Die Blockchain-Technologie hat sich in den letzten Jahrzehnten rasant entwickelt, ist in verschiedenen Bereichen verwurzelt und hat viele Branchen transformiert. Das Management der Lieferkette ist ein Bereich mit erheblichem Potenzial für Blockchain-Anwendungen. Als essentieller Bestandteil moderner Unternehmensabläufe erfordert das Management der Lieferkette eine effektive Koordination von Ressourcen in verschiedenen Regionen der globalisierten Landschaft, um reibungslose Service- und Produktionsprozesse zu gewährleisten und Kundenanforderungen präzise zu erfüllen. Mit ihren Merkmalen von Transparenz, Vertrauenswürdigkeit und Automatisierung kann die Blockchain-Technologie die Informationsaustauschmöglichkeiten unter den Nutzern verbessern und die Leistung anderer Treiber in der Lieferkette, wie Produktion, Lagerhaltung und Transport, steigern.
In diesem Kurs werden wir zunächst die Grundprinzipien der Blockchain einführen und dann ihre Anwendungen im Supply Chain Management untersuchen. Das dezentrale Distributed Ledger und die kryptografische Sicherheit der Blockchain machen sie zu einer idealen Lösung für viele Probleme in Supply-Chain-Informationssystemen. Durch die Etablierung von Lieferkettendaten auf der Blockchain mit unveränderlichen Aufzeichnungen können Unternehmen die Rückverfolgbarkeit von Produkten während des gesamten Prozesses realisieren, vom Einkauf und der Inspektion von Rohstoffen bis zur Echtzeitüberwachung während der Herstellung und vom Logistikmanagement während des Versands bis zum Verkauf durch Einzelhändler. Auf diese Weise können alle Beteiligten in der Lieferkette Echtzeitdaten austauschen, die Prozesstransparenz erhöhen, die Produktqualität sicherstellen, die Effizienz der Zusammenarbeit verbessern und das Risiko von Verzögerungen und Fehlern reduzieren. Wir werden praktische Beispiele und Erfahrungen in dieser Branche bereitstellen, um Ihnen zu helfen, ein tieferes Verständnis für Blockchain-Anwendungen im Supply Chain Management zu erlangen.
Blockchain ist eine spezielle Art von Datenbank, in der die Datenspeicherung spezifischen Regeln unterliegt und nicht willkürlich gelöscht oder geändert werden kann. Ihre Kerntechnologie ist das verteilte Hauptbuch, bei dem jedes Datenstück mit dem vorherigen verknüpft ist, und Daten, die auf diese Weise gespeichert werden, werden im Allgemeinen als ein 'Block' bezeichnet.
Jeder Block wird auf dem vorherigen Block aufgebaut, verbunden und geordnet durch Zeitstempel und identifiziert durch einen eindeutigen Hash-Wert, der von einer Hash-Funktion generiert wird. Daher wird es als „Blockchain“ bezeichnet. Neue Daten können nur als Teil eines Blocks zur Blockchain hinzugefügt werden, und die Sammlung von Blöcken bildet die Blockchain-Datenbank.
Es ist allgemein anerkannt, dass in einem Blockchain-Netzwerk:
Diese manipulationssichere Datenbank ist wertvoll, da sie keine vertrauenswürdige zentrale Autorität (einen Drittanbieter-Vermittler) benötigt, um das System zu betreiben, was das Potenzial für missbräuchliches Vertrauen minimiert. Ihre Eigenschaften der Datentransparenz, einfachen Überprüfbarkeit und Unveränderlichkeit reduzieren die Kosten des Vertrauens erheblich.
Die Blockchain basiert auf einem peer-to-peer verteilten Netzwerk und verwendet einen Konsensmechanismus, um ein gemeinsames Verständnis aller Teilnehmer der Daten im Datenbank zu erreichen und alle Aktualisierungen zu synchronisieren. Sobald ein Block zur Blockchain hinzugefügt wird, kann er als dauerhaft gültig betrachtet werden.
Als Ergebnis kann die Blockchain-Technologie als informationsgetriebener Faktor dienen, um die Reaktionsfähigkeit und Effizienz des Lieferkettenmanagements zu verbessern. Sie kann die Transparenz, Rückverfolgbarkeit und Koordination des Datenaustauschs zwischen verschiedenen Teilnehmern erhöhen und gleichzeitig Fälschung und Betrug verhindern.
Kryptographie ist die Grundlage der Blockchain-Technologie, und ihre Anwendungen umfassen digitale Signaturen, asymmetrische Verschlüsselung und Hash-Funktionen. Digitale Signaturen werden verwendet, um die Authentizität und Integrität von Daten zu überprüfen und sicherzustellen, dass Daten nicht manipuliert wurden. Bei der asymmetrischen Verschlüsselung werden öffentliche und private Schlüssel verwendet, wobei Daten mit dem öffentlichen Schlüssel verschlüsselt werden, wenn eine Transaktion initiiert wird, und mit dem privaten Schlüssel entschlüsselt werden, um die Vertraulichkeit und Sicherheit der Informationsübertragung zu gewährleisten.
Kryptographie spielt eine entscheidende Rolle in der Blockchain, indem sie die Datensicherheit schützt, unbefugten Zugriff und Manipulation verhindert und den Teilnehmern Anonymität und Datenschutz bietet, wodurch die Blockchain in der Lage ist, sensibele Informationen und Transaktionen sicher zu verarbeiten.
In verteilten Systemen entsteht das Problem des Vertrauens unter den Teilnehmern. Die Ermöglichung der Kommunikation und die Erreichung eines Konsenses unter allen Teilnehmern in Anwesenheit fehlerhafter Informationen wird als das Problem der Byzantinischen Generäle bezeichnet. Systeme, die dieses Problem überwinden können, werden als Byzantinisch-Fehler-tolerante (BFT) Systeme bezeichnet.
Traditionelle Ansätze verlassen sich auf vertrauenswürdige zentrale Behörden, um die Echtheit und Reihenfolge von Daten zu bestimmen. Peer-to-Peer-Blockchain-Netzwerke verwenden jedoch Konsensmechanismen, um Streitigkeiten zu lösen.
