Gastbeitrag: Warum Blockchain der nächste Schritt für das IIoT (Industrial Internet of Things) ist…!

igu-blog-adm | 17. November 2022

Die meisten Menschen denken bei Blockchain an Kryptowährungen oder NFTs – und das mit gutem Grund. Das Krypto-Universum ist größer denn je und hat in den letzten Jahren die Aufmerksamkeit der breiten Masse gewonnen. Jedoch kann Blockchain-Technologie auch für andere, weniger bekannte Anwendungen genutzt werden, von denen die Integration mit dem Industriellen Internet of Things (IIoT) am vielversprechendsten ist. Dieser Blog wird die Vorteile der Blockchain für das IIoT darstellen und Beispiele von Anwendungen präsentieren, die beides kombinieren.

Was ist die Blockchain?

Die Blockchain an sich ist ein unveränderliches, gemeinsam genutztes Hauptbuch (Ledger), mit dem Vermögenswerte und Transaktionen verfolgt und aufgezeichnet werden können. Bei diesen Vermögenswerten kann es sich um nahezu jedes physische oder digitale Produkt handeln. Was die Blockchain einzigartig macht, ist die Tatsache, dass sie unveränderlich ist. Dies wird durch die Art und Weise erreicht, wie Transaktionen aufgezeichnet werden. Jede Transaktion wird als „Block“ aufgezeichnet und enthält alle relevanten Informationen, die benötigt werden. Jeder neu aufgezeichnete Block ist auf kryptografisch gesicherte Weise mit dem Block davor und danach verknüpft, wobei genaue Zeitstempel bestätigen, wann die Transaktionen stattgefunden haben. Wenn mehr Blöcke hinzugefügt werden, wird die Kette (daher die Blockchain) größer und sicherer. Sobald eine Transaktion aufgezeichnet wurde, kann sie nicht mehr rückgängig gemacht werden. Die einzige Möglichkeit, dies zu erreichen, besteht darin, neue Transaktionen aufzuzeichnen, die das Ergebnis der ursprünglichen Transaktion rückgängig machen. Jede Transaktion wäre jedoch dauerhaft in der Blockchain verknüpft und man könnte sie jederzeit nachvollziehen¹.

Wie kann dies also in der Welt des IIoT von Nutzen sein? Ganz einfach: Das IIoT basiert auf der Erfassung, Speicherung, Übertragung und Anwendung von Daten durch Zustandsüberwachung und vorausschauende Wartung. Mit der Blockchain können diese Daten weiterhin wie gewohnt verarbeitet werden, allerdings mit der zusätzlichen Sicherheit und Effizienz, welche die Blockchain bietet. Kein einzelner Benutzer kann Änderungen an zuvor aufgezeichneten Blöcken vornehmen, sodass alle, die diese Transaktionen und Informationen betrachten, sich sicher sein können, dass sie richtig sind. Darüber hinaus können Transaktionen von allen Mitgliedern des Netzwerks leicht eingesehen werden, was die Transparenz verbessert und Redundanzen eliminiert.

Smart Contracts

Bevor wir in potenzielle Anwendungen von Blockchain-basierten IIoT-Systemen eintauchen, ist es wichtig, Smart Contracts und deren Funktionsweise in diesen Anwendungen zu verstehen. Smart Contracts sind eine der Schlüsselfunktionen der Blockchain. Einfach ausgedrückt ist ein Smart Contract ein automatisierter „Vertrag“, der ausgeführt wird, wenn bestimmte Kriterien erfüllt sind². Zum Beispiel könnte ein intelligenter Geschirrspüler, der mit der Blockchain verbunden ist, mittels Smart Contract automatisch eine Bestellung für ein Spülmittel aufgeben, wenn es zur Neige geht. Ein Automat könnte sogar als Basismodell für einen Smart Contract verwendet werden: Wenn die angegebenen Kriterien erfüllt sind (Geld wurde eingeworfen und ein Knopf betätigt), wird eine automatisierte Aktion ausgeführt (Lebensmittel/Getränke ausgeben)³. Da der Prozess automatisiert ist und auf vordefinierten Kriterien basiert, werden Bedenken hinsichtlich Genauigkeit und Aktualität eliminiert.

