Neue Möglichkeiten durch den catena-x-basierten Datenaustausch entlang der wertschöpfungskette

Motivation:

Die Vernetzung spielt in der modernen Industrie eine immer wichtigere Rolle. Abnehmer müssen bspw. Bestellungen und Lieferzeiten mit Zulieferern abstimmen, die Straße gilt als virtuelles Zwischenlager und Verzögerungen durch falsche Planung und fehlende Informationen führen schnell zu großen finanziellen Verlusten. Dazu kommt der immer wichtiger werdende Umweltschutz (Stichwort CO2-Fussabdruck), der ebenfalls eine passende Vernetzung voraussetzt.

Um eine entsprechende Vernetzung der Automobilindustrie zu erreichen, wurde Catena X mit dem Ziel entwickelt, eine gemeinsame Kommunikationsbasis entlang der Wertschöpfungskette zu etablieren. Catena X stellt ein dezentrales Netzwerk dar, in dem jeder Partner direkt mit jedem anderen kommunizieren kann. Es besteht aus einer Reihe von sog. Core-Services, die sich u. A. um die Vermittlung der Verbindungen kümmern und die Suche nach Daten und Datenlieferanten ermöglichen. Die eigentliche Kommunikation erfolgt dann über einen bei jedem Partner gehosteten Eclipse Dataspace Connector (EDC), der sich um die sichere Verbindung zur Gegenstelle kümmert und nur autorisierten Zugriff auf die bereitgestellten Daten erlaubt.

Aufgrund der damit einhergehenden Vorteile soll Catena X auch zur Vernetzung der Gießereien mit ihren Zulieferern und Kunden zum Einsatz kommen.

Vorgehensweise:

Der Einsatz von Catena X innerhalb von ReGAIN untergliedert sich in die Schritte:

1. 1. Anforderungen an Datenaustausch Infrastruktur
   2. Spezifikation Foundry Data Backbone
   3. Anbindung ReGAIN Services
   4. Anbindung digitale Ökosysteme
   5. Evaluation und Test

Im Schritt 1 werden gemeinsam mit den Partnern die Anforderungen an den Datenaustausch spezifiziert. Dazu gehört, wer mit wem kommuniziert, welche Daten ausgetauscht werden sollen und in welchem Datenformat der Austausch passiert. Das Datenformat spielt hier in verschiedener Hinsicht eine wichtige Rolle, da es sowohl für das allseitige Verständnis der Daten maßgeblich ist als auch festlegt, in welcher Granularität die Daten weitergegeben werden. So kann der CO2-Fussabdruck bspw. als ein Gesamtwert je Tag oder feingranular aufgeteilt auf einzelne Produkte weitergegeben werden. Dabei muss ermittelt werden, welche Granularität mit vertretbarem Aufwand erreichbar ist.

Im Schritt 2 wird basierend auf den Anforderungen aus Schritt 1 mit der Umsetzung begonnen. Dafür werden die Catena X-Core-Services für ReGAIN aufgesetzt. Darüber hinaus wird untersucht, für welche der zu übertragenden Daten (bspw. CO2-Fussabdruck) Catena X bereits Datenmodelle zur Verfügung stellt. Für Daten auf die dies nicht zutrifft, werden verfügbare Datenmodelle adaptiert bzw. eigene Datenmodelle definiert. Das betrifft bspw. Trainingsdaten für KI-Modelle.

In der weiteren Umsetzung erfolgt im Schritt 3 die Anbindung der Partner und Dienste an das Catena X-Netzwerk. Dafür werden die EDCs partnerspezifisch angepasst und mit internen Diensten zur Bereitstellung bzw. zum Abruf der Daten verbunden.

Da die in ReGAIN entwickelten KI-Services in Cloud-Systemen (AWS, Azure o. Ä.) laufen, wird im Schritt 4 ein entsprechender EDC geschaffen, der die Verbindung zwischen Catena X und Cloud vereinfachen soll.

Ergebnis:

Zur Erreichung der übergeordneten Ziele werden im Projekt (i) standardisierte Datenmodelle mit zugehörigen Schnittstellen für CATENA-X geschaffen, (ii) KI- und Simulationsansätze zur Optimierung multipler Zielgrößen für Gießereiprozesse und Produktionssysteme, insbesondere zur Steigerung der Resilienz und der Verbesserung des CO2-Footprint erarbeitet, und ein KI-App Ökosystem zur föderierten ML- und Datenanalytik entwickelt sowie (iii) die Ergebnisse in eine branchenweite und -übergreifende OPC UA Standardisierung und den Technologietransfer überführt. Zur Erreichung dieser Ziele werden folgende wissenschaftliche und technische Arbeitsziele im Prozesscluster verfolgt:

Teilziel des Arbeitspaketes ist die Vernetzung der an ReGAIN beteiligten Gießereien mit ihren Zulieferern, Kunden sowie Subunternehmen.

Dabei sollen alle benötigten Daten sicher in einheitlichen Formaten weitergeben werden neue Kommunikationsverbindungen möglichst einfach eingerichtet werden können. Insbesondere für die in ReGAIN zur Optimierung und für den KI-Einsatz benötigten Daten werden hierfür Datenmodelle geschaffen oder angepasst. Dabei ist zwischen der Catena X-basierten Datenweitergabe und der Abfrage von Diensten wie den KI-Services zu unterscheiden. Während die regelmäßige Weitergabe (großer) Datenmengen entlang der Wertschöpfungskette ein sinnvoller Einsatz von Catena X ist, stellt die Abfrage von Diensten mittels Catena X einen zu großen Aufwand dar und ist daher nicht sinnvoll. So lässt sich Catena X durchaus sinnvoll zur Weitergabe von KI-Trainingsdaten verwenden, für die Abfrage der KI-Services jedoch nicht.