Das Ziel der Konsensmechanismen besteht darin, die echten Daten im Netzwerk zu bestimmen und Ereignisse korrekt zu ordnen. Unterschiedliche Blockchain-Plattformen und -Projekte können unterschiedliche Konsensmechanismen wie Proof-of-Work (PoW) und Proof-of-Stake (PoS) verwenden.
Im PoW-Mechanismus müssen die Teilnehmer ein komplexes mathematisches Problem lösen, um ihren Beitrag zum System zu beweisen und das Recht zu erlangen, Daten zu schreiben. Im PoW-Mechanismus müssen die Teilnehmer eine bestimmte Menge Kryptowährung als Sicherheit halten, um Daten einzureichen. Bösartige Knoten werden identifiziert und erleiden Verluste, wodurch bösartige Angriffe vermieden und sichergestellt wird, dass alle Teilnehmer einen Konsens erreichen, um den reibungslosen Betrieb des Blockchain-Netzwerks aufrechtzuerhalten.
Blockchain ist ein verteiltes Hauptbuch, das von vielen gegenseitig unvertrauenswürdigen Teilnehmern unter Verwendung von Verschlüsselung und Konsensmechanismen aufrechterhalten wird. Diese Teilnehmer werden im Allgemeinen als Knoten bezeichnet, aber nicht alle Knoten sind gleich. Sie können basierend auf ihren Funktionalitäten als Vollknoten, Leichtknoten und Miner-Knoten klassifiziert werden. Vollknoten führen umfassende Überprüfungen der Blockinhalte durch, einschließlich der Validierung von Transaktionen und der Speicherung vollständiger Kopien der Blockchain. Sie benötigen jedoch erhebliche Ressourcen, um betrieben zu werden. Leichtknoten verbinden sich mit anderen Vollknoten und validieren nur begrenzte Blockdaten, wodurch weniger Speicher- und Bandbreitenressourcen benötigt werden. Miner-Knoten sind entweder Vollknoten oder Leichtknoten und sind dafür verantwortlich, Rechenleistung bereitzustellen oder Token zu staken, um Transaktionen zu verarbeiten, Belohnungen aus dem Konsensalgorithmus zu erhalten und das Blockchain-Netzwerk vor bösartigen Angriffen zu schützen.
Das Schreiben und der Austausch von Daten zwischen verschiedenen Knotenpunkten schaffen ein dezentrales, Peer-to-Peer, synchrones und vertrauensloses Blockchain-Netzwerk, das das Risiko eines einzigen Ausfallpunkts, der zu einem Systemabsturz führt, mindert.
Blockchain-Technologie kann auf verschiedene Szenarien angewendet werden. Je nach Identität und Zweck der Teilnehmer kann sie in öffentliche Blockchains, private Blockchains und Konsortialblockchains eingeteilt werden.
Eine öffentliche Blockchain ist ein offenes Blockchain-Netzwerk, an dem jeder teilnehmen kann, und Transaktionen und Validierungen können anonym durchgeführt werden. Daten und Transaktionen in einer öffentlichen Blockchain sind für alle zugänglich, sodass alle Teilnehmer sie einsehen und überprüfen können. Typische Beispiele für öffentliche Blockchains sind Bitcoin und Ethereum. Sie zeichnen sich durch Dezentralisierung und Transparenz aus, stehen aber auch vor Skalierbarkeitsherausforderungen.
Eine private Blockchain ist ein Blockchain-Netzwerk, das auf eingeladene oder autorisierte Teilnehmer begrenzt ist. Es wird häufig innerhalb von Organisationen oder spezifischen Geschäftsanwendungsszenarien verwendet und bietet eine verbesserte Privatsphäre und Sicherheit. Dies ermöglicht eine bessere Kontrolle des Datenzugriffs und stellt sicher, dass Daten nur innerhalb des internen Netzwerks transparent sind. Einige Beispiele für private Blockchains sind KitChain und die IBM Blockchain-Plattform, die auf spezifische Unternehmensanforderungen wie hohe Durchsatzrate, geringe Latenz und keine Gebühren zugeschnitten sind.
Ein Konsortiums-Blockchain ist eine Art von Blockchain-Netzwerk, das öffentliche und private Blockchain-Merkmale integriert. Es wird gemeinsam von mehreren Organisationen oder Institutionen verwaltet und betrieben, und die Teilnehmer müssen Vereinbarungen unterzeichnen, um Konsensmechanismen und Datenfreigaberegeln festzulegen. Konsortiums-Blockchains werden typischerweise auf Blockchain-Projekte angewendet, die bestimmte Branchen oder Partnerschaften betreffen, wie z.B. die Zahlungsklärung zwischen Finanzinstituten. Beispiele für Konsortiums-Blockchains sind AntChain und die Energy Web Foundation.
Smart Contracts sind selbstausführender Code mit programmierbarer Logik auf der Blockchain, ähnlich wie deterministische Programme. Sie führen spezifische Aufgaben aus, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind. Smart Contracts funktionieren, indem sie „wenn…dann…“-Anweisungen befolgen. Ihre Regeln werden von Programmierern vordefiniert und können von allen Knoten repliziert und ausgeführt werden, sobald sie im Blockchain-Netzwerk bereitgestellt wurden.
Smart Contracts ermöglichen die Schaffung von vertrauenslosen Vereinbarungen, die es Benutzern ermöglichen, sichere und zuverlässige Transaktionen durchzuführen, ohne einem Dritten vertrauen zu müssen. Sie können verwendet werden, um verschiedene Geschäfte und Transaktionsverpflichtungen umzusetzen. Smart Contracts treten nur in Kraft, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind, was bedeutet, dass der Smart Contract nicht ausgeführt wird, wenn die Bedingungen nicht erfüllt sind.
