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Wie die Blockchain das Supply Chain Management verändern kann

Volle Transparenz in der Kette
Wie die Blockchain das Supply Chain Management verändern kann

Im Finanzsektor hat sie ihren Siegeszug bereits hinter sich, jetzt soll sie die Lieferketten in der Food-Branche optimieren – die Blockchain. Die Technologie hinter diesem Schlagwort wird zwar noch nicht in großem Stil in den Unternehmen der Lebensmittelindustrie eingesetzt, ist aber auf dem Vormarsch. Welchen Nutzen bietet sie? Und was sind die Hürden und Herausforderungen bei der Implementierung?

Die Mehrheit der Unternehmen hierzulande setzt zunehmend auf Blockchain-Lösungen, um ihre Supply Chain zu optimieren. Zu diesem Schluss kommt eine Umfrage unter 652 Unternehmen im Auftrag des Digitalverbandes Bitkom. 59 % stimmen danach der Aussage zu, dass die Blockchain eine der wichtigsten Zukunftstechnologien ist. Entsprechend hoch sind die Erwartungen: Praktisch alle (99 %) erhoffen sich von ihr, bestehende Produkte oder Dienstleistungen anpassen zu können. „Ihren Weg in die praktische Umsetzung muss sie in den Unternehmen aber erst noch finden“, kommentiert Bitkom-Hauptgeschäftsführer Dr. Bernhard Rohleder das Ergebnis – denn ohne die Identifikation konkreter Use Cases für den Einsatz fehlt die Grundlage für den Investment-Entscheid. Ein Sachverhalt, den fast 80 % der Unternehmen neben fehlendem Know-how (87 %) und einem Mangel an qualifiziertem Personal (81 %) beklagen.

Durch und durch dezentral

Vereinfacht betrachtet handelt es sich bei der Blockchain um eine dezentrale Datenbank, die sich auf die Teilnehmer eines Netzwerkes, beispielsweise einer Supply Chain für Fairtrade-Kaffee, verteilt. Jegliche Transaktion wird lückenlos in einer Liste, auch Ledger genannt, dokumentiert und ist für alle Teilnehmer einsehbar. Nach einer bestimmten Zeit werden die bis dahin ausgeführten Transaktionen zu Blöcken zusammengefasst und mit einer Prüfsumme, dem Hash-Wert, sowie einem Zeitstempel versehen. Jeder dieser chronologisch angeordneten Blöcke ist mittels kryptografischer Verfahren mit dem vorherigen Block in der Liste verkettet, wodurch die eigentliche Blockchain entsteht. Alle beteiligten Akteure wissen also zu jeder Zeit, was mit den Kaffeebohnen wo und wie passiert. Daten, die einmal eingepflegt wurden, können nicht ohne Weiteres widerrufen werden. Enthält ein Datensatz einen Fehler, muss eine neue Transaktion hinzugefügt werden, um den Fehler zu beheben. Beide Transaktionen sind dann in der Blockchain sichtbar. Dadurch wird die Möglichkeit der Manipulation ausgeschlossen und ein Transaktionsbuch erstellt, dem alle Netzwerkmitglieder vertrauen können. Wie jeder technologische Wandel, birgt die Implementierung einer Blockchain organisatorische Risiken. Die Unternehmen stehen deshalb zu Beginn vor der Frage, ob sie einen Server in Eigenregie betreiben wollen. Gerade wenn es um die Skalierung oder Anbindung weiterer Partner geht, wird die Pflege einer eigenen Infrastruktur zu einer Herausforderung. „Wer die Chancen ausloten möchte, tut daher gut daran, auf Zusammenarbeit zu setzen“, meint Bernhard Rohleder. Rund dreiviertel der von Bitkom befragten Unternehmen, die die Blockchain bereits nutzen, ihren Einsatz planen oder darüber diskutieren, arbeiten deshalb mit externen Partnern zusammen. Die Rede ist von Blockchain-as-a-Service, einer Cloud-Dienstleistung zur Bereitstellung von Plattformen für unternehmenseigene Anwendungen. Sie basieren auf der Distributed-Ledger-Technologie und bieten die Möglichkeit, die Informationen auf einer Need-to-Know-Basis zu teilen, also nur mit den berechtigten Parteien der Supply Chain.

