{"id":93587,"date":"2019-08-15T12:00:00","date_gmt":"2019-08-15T12:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/industry-science.com\/?post_type=article&p=93587"},"modified":"2024-04-16T16:32:11","modified_gmt":"2024-04-16T14:32:11","slug":"the-use-of-blockchain-technology-to-optimize-product-recalls-transparent-situational-cost-efficient","status":"publish","type":"article","link":"https:\/\/industry-science.com\/en\/articles\/the-use-of-blockchain-technology-to-optimize-product-recalls-transparent-situational-cost-efficient\/","title":{"rendered":"The Use of Blockchain Technology to Optimize Product Recalls"},"content":{"rendered":"\n

Eine Blockchain versteht sich als dezentrales System, welches Daten transaktionsorientiert speichert und \u00fcber seinen Aufbau Manipulationen nahezu unm\u00f6glich macht. Kopien der Kerninhalte (das Hauptbuch, engl.: Ledger) liegen verteilt bei jedem (vollst\u00e4ndigen) Teilnehmer des Netzwerks. Abgelegte Transaktionen k\u00f6nnen vielf\u00e4ltig sein und dokumentieren \u00dcbertragungen von Eigentum, Finanzstr\u00f6me, Standortdaten, weitere diverse Sensordaten (Temperatur, Feuchtigkeit, Ersch\u00fctterungen etc.) oder eine Kombination dieser. Die G\u00fcltigkeit einer Transaktion wird mithilfe eines Konsensalgorithmus \u00fcberpr\u00fcft, mit dem die Wahrscheinlichkeit einer ung\u00fcltigen Transaktion minimiert wird.<\/p>\n\n

Blockchain: Grundlagen<\/h2>\n\n

Die BC erlaubt eine dezentrale Speicherung von Transaktionen in den verteilten Hauptb\u00fcchern, wodurch eine Redundanz der Daten geschaffen wird. Die Daten k\u00f6nnen durch alle Teilnehmer (je nach Art der BC) im Netzwerk gelesen und geschrieben werden. Die BC stellt im klassischen Sinne keine Datenbank, insbes. keine relationale Datenbank dar. Jedoch erm\u00f6glicht die BC \u00fcber eine Kette von Transaktionen einen Datenbestand aufzubauen und diesen mit jeder weiteren Transaktion zu erg\u00e4nzen. Bereits erfolgte Transaktionen bleiben dabei erhalten und werden nicht gel\u00f6scht oder \u00fcberschrieben.<\/p>\n\n

Ob neue Daten hinzugef\u00fcgt werden k\u00f6nnen, wird durch den Konsensalgorithmus sichergestellt, der neue Transaktionen validiert und nicht valide\/g\u00fcltige Transaktionen abweist [2]. Die Kette der Transaktionen kann in der BC durch die Teilnehmer nachvollzogen werden (Integrit\u00e4tspr\u00fcfung). Klassische Datenbanksysteme gew\u00e4hrleisten die Integrit\u00e4t der Daten durch Regeln, die die syntaktische bzw. relationale Korrektheit der Daten sicherstellt. Die Nachvollziehbarkeit der enthaltenden Informationen ist f\u00fcr den Anwender regelm\u00e4\u00dfig nicht gegeben, da jeweils nur der aktuelle Datenbestand vorhanden ist.<\/p>\n\n

Durch Kompromittierung der zentralen Datenbank, k\u00f6nnen damit bestehende Inhalte ver\u00e4ndert werden, ohne dass dieses durch die Nutzer selbst direkt nachvollziehbar ist [3]. In einem Netzwerk sich nicht vollst\u00e4ndig vertrauenden Mitgliedern stellt die Nachpr\u00fcfbarkeit jedoch eine essenzielle Eigenschaft f\u00fcr die Zusammenarbeit dar. Die BC kann eine gemeinsame vertrauensvolle Dokumentationsbasis bereitstellen, die durch jedes Mitglied jederzeit \u00fcberpr\u00fcft werden kann. \u00dcber Hashwerte der Transaktionen k\u00f6nnen diese l\u00fcckenlos nachvollzogen werden [4]. Der Zugang zu dem BC-Netzwerk und der Transaktionshistorie kann allen Teilnehmern (\u00f6ffentlich) oder nur einem zugelassenen Personenkreis (privat) gew\u00e4hrt werden. Analog kann mit Schreibrechten verfahren werden [5].<\/p>\n\n

Produktr\u00fcckrufe als Herausforderung von Supply Chains<\/h2>\n\n

Der internationale Handel und der damit verbundene G\u00fcterverkehr nehmen weiter zu [6]. Dabei ist die Produktherstellung oft ein Resultat langer und zum Teil zunehmend komplexerer SCs [7]. Eine gro\u00dfe Herausforderung stellen hier Produktr\u00fcckrufe dar, mit teilweise gro\u00dfen finanziellen Auswirkungen. So beziffern sich durchschnittliche Sch\u00e4den von 2,12 Mio. Euro in der Automobilindustrie, \u00fcber 1,31 Mio. Euro in der Lebensmittelbranche bis zu durchschnittlich 722.000 Euro in der Verpackungs- und Stahlindustrie [8]. Die Anzahl der j\u00e4hrlichen Produktr\u00fcckrufe in fast allen Branchen hat sich zudem innerhalb von 15 Jahren (1998-2013) verdreifacht [9].<\/p>\n\n

