Blockchain for smart manufacturing enterprises

Abstract

Anwendungsfälle für Blockchain beschränken sich schon lange nicht mehr nur auf Kryprowährungen. Durch ständige Weiterentwicklung steigt das Potential von Blockchain stetig. Vor allem durch die Einführung von Smart Contracts, haben sich die Möglichkeiten Blockchain einzusetzen vervielfältigt. In Kombination mit starken kryptografischen Mechanismen kann Blockchain-Technologie die Sicherheit erhöhen und aufgrund von Dezentralität auch Probleme umgehen, welche durch Zentralisierung entstehen. Smart Manufacturing und Industrie 4.0 kombinieren verschiedene Technologien wie das Internet der Dinge, Cloud Computing, Smarte Produktionsstätten und vieles mehr. Mit dieser riesigen Sammlung unterschiedlicher Technologien ergeben sich allerdings weitere Herausforderungen. Diese Arbeit diskutiert Möglichkeiten, Blockchain in der intelligenten Fertigung einzusetzen und zeigt verschiedene Anwendungsfälle auf. Ein interessanter Anwendungsfall ist beispielsweise die Zusammenarbeit zwischen Geschäftspartnern. Der sichere Datenaustausch dabei ist eine große Herausforderung bei der Implementierung von Wartungsstrategien. Blockchain bietet großartige Mechanismen zur Lösung der Probleme, die beim Datenaustausch auftreten. Die beiden wichtigsten Sicherheitsmerkmale für die gemeinsame Nutzung von Daten sind das Ausblenden von Informationen und die Authentifizierung von Informationen. Der in dieser Arbeit vorgestellte Prototyp nimmt sich diesem Problem an. Da eine private Ethereum-Blockchain verwendet wird, haben nur autorisierte Benutzer Zugriff auf die in der Blockchain gespeicherten Daten. Darüber hinaus wird durch die Unveränderlichkeit der Daten sowie das Nachvollziehen von Transaktionen eine hohe Transparenz erreicht. Zusammenfassend kann Blockchain einige Herausforderungen in der intelligenten Fertigung lösen, aber konkrete Anwendungsfälle müssen sorgfältig abgewogen werden. Eine umfangsreiche Analyse ist erforderlich, um festzustellen, ob eine Blockchain die beste Lösung ist, oder ob andere Technologien für ein bestimmtes Szenario besser geeignet sind.

Blockchain is attracting more and more attention not only in the context of cryptocurrencies but also for a wide variety of other use cases. Through further development the potential of blockchain expanded. A key factor of this development was the introduction of smart contracts. In combination with strong cryptographical mechanisms, blockchain technology can increase security and, due to its decentralized nature, bypass problems arising from centralization. Smart manufacturing combines several technologies, such as the Internet of Things, cloud computing, smart factories and many others. Through the integration of these different technologies, several challenges appear. A prominent example is cybersecurity. This thesis discusses the opportunities blockchain provides in smart manufacturing and will show several use cases. For example, one critical use case is collaborative work among business partners. Indeed, securely sharing data is a huge challenge when implementing maintenance strategies in smart manufacturing enterprises. Blockchain provides effective mechanisms to solve the issues caused by data sharing such as data immutability, timestamps and traceability to name a few. The two main security characteristics for data sharing are information hiding and information authentication. The prototype introduced in this work contributes to solving these issues. Since a private Ethereum blockchain has been used, only authorized users have obtained access to stored data on the blockchain. Additionally, high transparency provides data immutability and the tracing of transactions. In conclusion, blockchain can solve challenges such as secure data collection, resistance against cyber-attacks, trust among partners and more due to decentralized validation, data immutability and transparency. However, the use case must be evaluated carefully. An in-depth analysis is necessary to distinguish whether a blockchain is the optimal (best-fitting) solution or whether other technologies fulfil the requirements better.