Die Verwendung von Smart Contracts kann die Notwendigkeit von Vermittlern beseitigen und die mit menschlichen Fehlern und Verzögerungen verbundenen Betriebskosten erheblich reduzieren. Sie können genutzt werden, um verschiedene Arten von dezentralen Anwendungen (DApps) zu entwickeln.
In der Elektronikfertigungsindustrie nutzen acht Partnerunternehmen, darunter Arrow, Lenovo, Micron, SK Hynix, ZT Systems und Wiwynn, die von Microsoft Azure bereitgestellten Blockchain-Services, um ihre bestehenden Lieferkettenfertigungs- und Beschaffungszyklen zu optimieren.
Der globale Ausbruch der COVID-19-Pandemie im Jahr 2020 machte das Supply-Chain-Management noch herausfordernder, da Störungen in den Transportwegen und unvorhersehbare Auftragsanforderungen zu erheblichen Verzögerungen bei den Produktionsvorlaufzeiten vieler Hersteller führten. Durch die Blockchain-Technologie wurden die unabhängigen Datenknoten in der Lieferkette verbunden, um ein Datenetzwerk für den Informationsaustausch zu bilden, das eine häufige Kommunikation zwischen den Partnern stromaufwärts und stromabwärts ermöglichte.
Das Blockchain-Netzwerk hat Daten in jedem Glied der Lieferkette transparent gemacht, vom Komponentenlieferung, Herstellung und Transport bis hin zur Lagerung und Auslieferung. Dies ermöglicht nicht nur einen sichtbaren und zuverlässigen Datenaustausch, sondern ermöglicht auch die Rückverfolgbarkeit von Waren und erleichtert ein proaktives und dynamisches Lieferkettenmanagement.
In Zukunft wird auch das Qualitätsmanagement gestärkt, das sich weiter auf mineralische Rohstoffe, Rechenzentren und EOL (End of Life) Entsorgung erstreckt.
Durch die Erstellung von „digitalen Zwillingen“ für jedes Bauteil zur Aufzeichnung relevanter Dokumente und Informationen wird es möglich, die Einführung von gefälschten und minderwertigen Komponenten in die Lieferkette zu verhindern. Es ermöglicht auch die Überprüfung der Quellen der Komponenten stromaufwärts, um die Verwendung von unmenschlich gewonnenen Rohstoffen und Konfliktmineralien zu vermeiden und Qualitätsprobleme in komplexen Prozessen zu identifizieren.
Papierloses Handeln ist das ideale Ziel für den internationalen Handel, das nicht nur die Effizienz der globalen Logistik erheblich verbessern wird, sondern auch unabhängigen Händlern und Verbrauchern aus verschiedenen Ländern zugutekommen wird. Laut Trademark East Africa müssen afrikanische Unternehmer in einer einzigen Transaktion möglicherweise bis zu 96 Papierdokumente ausfüllen.
Um den Digitalisierungsherausforderungen zu begegnen, mit denen kenianische Exporteure konfrontiert sind, hat sich Trademark East Africa mit der IOTA-Stiftung zusammengetan, um in Kenia ein kritisches Handelsdokumentenzugangssystem auf Basis des Tangle-Netzwerks einzurichten. Sie teilen Informationen mit den Zollbehörden der Zielländer, um den Exportprozess zu beschleunigen und die Wettbewerbsfähigkeit kenianischer Unternehmen auf globaler Ebene weiter zu stärken.
Derzeit hat Trademark East Africa dieses Projekt zu einem strategischen Schwerpunkt gemacht und experimentiert mit mehr Handelsrouten. Zum Beispiel erkunden sie den Teeexport nach Großbritannien, den Fischexport nach Belgien und den Textilexport in die USA. Sie arbeiten auch mit anderen Regierungen in Ostafrika zusammen, um die Integration dieser Technologie in ihre Grenzbehörden zu testen.
Diese Anwendung hat den kenianischen Grenzbehörden geholfen, Standards für den länderübergreifenden und branchenübergreifenden Austausch von Handelsinformationen festzulegen und uns damit einen Schritt näher an das globale Ziel gebracht, den Handel für alle zugänglich und mühelos zu gestalten. Das Projekt hat starke Unterstützung von Regierungsbehörden der Niederlande, des Vereinigten Königreichs und der USA erhalten.
Intel hat sich mit Curry & Company, einem großen unabhängigen Blaubeer-Vertreiber, zusammengetan, um die Rückverfolgbarkeit und Qualitätskontrolle in der Lebensmittel-Lieferkette mithilfe der Hyperledger Sawtooth Blockchain zu stärken. Diese Partnerschaft stellt sicher, dass frische Blaubeeren innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens nach der Ernte auf den Markt zum Verkauf gebracht werden können.
Die Intel® Connected Logistics Platform ist in das Blockchain-Netzwerk integriert, das Sensoren in der gesamten Lieferkette einbindet und die Technologie des Internet der Dinge (IoT) nutzt, um Echtzeitfaktoren wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Lichtverhältnisse zu überwachen. Das System kann die Umgebungsbedingungen für Produkte in jedem Stadium überprüfen und verfolgen, angefangen bei der Ernte und Lagerung bis zur Lieferung. Dies gewährleistet optimale Frische und überlegene Qualität von Lebensmitteln für Verbraucher.
Im Vergleich zu traditionellen Methoden des Supply Chain Managements hat die Einführung der Blockchain-Technologie die Lebensmittelrückverfolgbarkeit und -sicherheit erheblich verbessert. Durch die kontinuierliche Überwachung des Zustands von Obst können potenzielle Lebensmittelverderb und Rückrufprobleme proaktiv vermieden und auch Lebensmittelabfälle reduziert werden.
Darüber hinaus haben digitale Aufzeichnungen viele manuelle Dateneingaben ersetzt, wodurch der Datenaustausch zwischen Lieferkettenpartnern erleichtert und eine äußerst effiziente, transparente und vertrauenswürdige Zusammenarbeit gefördert wird.