Besonders die Lebensmittelbranche besitzt h\u00e4ufig \u00e4u\u00dferst komplexe SCs. Ein Cheeseburger einer Fastfood-Kette besteht aus ungef\u00e4hr 80 Zutaten, die global produziert und zugeliefert werden [10]. Auch wenn der Lebensmittelbereich von komplexen SCs gepr\u00e4gt ist, finden sich diese auch in weiteren Branchen wieder. Die Herausforderung besteht darin, die \u00dcbersicht \u00fcber die Herkunft der einzelnen Produktkomponenten und dessen Zulieferer zu wahren. Die in Bild 1 dargestellten, in der Presse berichteten \u201eR\u00fcckrufskandale\u201c zeigen die Bedeutung eines ad\u00e4quaten Systems f\u00fcr Produktr\u00fcckrufe auf. Dabei werden auch die zentralen Herausforderungen der Produktr\u00fcckrufe deutlich.<\/p>\n\n

Ein Produktr\u00fcckruf ist die nachtr\u00e4gliche bzw. proaktive Entfernung von Waren aus dem Markt, um potenzielle Gefahren beim Kunden zu vermeiden [15]. Daf\u00fcr muss unter anderem ein bidirektionaler G\u00fcter-, Wert- und Informationsstrom gew\u00e4hrleistet werden. Bild 2 stellt hierzu einige zentrale Aspekte dar, auf die es bei einem Produktr\u00fcckruf ankommen kann.<\/p>\n\n

\"Beispiele
Bild 1: Beispiele f\u00fcr R\u00fcckrufskandale der Vergangenheit [11-14].<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n

Beitrag der Blockchain f\u00fcr effiziente Produktr\u00fcckrufe<\/h2>\n\n

Um Ziele des Risikomanagements und der Qualit\u00e4tssicherung innerhalb einer SC zu erreichen und Produktr\u00fcckrufe effizient zu managen, bietet sich die BC als Technologie an. Die digitale Nachverfolgung erm\u00f6glicht ein Produkt von der Quelle bis zur Senke zu verfolgen [21]. Eine BC erlaubt hierbei, Informationen der SC in Transaktionen zu sch\u00fctzen, um so z.B. eine sp\u00e4tere Manipulation der Dokumentation auszuschlie\u00dfen. Manipulatives Verhalten einzelner Akteure durch die Hinterlegung falscher Angaben in der eigenen Transaktion wird hierbei jedoch nicht verhindert.<\/p>\n\n

Zur Zusicherung der korrekten Nachverfolgbarkeit sollten entlang der SC alle Parameter, wie Standort \u00fcber Zeit, Temperatur und Herkunft einzelner Bestandteile f\u00fcr jedes einzelne, spezifische Produkt zuverl\u00e4ssig, f\u00e4lschungssicher und transparent dargestellt werden k\u00f6nnen. Passend dazu wird ein System zur Nutzung von BC und Radiofrequenzidentifikation (RFID) zur Umsetzung einer Gefahrenanalyse und kritischen Kontrollpunkten (engl: Hazard Analysis and Critical Control Points, HACCP) in der SC f\u00fcr Nahrungsmittel vorgeschlagen [22]. Die RFID-Transponder dienen der effizienten Identifikation der einzelnen Produkte.<\/p>\n\n

Die einzelnen Instanzen der SC k\u00f6nnen mit Bezug zum RFID-Tag des Produktes verschiedene Parameter als Daten in die BC speichern, z. B. wann sie produziert worden sind, aus welcher Charge sie stammen oder wie die genaue Konfiguration bei sehr variantenreichen Produkten ist. Die nachfolgende Instanz kann aufgrund des Aufbaus einer BC diese Daten nicht mehr \u00e4ndern und nur eigene Daten erg\u00e4nzen. Am Ende kann sowohl nachvollzogen werden, an welche Kunden und Standorte die Produkte geliefert worden sind, als auch ihre Herkunft bestimmen [23] und dies zu jeder Zeit an jedem Ort, sofern eine Internetverbindung verf\u00fcgbar ist.<\/p>\n\n

Diese gesicherte Datengrundlage bietet zudem das Potenzial potenzielle R\u00fcckrufe nun auch deutlich gezielter durchf\u00fchren zu k\u00f6nnen, da die betroffenen Produkte und Kunden deutlich besser identifiziert werden k\u00f6nnen [24]. Beim Aufbau der BC ist hier der Datenschutz ein zentraler zu ber\u00fccksichtigender Punkt, sodass vertrauliche Informationen, insbesondere pers\u00f6nliche Kundendaten gesch\u00fctzt sind. Ein beispielhafter Prozessablauf ist in Bild 3 dargestellt.<\/p>\n\n

\"Zentrale
Bild 2: Zentrale Aspekte zum Thema Produktr\u00fcckruf [8, 16-20].<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n