Freie Sicht auf die Supply Chain

In der Lebensmittelindustrie adressiert eine solche Blockchain der Enterprise-Klasse zwei große Felder: Zum einen sollen Ineffizienzen innerhalb der Lieferkette behoben werden, zum anderen gilt es den Forderungen der Konsumenten nach mehr Transparenz zu entsprechen. Ein Beispiel ist IBM Food Trust, eine Plattform die IBM gemeinsam mit dem Einzelhandelskonzern Walmart auf Basis der Hyperledger Fabric Blockchain entwickelt hat. Hyperledger Fabric, ein Open-Source-Projekt der Linux Foundation, ist ein modulares Framework und der de facto Standard für Enterprise-Solutions. Über IBM Food Trust lassen sich Standort und Status eines Lebensmittels verfolgen und Rückrufaktionen schnell und zielgerichtet umsetzen. Walmart gelingt es so, eine Schale mit Mangos in knapp zwei Sekunden zu ihrem Ursprung zurückzuverfolgen. Etwa 200 Unternehmen haben sich der Plattform mittlerweile angeschlossen, darunter Nestlé und die französische Lebensmittelkette Carrefour. In Frankreich können die Verbraucher mit ihrem Smartphone einen QR-Code auf den Verpackungen des Kartoffelpürees „Mousline“ scannen und den Weg des Produkts vom Nestlé-Werk bis zur Carrefour-Filiale verfolgen. Neben Produktionsdatum, Qualitätsparametern und Lagerzeiten erhalten sie Angaben zu den Landwirten, die die Kartoffeln anbauen. In die gleiche Richtung zielt die SAP Cloud Platform Blockchain. Genau wie IBM arbeitet der ERP-Anbieter aus Walldorf an branchenspezifischen Blockchain-as-a-Service-Angeboten und hat dafür Maple Leaf Foods, Naturipe Farms, Tate & Lyle und Natura als Partner ins Boot geholt. Damit all dies möglich ist, müssen Rohstofflieferanten, Produzenten und Großhändler das dezentrale Netzwerk mit Daten füttern. Dazu zählen die Daten von IoT-Sensoren oder MES-Systemen. Aber auch Daten aus der Landwirtschaft, beispielsweise zum Einsatz von Düngemitteln, sowie Satellitenbilder lassen sich verarbeiten. Ein Zugriff auf diese Daten außerhalb der Blockchain ist nicht ohne Weiteres möglich, zumal sich die Informationen in Sekundenschnelle ändern. Der Betreiber muss klären, wie diese bereitgestellt werden und wie gewährleistet wird, dass sie nicht korrumpierbar sind. Offene IoT-Betriebssysteme wie MindSphere von Siemens agieren hier als Mittler zwischen der physischen und digitalen Welt, indem sie alle Informationen zwischenspeichern und im nächsten Schritt nur den relevanten Teil über Secure-Cloud-Gateways an die Blockchain weiterreichen.

Blockchain-Devices für die Logistik

Punktuelle Einsatzszenarien wie diese dürfen über eines nicht hinwegtäuschen: Bis zum durchgängigen Einsatz der Blockchain in der Lebensmittelkette sind noch eine Vielzahl an Hürden zu überwinden. Auch am Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML in Dortmund arbeitet man deshalb daran, die Technologie voranzutreiben. Gemeinsam mit der Fachhochschule Windesheim (Niederlande) und dem assoziierten Blockchain Living Lab „Spark“ sowie weiteren Partnern innerhalb des Europäischen Blockchain-Instituts nehmen die Wissenschaftler dabei die Supply Chain bei der Verarbeitung von Kartoffeln unter die Lupe. „Mithilfe der Blockchain können wir den Weg von der Kartoffel bis zu den Pommes verfolgen und prüfen, ob die Lager- und Kühlbedingungen von der Verarbeitung bis zur Auslieferung an den Händler eingehalten wurden“, erklärt Dr. Maximilian Austerjost, der als Projektleiter die Zusammenarbeit auf deutscher Seite koordiniert.