Maersk, eines der weltweit größten Container-Reedereien und Schiffsbetreiber, hat mit IBM zusammengearbeitet, um TradeLens zu entwickeln, ein auf Blockchain basierendes Echtzeit-Tracking-System für den internationalen Versand von Waren. Diese Plattform ermöglicht eine bequeme und sichere Informationsweitergabe, wodurch verschiedene Unternehmen entlang der Lieferkette zusammenarbeiten können, was einen transparenteren und effizienteren globalen Handel fördert.
Die Funktionsweise der TradeLens-Plattform basiert auf zahlreichen Sensoren, die an Waren, Transporteinheiten und Hafenausrüstung angebracht sind und IoT-Technologie verwenden, um den Standort der Waren und andere Daten wie Temperatur, Vibrationen, Luftfeuchtigkeit usw. zu verfolgen. Die Informationen werden auf der Blockchain für alle Benutzer zugänglich aufgezeichnet, um eine ständige Überwachung des Frachtstatus zu gewährleisten.
Darüber hinaus werden bei Erreichen des Zielschiffs vorprogrammierte Smart-Vertragscodes verwendet, um automatisch Dokumente im Zusammenhang mit Containern und Waren zu erstellen, wie z.B. finanzielle Berechnungen, Tarifzahlungen, Rechnungsprüfungen usw. Durch die automatisierte Kerninteraktionsfunktion von TradeLens können die Teilnehmer Workflows optimieren und die Datenverarbeitung beschleunigen. Das Blockchain-Netzwerk stellt sicher, dass alle Daten vertrauenswürdig sind, ohne Fehler oder Ungenauigkeiten.
Derzeit nutzen mehrere internationale Reedereien TradeLens, um Logistikkosten zu senken. Unternehmen wie Agility, APM Terminals, PSA International, CMA CGM, DP World und andere setzen Blockchain-Technologie ein, um die Geschwindigkeit und Effizienz bei der Frachtkonsolidierung, Deklarationen, Zollabfertigung, Zahlungen und anderen Operationen zu verbessern.
Das südafrikanische Papierunternehmen Sappi und der indische Zellstoff- und Faserhersteller Birla Cellulose haben sich zusammengetan, um GreenTrack zu schaffen, ein System, das den Fluss von Stoffprodukten und recycelten Materialien verfolgt. Partner können durch Scannen von QR-Codes eine Echtzeitverfolgung nutzen, um sicherzustellen, dass der Produktionsprozess ausschließlich aus zertifizierten nachhaltigen Wäldern stammt. Dies hilft Verbrauchern, informiertere Kaufentscheidungen zu treffen. Derzeit wurde die Plattform von über 250 Lieferkettenpartnern übernommen, darunter bekannte Unternehmen wie Walmart und Marks & Spencer.
Im Fischereisektor hat TraSeable Solutions mit dem World Wildlife Fund (WWF) zusammengearbeitet, um die Kundennachfrage nach Fischereilieferketten zu erfüllen, die den ESG-Standards entsprechen und illegale Fischerei verhindern. Ihr System sammelt Daten über den Fang jedes Fischereifahrzeugs, einschließlich Koordinaten, Fangprotokolle und Besatzungsdetails, und kennzeichnet dann die Produktverpackung mit QR-Codes, damit Endverbraucher die auf dem Blockchain-Netzwerk aufgezeichneten Informationen abrufen und den Verkauf illegal gefangenen Fisches minimieren können. In der Schmuckindustrie verwendet De Beers, einer der größten Diamantenproduzenten, die Blockchain-Plattform Tracr, um Diamanten vom Abbau über die Verarbeitung und den Versand bis zu den Schmuckläden zu verfolgen. Jeder Diamant erhält sofort nach dem Abbau eine eindeutige ID. Sensoren erfassen den Abschnitt, die Reinheit, die Farbe und das Gewicht jedes Diamanten, und die Informationen werden dann auf der Tracr-Plattform aufgezeichnet. Nachfolgende Daten zu Polieren, Verarbeitung, Versand und Wiederverkauf werden ebenfalls in Echtzeit aktualisiert, sodass alle relevanten Interessengruppen den Weg des Diamanten verfolgen und überprüfen können. Dies verbessert nicht nur die Transparenz und Vertrauenswürdigkeit der Aufzeichnungen, sondern verhindert auch, dass unmenschliche Blutdiamanten über illegale Kanäle auf den Markt gelangen.
In diesem Kurs haben wir die Anwendung von Blockchain in der Lieferkettenmanagement erforscht. Die Blockchain-Technologie speichert Daten in einem verteilten Hauptbuch, das Unveränderlichkeit und Dezentralisierung bietet. Sie verwendet auch Konsensmechanismen, um sicherzustellen, dass die Teilnehmer zu einem Konsens gelangen und so Daten Transparenz, Rückverfolgbarkeit und nahtlose Koordination erreichen. Darüber hinaus haben wir Einblicke in verschiedene Arten von Blockchain-Netzwerken gewonnen, wie öffentliche Blockchains, private Blockchains und Konsortial-Blockchains, die Unternehmen die Flexibilität bieten, die geeignetste Technologie entsprechend ihrer spezifischen Anwendungsfälle und Anforderungen auszuwählen.
In der Lieferkette hat die Blockchain-Technologie in der Supply-Chain-Management bedeutende Erfolge gezeigt. Sie hat sich als wirksam erwiesen, die Produktionszyklen zu verkürzen, die Rückverfolgbarkeit von Produkten zu verbessern, das Transport- und Logistikmanagement zu optimieren, die manuellen Betriebskosten zu senken und den Umweltschutz und die Einhaltung von Vorschriften zu gewährleisten. Der Einsatz von Smart Contracts hat das Supply-Chain-Management erheblich verbessert, indem sichere und zuverlässige Transaktionen und Geschäftsvorgänge ermöglicht wurden. Er hat auch die Notwendigkeit von Zwischenhändlern reduziert und die Betriebskosten gesenkt, die durch menschliche Fehler und Verzögerungen entstehen.
Im bevorstehenden Unterricht werden wir uns mit den Anwendungen von Blockchain in der Finanzierung der Lieferkette befassen und zukünftige Trends und potenzielle Herausforderungen erkunden.
