DigitaP

Im Kontext der Digitalisierung und Flexibilisierung von Produkterzeugungsprozessen (Industrie 4.0) nimmt die bedarfsabhängige, gegebenenfalls dezentrale Produkterstellung einen immer höheren Stellenwert ein. Die eigentliche Fertigung wird zukünftig vermehrt durch additive Fertigung erfolgen. Aufgrund mangelnder Kontrollmöglichkeiten wird es einfacher werden, nicht legitimierte Kopien von Produkten zu erzeugen. Eine weitere Herausforderung ist die Änderung an der Produktzusammensetzung während des Lebenszyklus – beispielsweise durch Instandhaltung. Bei jeder Änderung muss überprüft werden, ob das Ersatzteil legitimiert ist, sich sowohl mechanisch als auch informationstechnisch mit dem Produkt zu verbinden. Voraussetzung ist dabei die Identifizierung des Ersatzteils in eben diesem cyber-physischen System.

Ziel des Projekts DigitaP ist es, dafür eine digitale Methode zu entwickeln, sodass Produkte eindeutig und fälschungssicher markiert werden. Dazu werden Kryptochips und Blockchaintechnologie genutzt. Beide Technologien schaffen eine gewisse Manipulationssicherheit, mit der das „digitale Produktgedächtnis“ abgesichert und somit Vertrauen in dem System erzeugt werden kann.

Durch das entwickelte System wird ermöglicht, dass Produkte über ihren gesamten Lebenszyklus transparent getrackt werden können und der Informationsfluss aufgrund eines interoperablen Blockchainsystems nicht an den Unternehmensgrenzen aufhört.

Im Projekt DigitaP haben wir im Jahr 2020 zwei wesentliche Entwicklungsziele erreicht, sowie zwei Publikationen als Hauptautoren und zwei Publikationen als Koautoren platziert, die im Folgenden vorgestellt werden.

In DigitaP arbeiten wir an einem Identitätsmanagement System für Internet of Things (IoT) Geräte mit dem Fokus auf einen Industrie 4.0 Use Case. Über ein attributbasiertes Identitätsmodell wollen wir sicherstellen, dass nur geeignete Ersatzteile während des Lebenszyklus eingebaut werden. Für unser erstes Entwicklungsziel haben wir diesen Ablauf zur Identitätsüberprüfung implementiert. Durch einen Zero-Knowledge-Proof können die Identitätsattribute, die ein Ersatzteil ausmachen, sicher abgefragt werden, ohne dass ein böswilliges Gerät diese Attribute abhören kann, um sich dann zukünftig selbst als ein passendes Teil ausgeben zu können. Eine genaue detailliertere Beschreibung, kann in unserem Paper nachgelesen werden.

Nachdem ein Ersatzteil die Überprüfung erfolgreich überstanden hat und nun die Aufgaben des eingebauten Teils übernehmen soll, ist es wünschenswert für das System, wenn relevante Informationen, welches das eingebaute Teil über dessen Lebenszyklus gesammelt hat, an den Nachfolger weitergeben kann, sodass das Ersatzteil einschränkungsfrei in der Fertigungsmaschine agieren kann. Diese Herausforderung war unserer zweites Entwicklungsziel. Hierfür haben wir ein Objektgedächtnis implementiert. Dieses kann vom eingebauten Teil an das Ersatzteil übertragen werden.

In einem Buchkapitel, welches Ende 2021 erscheinen wird, wurden die Monetarisierungsmöglichkeiten eines solchen Identitätssystems dargelegt. Auch außerhalb des Industrie 4.0 Use Cases, findet ein solches dezentrales Identitätsmanagementsystem seine Anwendung, wie unsere Projektmitarbeiter als Koautoren im Fall eines System zur Verifizierung von Emissionswerten von Importwaren für den CO2 Handel zeigen, sowie im Fall von IoT Kameras zur Erzeugung von vertrauenswürdigen Videostreams.