Den passenden Anwendungsfall liefert Lamb Weston, einer der weltweit größten Hersteller von Kartoffelprodukten. Das Unternehmen verarbeitet jährlich 1,6 Mio. t Kartoffeln zu Pommes frites, Püree und anderen Spezialitäten. Da Lamb Weston seine Kartoffeln von 600 Erzeugern aus ganz Europa bezieht und die Endprodukte weltweit ausgeliefert werden, entstehen Logistikketten mit hohem Grad an Informationsaustausch. Die tiefgekühlten Pommes werden typischerweise bei -18 °C gelagert und ausgeliefert. Die Blockchain bietet die Möglichkeit, die Zuverlässigkeit und Authentizität der Temperaturinformationen zu gewährleisten. Da die Daten über entsprechende Sensoren direkt und in Echtzeit in die Blockchain geschrieben werden, sind – anders als bei einer konventionellen Datenbank – nachträgliche Manipulationen ausgeschlossen. „Am Ende handelt es sich also um eine Transparenz, die nicht mehr korrumpierbar ist“, erläutert Austerjost. Bei Unregelmäßigkeiten oder Fehlern lässt sich nachvollziehen, wer wann verantwortlich war, denn alle Ereignisse bleiben irreversibel gespeichert.

Eine Herausforderung bei der Integration drahtloser IoT-Sensoren für derartige Anwendungen ist die Batterielebensdauer. Ein zentrales Kriterium bei der Konstruktion ist daher der Strombedarf. Konkret wird dies anhand des „Blockchain Device“, einem zukunftsweisenden Prototyp zur Überwachung temperaturempfindlicher Lebensmittel, den die Wissenschaftler entwickelt haben. Das IoT-fähige Device verfügt über eine 5G-kompatible Kommunikation, ein ePaper-Display sowie eine Reihe von Sensoren für Temperatur, Beschleunigung und Lage. Die Akkulaufzeit beträgt im Dauerbetrieb mehr als 14 Tage und im Low-Power-Betrieb mehr als zwei Jahre – so werden Echtzeitdatenerfassung und autonome Real-Time-Steuerung Realität.

Lebensmittelbetrügern auf der Spur

„Mithilfe der Blockchain-Technologie werden schon bald nicht nur Daten, sondern reelle Werte rechts- und prozesssicher verhandelt und gebucht“, ist sich Prof. Michael ten Hompel, geschäftsführender Institutsleiter des Fraunhofer IML, sicher. Auf diese Weise könnte die Blockchain ihre Stärken in einem weiteren Szenario ausspielen: dem Schutz vor Lebensmittelverfälschungen, im englischen als Food Fraud bezeichnet. Selbst bei Missernten sind Lebensmittelhersteller nicht vor dem Einfallsreichtum der Betrüger geschützt. Nachdem im März 2014 Frost und Hagelsturm in einer einzigen Nacht an der türkischen Schwarzmeerküste mehr als die Hälfte der reifenden Haselnüsse vernichtet hatten, tauchen im Markt mit Erdnüssen gestreckte Haselnussprodukte auf. In solchen Fällen die Herkunft und Echtheit allein auf Basis der Begleitpapiere nachzuvollziehen, ist ein riskantes Unterfangen.

Einen Ausweg aus diesem Dilemma bieten Smart Contracts. Sie wickeln beliebige Transaktionen in der Blockchain automatisch unter der Voraussetzung ab, dass alle beteiligten Parteien die zuvor niedergelegten Konditionen erfüllt haben. Gleichzeitig werden die Vertragspartner in Echtzeit über Statusänderungen informiert. Eine Rohstofflieferung kann so im Labor zunächst hinsichtlich der vereinbarten Spezifikationen überprüft werden. Die Ergebnisse werden anschließend in einer Datenbank mit Blockchain-Anbindung hinterlegt, sodass Smart Contracts die Lieferung automatisch freigeben oder sperren können. Werden Probleme wie Food Fraud mit der Blockchain bald der Vergangenheit angehören? Sicher nicht, aber nie zuvor gab es umfassendere Möglichkeiten als heute, die Sicherheit und Authentizität von Lebensmitteln zu prüfen.

www.prozesstechnik-online.de

Suchwort: Blockchain


Autorin: Mareike Bähnisch

Freie Fachjournalistin

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