Die Blockchain-Technologie hat sich in den letzten Jahrzehnten rasant entwickelt, ist in verschiedenen Bereichen verwurzelt und hat viele Branchen transformiert. Das Management der Lieferkette ist ein Bereich mit erheblichem Potenzial für Blockchain-Anwendungen. Als essentieller Bestandteil moderner Unternehmensabläufe erfordert das Management der Lieferkette eine effektive Koordination von Ressourcen in verschiedenen Regionen der globalisierten Landschaft, um reibungslose Service- und Produktionsprozesse zu gewährleisten und Kundenanforderungen präzise zu erfüllen. Mit ihren Merkmalen von Transparenz, Vertrauenswürdigkeit und Automatisierung kann die Blockchain-Technologie die Informationsaustauschmöglichkeiten unter den Nutzern verbessern und die Leistung anderer Treiber in der Lieferkette, wie Produktion, Lagerhaltung und Transport, steigern.
In diesem Kurs werden wir zunächst die Grundprinzipien der Blockchain einführen und dann ihre Anwendungen im Supply Chain Management untersuchen. Das dezentrale Distributed Ledger und die kryptografische Sicherheit der Blockchain machen sie zu einer idealen Lösung für viele Probleme in Supply-Chain-Informationssystemen. Durch die Etablierung von Lieferkettendaten auf der Blockchain mit unveränderlichen Aufzeichnungen können Unternehmen die Rückverfolgbarkeit von Produkten während des gesamten Prozesses realisieren, vom Einkauf und der Inspektion von Rohstoffen bis zur Echtzeitüberwachung während der Herstellung und vom Logistikmanagement während des Versands bis zum Verkauf durch Einzelhändler. Auf diese Weise können alle Beteiligten in der Lieferkette Echtzeitdaten austauschen, die Prozesstransparenz erhöhen, die Produktqualität sicherstellen, die Effizienz der Zusammenarbeit verbessern und das Risiko von Verzögerungen und Fehlern reduzieren. Wir werden praktische Beispiele und Erfahrungen in dieser Branche bereitstellen, um Ihnen zu helfen, ein tieferes Verständnis für Blockchain-Anwendungen im Supply Chain Management zu erlangen.
Blockchain ist eine spezielle Art von Datenbank, in der die Datenspeicherung spezifischen Regeln unterliegt und nicht willkürlich gelöscht oder geändert werden kann. Ihre Kerntechnologie ist das verteilte Hauptbuch, bei dem jedes Datenstück mit dem vorherigen verknüpft ist, und Daten, die auf diese Weise gespeichert werden, werden im Allgemeinen als ein 'Block' bezeichnet.
Jeder Block wird auf dem vorherigen Block aufgebaut, verbunden und geordnet durch Zeitstempel und identifiziert durch einen eindeutigen Hash-Wert, der von einer Hash-Funktion generiert wird. Daher wird es als „Blockchain“ bezeichnet. Neue Daten können nur als Teil eines Blocks zur Blockchain hinzugefügt werden, und die Sammlung von Blöcken bildet die Blockchain-Datenbank.
Es ist allgemein anerkannt, dass in einem Blockchain-Netzwerk:
Diese manipulationssichere Datenbank ist wertvoll, da sie keine vertrauenswürdige zentrale Autorität (einen Drittanbieter-Vermittler) benötigt, um das System zu betreiben, was das Potenzial für missbräuchliches Vertrauen minimiert. Ihre Eigenschaften der Datentransparenz, einfachen Überprüfbarkeit und Unveränderlichkeit reduzieren die Kosten des Vertrauens erheblich.
Die Blockchain basiert auf einem peer-to-peer verteilten Netzwerk und verwendet einen Konsensmechanismus, um ein gemeinsames Verständnis aller Teilnehmer der Daten im Datenbank zu erreichen und alle Aktualisierungen zu synchronisieren. Sobald ein Block zur Blockchain hinzugefügt wird, kann er als dauerhaft gültig betrachtet werden.
Als Ergebnis kann die Blockchain-Technologie als informationsgetriebener Faktor dienen, um die Reaktionsfähigkeit und Effizienz des Lieferkettenmanagements zu verbessern. Sie kann die Transparenz, Rückverfolgbarkeit und Koordination des Datenaustauschs zwischen verschiedenen Teilnehmern erhöhen und gleichzeitig Fälschung und Betrug verhindern.
Kryptographie ist die Grundlage der Blockchain-Technologie, und ihre Anwendungen umfassen digitale Signaturen, asymmetrische Verschlüsselung und Hash-Funktionen. Digitale Signaturen werden verwendet, um die Authentizität und Integrität von Daten zu überprüfen und sicherzustellen, dass Daten nicht manipuliert wurden. Bei der asymmetrischen Verschlüsselung werden öffentliche und private Schlüssel verwendet, wobei Daten mit dem öffentlichen Schlüssel verschlüsselt werden, wenn eine Transaktion initiiert wird, und mit dem privaten Schlüssel entschlüsselt werden, um die Vertraulichkeit und Sicherheit der Informationsübertragung zu gewährleisten.
Kryptographie spielt eine entscheidende Rolle in der Blockchain, indem sie die Datensicherheit schützt, unbefugten Zugriff und Manipulation verhindert und den Teilnehmern Anonymität und Datenschutz bietet, wodurch die Blockchain in der Lage ist, sensibele Informationen und Transaktionen sicher zu verarbeiten.
In verteilten Systemen entsteht das Problem des Vertrauens unter den Teilnehmern. Die Ermöglichung der Kommunikation und die Erreichung eines Konsenses unter allen Teilnehmern in Anwesenheit fehlerhafter Informationen wird als das Problem der Byzantinischen Generäle bezeichnet. Systeme, die dieses Problem überwinden können, werden als Byzantinisch-Fehler-tolerante (BFT) Systeme bezeichnet.
Traditionelle Ansätze verlassen sich auf vertrauenswürdige zentrale Behörden, um die Echtheit und Reihenfolge von Daten zu bestimmen. Peer-to-Peer-Blockchain-Netzwerke verwenden jedoch Konsensmechanismen, um Streitigkeiten zu lösen.
