestehenden oder aufgebauten Gesch\u00e4ftsbeziehungen abgewickelt werden k\u00f6nnen.<\/p>\n\n Dem ungeachtet muss ein besonderer Schwerpunkt auf der Entwicklung der SCs liegen. Insbesondere bei fehlerhaften Programmierungen k\u00f6nnen Sicherheitsl\u00fccken entstehen, die einen funktionellen oder finanziellen Schaden aufgrund eines Angriffs, zur Folge h\u00e4tten. Um die Datensicherheit daher sowohl von Kunden als auch von Anbietern zu gew\u00e4hrleisten, sind Mechanismen zur \u00dcberpr\u00fcfung einer korrekten Funktionsweise von Smart Contracts erforderlich.<\/p>\n\n Bei der Verwendung von SCs entstehen unter anderem Anwendungsf\u00e4lle, bei denen auf externe Daten zugegriffen werden muss. Diese werden als Orakel bezeichnet und erm\u00f6glichen die Bereitstellung von Daten aus der realen Welt. Infolgedessen bilden Orakel damit einen unabh\u00e4ngigen Akteur, der nur Daten oder Zust\u00e4nde bereitstellt jedoch selbst nicht von dem SC betroffen ist. Folglich verbessern Orakel die Integration der SC in die reale Welt, erzeugen aber auch auf der anderen Seite eine h\u00f6here Komplexit\u00e4t, da Authentifizierung, Sicherheit und Vertrauen in die Orakel gew\u00e4hrleistet werden m\u00fcssen [16].<\/p>\n\n Innerhalb eines AM-Produktionsnetzwerkes k\u00f6nnte ein Versanddienst beispielsweise mit einem \u00f6ffentlich zug\u00e4nglichen Trackingdienst die Rolle eines Orakels \u00fcbernehmen. Hierbei werden im SC Konditionen, im Falle eines Lieferverzugs oder einer Bonuszahlung, festgelegt. Die \u00dcberpr\u00fcfung und die Zahlung k\u00f6nnen demnach automatisiert im SC abgewickelt werden. Infolgedessen stellt die vertragliche Kondition fest, ob ein Ereignis vorliegt und kann eine Zahlung an den Konsumenten oder Produzenten voll automatisiert ausl\u00f6sen, ohne dass der betroffene Akteur einen Nachweis erbringen muss.<\/p>\n\n Ein weiterer Anwendungsfall innerhalb des Bereichs Versand, ist die Durchf\u00fchrung von Transportversicherungen mittels des SC. In diesem Fall k\u00f6nnen Akteure vorab festlegen, zu welche Konditionen und welcher Umfang von den Transportrisiken getragen werden, womit im Schadensfall eine Zahlung automatisiert durchgef\u00fchrt werden kann. Mittels des Einsatzes von Orakeln im SC kann die Kommunikation zwischen beteiligten Akteuren beschleunigt und den Risikotransfer damit erleichtert werden. Im Ergebnis entf\u00e4llt eine manuelle Bearbeitung durch Personal und der Vertrag kann, wie von beiden Seiten urspr\u00fcnglich festgelegt, durchgef\u00fchrt werden.<\/p>\n\n Demungeachtet kann bei der Verwendung von Orakeln innerhalb von SCs das sogenannte \u201eOrakel-Problem\u201c entstehen. Dieses besteht darin, dass die Orakel als 3. Partei fungieren und somit der Ablauf der SC von den wahrheitsgetreuen Angaben des Orakels abh\u00e4ngig ist. Dies hat zur Folge, dass durch die Abh\u00e4ngigkeit der Orakel eine Aushebelung der Sicherheitsmechanismen der SC und BC stattfindet. Folglich erfordert der Einsatz von Orakeln ein hohes Ma\u00df an Vertrauen, Zuverl\u00e4ssigkeit und Sicherheit, damit die Daten wahrheitsgetreu und p\u00fcnktlich gemeldet und gegen Manipulation gesichert werden k\u00f6nnen. Ein weiterer kritischer Aspekt der SCs, stellt die rechtliche Vereinbarkeit eines SC mit den geltenden Rechtsgrunds\u00e4tzen dar.