Ein gutes Beispiel stellt Walmart dar: Walmart testete in Kooperation mit IBM das Potenzial der BC im Rahmen eines Pilotprojekts, basierend auf dem Hyperledger-Framework, f\u00fcr den Schweinefleischmarkt in China. Hintergrund sind erh\u00f6hte Sicherheitsbedenken, die bez\u00fcglich des Schweinefleischs in China herrschen und die Preise in die H\u00f6he treiben [24]. Ziel war es, die Datensicherheit und -genauigkeit hinsichtlich Herkunft, Chargennummer, Fabrik- und Prozessdaten, Ablaufdatum, Lager- und Transporttemperatur und weiterer Transportparameter zu gew\u00e4hrleisten [25].<\/p>\n\n

Durch die Anwendung der Technologie konnte die Zeit f\u00fcr das Tracking der Herkunft und weiteren Parameter eines einzelnen Produkts von einigen Tagen auf wenige Minuten reduziert und die Reaktionsf\u00e4higkeit im Falle eines notwendigen Produktr\u00fcckrufs enorm gesteigert werden [26]. Aus diesem Grund weitet Walmart das Tracking auf zus\u00e4tzliche Produkte aus und ruft weitere Zulieferer dazu auf, ebenfalls BC f\u00fcr diesen Zweck einzusetzen [27]. Viele weitere Unternehmen starten Projekte, um die Herkunft der Produkte nachzuweisen [28].<\/p>\n\n

Die oben beschriebenen Erkenntnisse lassen sich auf alle produzierende SCs \u00fcbertragen [29, 30]. Kunden mit defekten Produkten k\u00f6nnen so direkt kontaktiert werden. Dabei ist anzunehmen, dass massiv Kosten gespart und Imageverluste zu gro\u00dfen Teilen vermieden werden k\u00f6nnen [31].<\/p>\n\n

Bewertung des Einsatzpotenzials<\/h2>\n\n

Einige Praxisbeispiele demonstrieren bereits die technische Machbarkeit, eine BC f\u00fcr Produktr\u00fcckrufe zu verwenden [26-28]. In der Literatur lassen sich konkrete Vorschl\u00e4ge identifizieren, wie eine BC implementiert werden kann (z.B. [32, 33]). Dennoch bedarf es weiterer Forschung, um auch den \u00f6konomischen Nutzen anhand von realen Eins\u00e4tzen zu evaluieren. Wenn in der eigenen SC bereits mit RFID-Tags und Sensoren gearbeitet wird, ist der Einsatz einer BC f\u00fcr den Zweck der Nachverfolgung jedoch mit relativ geringen Einstiegskosten verbunden [27].<\/p>\n\n

Dennoch besteht auch an dieser Stelle weiterer Forschungsbedarf, wie eine durchg\u00e4ngige Kette mittels RFID unterst\u00fctzt werden kann [34] und wie Produkte und Prozesse in der Art gestaltet werden k\u00f6nnen, dass nicht nur die Dokumentationshistorie f\u00e4lschungssicherer ist, sondern auch das Produkt. So ist im Einzelfall zu evaluieren, wie z.B. Produkte – m\u00f6glichst untrennbar – mit RFID-Tags versehen werden k\u00f6nnen und das Scannen der Tags sowie die Kommunikation mit der BC effizient gestaltet werden kann. Die Herausforderung liegt demnach weiterhin darin, die Schnittstelle zwischen physischer und digitaler Welt f\u00e4lschungssicher zu machen.<\/p>\n\n

\"Beispiel
Bild 3: Beispiel einer mit Blockchain unterst\u00fctzten Supply Chain.<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n

Gleichzeitig stellt die Einf\u00fchrung zudem eine organisatorische Herausforderung dar, da sich der Nutzen erst durch die Beteiligung aller Partner in der SC maximiert. F\u00fcr die Umsetzung verf\u00fcgt der Markt \u00fcber Angebote, um die BC-Technologie zur Verf\u00fcgung zu stellen (z. B. Hyperledger & Microsoft Azure). Zudem existieren einige Partner am Markt, die bei der Einf\u00fchrung, insbesondere des f\u00fcr SCs erprobte Hyperledger Fabric, unterst\u00fctzen (z. B. IBM, SAP, Cisco). Somit kann auf vorhandenem Know-How aufgebaut werden.<\/p>\n\n

Im weiteren Vorgehen ist zwingend auf die Art der BC zu achten, die mit verschiedenen Konsensalgorithmen und Zugangsbeschr\u00e4nkungen jeweils Vor- und Nachteile z.\u2009B. bzgl. der Skalierbarkeit und Sicherheit des Systems mit sich bringen. Zudem sind die zeitgleich schwierig zu erreichenden Eigenschaften der Transparenz (der Nachverfolgbarkeit) und Anonymit\u00e4t wichtig f\u00fcr die Wahl der BC. Auch wenn das Potenzial der BC f\u00fcr Produktr\u00fcckrufe gro\u00df ist, bleibt eine Einzelbetrachtung und Evaluation zwingend erforderlich.<\/p>\n

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