Das Ziel der Konsensmechanismen besteht darin, die echten Daten im Netzwerk zu bestimmen und Ereignisse korrekt zu ordnen. Unterschiedliche Blockchain-Plattformen und -Projekte können unterschiedliche Konsensmechanismen wie Proof-of-Work (PoW) und Proof-of-Stake (PoS) verwenden.
Im PoW-Mechanismus müssen die Teilnehmer ein komplexes mathematisches Problem lösen, um ihren Beitrag zum System zu beweisen und das Recht zu erlangen, Daten zu schreiben. Im PoW-Mechanismus müssen die Teilnehmer eine bestimmte Menge Kryptowährung als Sicherheit halten, um Daten einzureichen. Bösartige Knoten werden identifiziert und erleiden Verluste, wodurch bösartige Angriffe vermieden und sichergestellt wird, dass alle Teilnehmer einen Konsens erreichen, um den reibungslosen Betrieb des Blockchain-Netzwerks aufrechtzuerhalten.
Blockchain ist ein verteiltes Hauptbuch, das von vielen gegenseitig unvertrauenswürdigen Teilnehmern unter Verwendung von Verschlüsselung und Konsensmechanismen aufrechterhalten wird. Diese Teilnehmer werden im Allgemeinen als Knoten bezeichnet, aber nicht alle Knoten sind gleich. Sie können basierend auf ihren Funktionalitäten als Vollknoten, Leichtknoten und Miner-Knoten klassifiziert werden. Vollknoten führen umfassende Überprüfungen der Blockinhalte durch, einschließlich der Validierung von Transaktionen und der Speicherung vollständiger Kopien der Blockchain. Sie benötigen jedoch erhebliche Ressourcen, um betrieben zu werden. Leichtknoten verbinden sich mit anderen Vollknoten und validieren nur begrenzte Blockdaten, wodurch weniger Speicher- und Bandbreitenressourcen benötigt werden. Miner-Knoten sind entweder Vollknoten oder Leichtknoten und sind dafür verantwortlich, Rechenleistung bereitzustellen oder Token zu staken, um Transaktionen zu verarbeiten, Belohnungen aus dem Konsensalgorithmus zu erhalten und das Blockchain-Netzwerk vor bösartigen Angriffen zu schützen.
Das Schreiben und der Austausch von Daten zwischen verschiedenen Knotenpunkten schaffen ein dezentrales, Peer-to-Peer, synchrones und vertrauensloses Blockchain-Netzwerk, das das Risiko eines einzigen Ausfallpunkts, der zu einem Systemabsturz führt, mindert.
Blockchain-Technologie kann auf verschiedene Szenarien angewendet werden. Je nach Identität und Zweck der Teilnehmer kann sie in öffentliche Blockchains, private Blockchains und Konsortialblockchains eingeteilt werden.
Eine öffentliche Blockchain ist ein offenes Blockchain-Netzwerk, an dem jeder teilnehmen kann, und Transaktionen und Validierungen können anonym durchgeführt werden. Daten und Transaktionen in einer öffentlichen Blockchain sind für alle zugänglich, sodass alle Teilnehmer sie einsehen und überprüfen können. Typische Beispiele für öffentliche Blockchains sind Bitcoin und Ethereum. Sie zeichnen sich durch Dezentralisierung und Transparenz aus, stehen aber auch vor Skalierbarkeitsherausforderungen.
Eine private Blockchain ist ein Blockchain-Netzwerk, das auf eingeladene oder autorisierte Teilnehmer begrenzt ist. Es wird häufig innerhalb von Organisationen oder spezifischen Geschäftsanwendungsszenarien verwendet und bietet eine verbesserte Privatsphäre und Sicherheit. Dies ermöglicht eine bessere Kontrolle des Datenzugriffs und stellt sicher, dass Daten nur innerhalb des internen Netzwerks transparent sind. Einige Beispiele für private Blockchains sind KitChain und die IBM Blockchain-Plattform, die auf spezifische Unternehmensanforderungen wie hohe Durchsatzrate, geringe Latenz und keine Gebühren zugeschnitten sind.
Ein Konsortiums-Blockchain ist eine Art von Blockchain-Netzwerk, das öffentliche und private Blockchain-Merkmale integriert. Es wird gemeinsam von mehreren Organisationen oder Institutionen verwaltet und betrieben, und die Teilnehmer müssen Vereinbarungen unterzeichnen, um Konsensmechanismen und Datenfreigaberegeln festzulegen. Konsortiums-Blockchains werden typischerweise auf Blockchain-Projekte angewendet, die bestimmte Branchen oder Partnerschaften betreffen, wie z.B. die Zahlungsklärung zwischen Finanzinstituten. Beispiele für Konsortiums-Blockchains sind AntChain und die Energy Web Foundation.
Smart Contracts sind selbstausführender Code mit programmierbarer Logik auf der Blockchain, ähnlich wie deterministische Programme. Sie führen spezifische Aufgaben aus, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind. Smart Contracts funktionieren, indem sie „wenn…dann…“-Anweisungen befolgen. Ihre Regeln werden von Programmierern vordefiniert und können von allen Knoten repliziert und ausgeführt werden, sobald sie im Blockchain-Netzwerk bereitgestellt wurden.
Smart Contracts ermöglichen die Schaffung von vertrauenslosen Vereinbarungen, die es Benutzern ermöglichen, sichere und zuverlässige Transaktionen durchzuführen, ohne einem Dritten vertrauen zu müssen. Sie können verwendet werden, um verschiedene Geschäfte und Transaktionsverpflichtungen umzusetzen. Smart Contracts treten nur in Kraft, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind, was bedeutet, dass der Smart Contract nicht ausgeführt wird, wenn die Bedingungen nicht erfüllt sind.