<\/p>\n\n Da SCs in der Regel keine Vertr\u00e4ge im eigentlichen Rechtssinne darstellen, weil die Nutzer im Zweifelsfall nicht mit der technischen Funktionsweise vertraut sind und die Programmcodes im Detail nicht kennen, kann das geltende Rechtsverst\u00e4ndnis \u00fcber das Zustandekommen von Vertr\u00e4gen, deren Ausf\u00fchrung und Interpretation, als zweifelhaft angesehen werden. Folglich werden die erforderlichen Willenserkl\u00e4rungen nicht, durch den wechselseitigen Austausch eines Vertrags gerichtet, vergeben, sondern beruhen auf einem niedergelegten Softwarecode.<\/p>\n\n Insbesondere das Recht von Anfechtung und R\u00fccktritt, sind auf der BC-Basis nur schwer darstellbar [17]. Auch die Gew\u00e4hrung von Besitz und Eigentum mittels Blockchain und der Einsatz von Kryptow\u00e4hrungen als Zahlungsmittel kann im Zusammenhang mit den geltenden Rechtsgrunds\u00e4tzen als fraglich betrachtet werden [18]. Aktuell entspricht die SC in Deutschland einer software-gesch\u00fctzen Umsetzung eines traditionellen Vertrags und ist daher ohne jegliche Rechtswirkung anzusehen [17]. Dementsprechend m\u00fcssen die rechtlichen Beziehungen der Akteure weiterhin durch herk\u00f6mmliche Vertr\u00e4ge abgesichert werden. Um die offenen Diskussionspunkte, wie und in welcher Form die Technologie bestehendes Recht abbildet, zu analysieren, muss zun\u00e4chst eine intensive Zusammenarbeit von Juristen und Informatikern stattfinden [19].<\/p>\n\n Wie in vorliegenden Ausf\u00fchrungen gezeigt wurde, ist die L\u00f6sung der technologischen Aufgaben von additiven Fertigungsverfahren nicht ausreichend, um dieser attraktiven Technologie auch in der Praxis eine gro\u00dfe Verbreitung zu erm\u00f6glichen. Wenn die Anforderungen an die Fertigungsqualit\u00e4t hoch sind, sind auch die Investitionen in die Produktionsanlagen entsprechend hoch. Wenn dies nicht mit einer entsprechenden eigenen Auslastung einhergeht, rechnen sich solche Anlagen nur, wenn zus\u00e4tzliche Auftr\u00e4ge von Kunden die Auslastung verbessern. Da von einer steigenden Nachfrage nach Druckkapazit\u00e4t auszugehen ist, ist es notwendig Nachfragenden und Anbietern sichere M\u00f6glichkeiten zur Zusammenarbeit anzubieten.<\/p>\n\n Dies zeigt, dass die Nutzung additiver Fertigungsverfahren auch eine wichtige IT-technische Dimension hat, die administrativer Art ist. Wenn man vom Szenario ausgeht, dass Druckkapazit\u00e4t im Laufe der Zeit weltweit kundennah zur Verf\u00fcgung steht und damit herk\u00f6mmliche Logistikleistungen zwischen Produzent und Kunde durch eine \u00dcbertragung von Modelldaten ersetzt wird, muss diese \u00dcbertragung ausreichend sicher sein. Zum einen um die korrekte Durchf\u00fchrung eines Auftrags sicherzustellen, zum anderen aber auch um eine missbr\u00e4uchliche Nutzung von \u00fcbertragenen Modelldaten zu verhindern. Blockchain und Smart Contracts zeigen einen Weg, wie dies m\u00f6glich ist. Erfolgreich wird dies aber nur sein, wenn es auch gelingt, den Einsatz dieser Technologien so einfach und verst\u00e4ndlich zu machen, dass Kunden und Nachfrager auch bereit sind, sie zu nutzen.<\/p>\n![\"Auftragsbildung](\"https:\/\/industry-science.com\/wp-content\/uploads\/2024\/04\/Gloeckle_IM-19-1_Bild-2-1024x482.jpg\")
Zusammenfassung und Ausblick<\/h2>\n\n
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