Blockchain-Anwendungen in IIoT-Systemen

Schließlich ist es an der Zeit, spezifische Möglichkeiten zu erörtern, wie die Blockchain implementiert und in das IIoT integriert werden kann, um effizientere Informationsnetzwerke zu schaffen. Die Lebensmittelproduktion ist eine wichtige Branche, welche die Blockchain-basierte IIoT-Technologie revolutionieren könnte. Stellen Sie sich zum Beispiel vor, eine über Lebensmittel übertragene Krankheit hat Nahrungsmittel irgendwo in der Lieferkette kontaminiert. Sobald festgestellt wird, dass das Lebensmittel kontaminiert ist (in der Regel, nachdem die Verbraucher krank werden), muss viel Zeit damit verbracht werden, genau festzustellen, welche Lebensmittel wann verunreinigt wurden. Währenddessen könnten mehr Menschen unwissentlich die kontaminierte Nahrung kaufen und krank werden. Mit einem Blockchain-basierten System wäre es einfacher und schneller als je zuvor, den Ursprung der Kontamination zu finden. Dazu würden Komponenten mit intelligenten Sensoren die Zustandsüberwachung in der gesamten Lieferkette einsetzen. Mit Hilfe dieser detaillierten Aufzeichnungen könnte die Blockchain Umfragen durchführen, um herauszufinden, wo und wann die kontaminierten Lebensmittel gekauft oder konsumiert wurden, und wie viele Menschen krank wurden. So könnte man genau bestimmen, wann und wie die Kontamination begann, und schnell Maßnahmen ergreifen⁴.

Intelligente Netze sind ein weiteres Anwendungsgebiet, das erheblich von der Blockchain profitieren würde. Intelligente Netze sind eine dezentrale Peer-to-Peer-Alternative zu herkömmlichen Stromnetzsystemen, die es Einzelpersonen ermöglichen, Strom zu erzeugen und zu verkaufen. So sind nicht nur große Energieversorgungsunternehmen die alleinige Stromquelle⁵. Der Großteil der Stromerzeugung in kleinem Maßstab nutzt erneuerbare Energiequellen, wie Sonne oder Wind, wodurch sie umweltfreundlicher sind als größere Stromerzeuger.

Ein wesentlicher Faktor, um intelligente Netze umsetzbar zu machen, ist das IIoT. Intelligente Zähler, die mit IIoT-Sensoren ausgestattet sind, können über Mobilfunk- und Hochfrequenztechnologie kommunizieren, um Strom bei einem Ausfall automatisch umzuleiten, ohne dass Menschen dies persönlich tun muss. Diese Sensoren liefern auch ständig Daten über Stromverbrauch und -nachfrage, sodass Energieversorger leichter auf schnelle Änderungen der Nachfrage reagieren oder diese vorhersagen können, als dies in herkömmlichen Stromnetzen der Fall wäre⁶.

Intelligente Netze verwenden Prepaid-Preismodelle, daher muss es eine Möglichkeit geben, um sicherzustellen, dass der Strom nach Zahlungseingang geliefert wird. Hier kommt der Smart Contract ins Spiel. Bei intelligenten Verträgen werden sowohl die Zahlung als auch die Lieferung von Strom automatisch durchgeführt und sind für Benutzer der Blockchain sichtbar. Streitigkeiten können dank der Art und Weise, wie Transaktionen aufgezeichnet werden, leicht beigelegt werden. Bei den meisten Blockchain-Netzwerken kann sogar eine interne Prüfung in das Framework integriert werden, wodurch das System noch zuverlässiger wird⁷.

* Gastautor Jared Worth arbeitet für die igus Inc. in USA.

Während die Blockchain und das IIoT wachsen, tun dies auch die potenziellen Anwendungen dafür. Die Integration der Blockchain in das IIoT ist der nächste logische Schritt, um jede Branche voranzubringen, und kann für die meisten Anwender die Blockchain zu mehr machen als nur einer Plattform für Kryptowährungen.

Haben Sie Fragen zur Implementierung von IIoT in Ihrer Anwendung? Sprechen Sie noch heute mit einem igus Experten oder besuchen Sie unsere Website.

• Quellen:
• 1. https://www.ibm.com/de-de/topics/what-is-blockchain
• 2. https://www.ibm.com/de-de/topics/smart-contracts
• 3: www.techtarget.com/searchcio/feature/Examples-of-smart-contracts-on-blockchain
• 4: ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?arnumber=8917991
• 5: www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1319157819309000
• 6: www.digi.com/blog/post/what-is-the-smart-grid-and-how-enabled-by-iot
• 7: www2.deloitte.com/us/en/pages/risk/articles/internal-auditing-guide-to-blockchain.html