Die Verwendung von Smart Contracts kann die Notwendigkeit von Vermittlern beseitigen und die mit menschlichen Fehlern und Verzögerungen verbundenen Betriebskosten erheblich reduzieren. Sie können genutzt werden, um verschiedene Arten von dezentralen Anwendungen (DApps) zu entwickeln.
In der Elektronikfertigungsindustrie nutzen acht Partnerunternehmen, darunter Arrow, Lenovo, Micron, SK Hynix, ZT Systems und Wiwynn, die von Microsoft Azure bereitgestellten Blockchain-Services, um ihre bestehenden Lieferkettenfertigungs- und Beschaffungszyklen zu optimieren.
Der globale Ausbruch der COVID-19-Pandemie im Jahr 2020 machte das Supply-Chain-Management noch herausfordernder, da Störungen in den Transportwegen und unvorhersehbare Auftragsanforderungen zu erheblichen Verzögerungen bei den Produktionsvorlaufzeiten vieler Hersteller führten. Durch die Blockchain-Technologie wurden die unabhängigen Datenknoten in der Lieferkette verbunden, um ein Datenetzwerk für den Informationsaustausch zu bilden, das eine häufige Kommunikation zwischen den Partnern stromaufwärts und stromabwärts ermöglichte.
Das Blockchain-Netzwerk hat Daten in jedem Glied der Lieferkette transparent gemacht, vom Komponentenlieferung, Herstellung und Transport bis hin zur Lagerung und Auslieferung. Dies ermöglicht nicht nur einen sichtbaren und zuverlässigen Datenaustausch, sondern ermöglicht auch die Rückverfolgbarkeit von Waren und erleichtert ein proaktives und dynamisches Lieferkettenmanagement.
In Zukunft wird auch das Qualitätsmanagement gestärkt, das sich weiter auf mineralische Rohstoffe, Rechenzentren und EOL (End of Life) Entsorgung erstreckt.
Durch die Erstellung von „digitalen Zwillingen“ für jedes Bauteil zur Aufzeichnung relevanter Dokumente und Informationen wird es möglich, die Einführung von gefälschten und minderwertigen Komponenten in die Lieferkette zu verhindern. Es ermöglicht auch die Überprüfung der Quellen der Komponenten stromaufwärts, um die Verwendung von unmenschlich gewonnenen Rohstoffen und Konfliktmineralien zu vermeiden und Qualitätsprobleme in komplexen Prozessen zu identifizieren.
Papierloses Handeln ist das ideale Ziel für den internationalen Handel, das nicht nur die Effizienz der globalen Logistik erheblich verbessern wird, sondern auch unabhängigen Händlern und Verbrauchern aus verschiedenen Ländern zugutekommen wird. Laut Trademark East Africa müssen afrikanische Unternehmer in einer einzigen Transaktion möglicherweise bis zu 96 Papierdokumente ausfüllen.
Um den Digitalisierungsherausforderungen zu begegnen, mit denen kenianische Exporteure konfrontiert sind, hat sich Trademark East Africa mit der IOTA-Stiftung zusammengetan, um in Kenia ein kritisches Handelsdokumentenzugangssystem auf Basis des Tangle-Netzwerks einzurichten. Sie teilen Informationen mit den Zollbehörden der Zielländer, um den Exportprozess zu beschleunigen und die Wettbewerbsfähigkeit kenianischer Unternehmen auf globaler Ebene weiter zu stärken.
Derzeit hat Trademark East Africa dieses Projekt zu einem strategischen Schwerpunkt gemacht und experimentiert mit mehr Handelsrouten. Zum Beispiel erkunden sie den Teeexport nach Großbritannien, den Fischexport nach Belgien und den Textilexport in die USA. Sie arbeiten auch mit anderen Regierungen in Ostafrika zusammen, um die Integration dieser Technologie in ihre Grenzbehörden zu testen.
Diese Anwendung hat den kenianischen Grenzbehörden geholfen, Standards für den länderübergreifenden und branchenübergreifenden Austausch von Handelsinformationen festzulegen und uns damit einen Schritt näher an das globale Ziel gebracht, den Handel für alle zugänglich und mühelos zu gestalten. Das Projekt hat starke Unterstützung von Regierungsbehörden der Niederlande, des Vereinigten Königreichs und der USA erhalten.
Intel hat sich mit Curry & Company, einem großen unabhängigen Blaubeer-Vertreiber, zusammengetan, um die Rückverfolgbarkeit und Qualitätskontrolle in der Lebensmittel-Lieferkette mithilfe der Hyperledger Sawtooth Blockchain zu stärken. Diese Partnerschaft stellt sicher, dass frische Blaubeeren innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens nach der Ernte auf den Markt zum Verkauf gebracht werden können.
Die Intel® Connected Logistics Platform ist in das Blockchain-Netzwerk integriert, das Sensoren in der gesamten Lieferkette einbindet und die Technologie des Internet der Dinge (IoT) nutzt, um Echtzeitfaktoren wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Lichtverhältnisse zu überwachen. Das System kann die Umgebungsbedingungen für Produkte in jedem Stadium überprüfen und verfolgen, angefangen bei der Ernte und Lagerung bis zur Lieferung. Dies gewährleistet optimale Frische und überlegene Qualität von Lebensmitteln für Verbraucher.
Im Vergleich zu traditionellen Methoden des Supply Chain Managements hat die Einführung der Blockchain-Technologie die Lebensmittelrückverfolgbarkeit und -sicherheit erheblich verbessert. Durch die kontinuierliche Überwachung des Zustands von Obst können potenzielle Lebensmittelverderb und Rückrufprobleme proaktiv vermieden und auch Lebensmittelabfälle reduziert werden.
Darüber hinaus haben digitale Aufzeichnungen viele manuelle Dateneingaben ersetzt, wodurch der Datenaustausch zwischen Lieferkettenpartnern erleichtert und eine äußerst effiziente, transparente und vertrauenswürdige Zusammenarbeit gefördert wird.
Maersk, eines der weltweit größten Container-Reedereien und Schiffsbetreiber, hat mit IBM zusammengearbeitet, um TradeLens zu entwickeln, ein auf Blockchain basierendes Echtzeit-Tracking-System für den internationalen Versand von Waren. Diese Plattform ermöglicht eine bequeme und sichere Informationsweitergabe, wodurch verschiedene Unternehmen entlang der Lieferkette zusammenarbeiten können, was einen transparenteren und effizienteren globalen Handel fördert.
Die Funktionsweise der TradeLens-Plattform basiert auf zahlreichen Sensoren, die an Waren, Transporteinheiten und Hafenausrüstung angebracht sind und IoT-Technologie verwenden, um den Standort der Waren und andere Daten wie Temperatur, Vibrationen, Luftfeuchtigkeit usw. zu verfolgen. Die Informationen werden auf der Blockchain für alle Benutzer zugänglich aufgezeichnet, um eine ständige Überwachung des Frachtstatus zu gewährleisten.
Darüber hinaus werden bei Erreichen des Zielschiffs vorprogrammierte Smart-Vertragscodes verwendet, um automatisch Dokumente im Zusammenhang mit Containern und Waren zu erstellen, wie z.B. finanzielle Berechnungen, Tarifzahlungen, Rechnungsprüfungen usw. Durch die automatisierte Kerninteraktionsfunktion von TradeLens können die Teilnehmer Workflows optimieren und die Datenverarbeitung beschleunigen. Das Blockchain-Netzwerk stellt sicher, dass alle Daten vertrauenswürdig sind, ohne Fehler oder Ungenauigkeiten.
Derzeit nutzen mehrere internationale Reedereien TradeLens, um Logistikkosten zu senken. Unternehmen wie Agility, APM Terminals, PSA International, CMA CGM, DP World und andere setzen Blockchain-Technologie ein, um die Geschwindigkeit und Effizienz bei der Frachtkonsolidierung, Deklarationen, Zollabfertigung, Zahlungen und anderen Operationen zu verbessern.
Das südafrikanische Papierunternehmen Sappi und der indische Zellstoff- und Faserhersteller Birla Cellulose haben sich zusammengetan, um GreenTrack zu schaffen, ein System, das den Fluss von Stoffprodukten und recycelten Materialien verfolgt. Partner können durch Scannen von QR-Codes eine Echtzeitverfolgung nutzen, um sicherzustellen, dass der Produktionsprozess ausschließlich aus zertifizierten nachhaltigen Wäldern stammt. Dies hilft Verbrauchern, informiertere Kaufentscheidungen zu treffen. Derzeit wurde die Plattform von über 250 Lieferkettenpartnern übernommen, darunter bekannte Unternehmen wie Walmart und Marks & Spencer.
Im Fischereisektor hat TraSeable Solutions mit dem World Wildlife Fund (WWF) zusammengearbeitet, um die Kundennachfrage nach Fischereilieferketten zu erfüllen, die den ESG-Standards entsprechen und illegale Fischerei verhindern. Ihr System sammelt Daten über den Fang jedes Fischereifahrzeugs, einschließlich Koordinaten, Fangprotokolle und Besatzungsdetails, und kennzeichnet dann die Produktverpackung mit QR-Codes, damit Endverbraucher die auf dem Blockchain-Netzwerk aufgezeichneten Informationen abrufen und den Verkauf illegal gefangenen Fisches minimieren können. In der Schmuckindustrie verwendet De Beers, einer der größten Diamantenproduzenten, die Blockchain-Plattform Tracr, um Diamanten vom Abbau über die Verarbeitung und den Versand bis zu den Schmuckläden zu verfolgen. Jeder Diamant erhält sofort nach dem Abbau eine eindeutige ID. Sensoren erfassen den Abschnitt, die Reinheit, die Farbe und das Gewicht jedes Diamanten, und die Informationen werden dann auf der Tracr-Plattform aufgezeichnet. Nachfolgende Daten zu Polieren, Verarbeitung, Versand und Wiederverkauf werden ebenfalls in Echtzeit aktualisiert, sodass alle relevanten Interessengruppen den Weg des Diamanten verfolgen und überprüfen können. Dies verbessert nicht nur die Transparenz und Vertrauenswürdigkeit der Aufzeichnungen, sondern verhindert auch, dass unmenschliche Blutdiamanten über illegale Kanäle auf den Markt gelangen.
In diesem Kurs haben wir die Anwendung von Blockchain in der Lieferkettenmanagement erforscht. Die Blockchain-Technologie speichert Daten in einem verteilten Hauptbuch, das Unveränderlichkeit und Dezentralisierung bietet. Sie verwendet auch Konsensmechanismen, um sicherzustellen, dass die Teilnehmer zu einem Konsens gelangen und so Daten Transparenz, Rückverfolgbarkeit und nahtlose Koordination erreichen. Darüber hinaus haben wir Einblicke in verschiedene Arten von Blockchain-Netzwerken gewonnen, wie öffentliche Blockchains, private Blockchains und Konsortial-Blockchains, die Unternehmen die Flexibilität bieten, die geeignetste Technologie entsprechend ihrer spezifischen Anwendungsfälle und Anforderungen auszuwählen.
In der Lieferkette hat die Blockchain-Technologie in der Supply-Chain-Management bedeutende Erfolge gezeigt. Sie hat sich als wirksam erwiesen, die Produktionszyklen zu verkürzen, die Rückverfolgbarkeit von Produkten zu verbessern, das Transport- und Logistikmanagement zu optimieren, die manuellen Betriebskosten zu senken und den Umweltschutz und die Einhaltung von Vorschriften zu gewährleisten. Der Einsatz von Smart Contracts hat das Supply-Chain-Management erheblich verbessert, indem sichere und zuverlässige Transaktionen und Geschäftsvorgänge ermöglicht wurden. Er hat auch die Notwendigkeit von Zwischenhändlern reduziert und die Betriebskosten gesenkt, die durch menschliche Fehler und Verzögerungen entstehen.
Im bevorstehenden Unterricht werden wir uns mit den Anwendungen von Blockchain in der Finanzierung der Lieferkette befassen und zukünftige Trends und potenzielle Herausforderungen erkunden.