Gaia-X in industriellen Wertschöpfungsnetzwerken – Erkenntnisse aus der Förderlinie InGAIA-X

Produktbeschreibung

Die Publikation richtet sich an Industrieunternehmen und Forschende, die an der Nutzung von Gaia-X für die industrielle Produktion interessiert sind. Sie vereint die Ergebnisse der Forschungsprojekte COSMIC-X, DIONE-X, Fed-X-Pro, GRIPSS-X und URANOS-X, die zur Entwicklung von Anwendungsszenarien für Gaia-X-konforme Datenökosysteme beigetragen haben. Ziel ist es, insbesondere mittelständische Unternehmen in die Lage zu versetzten, souverän Datenräume zu nutzen, um die digitale Transformation voranzutreiben und ihre Wettbewerbsfähigkeit zu steigern. Wichtige Technologien sind dabei Blockchain, Self-Sovereign Identity (SSI) und die Asset Administration Shell (AAS). Die Projektergebnisse stärken die Innovationskraft und eröffnen neue Geschäftsmodelle in der Industrie 4.0.

Inhaltsverzeichnis
Abstract … VII
1 Einleitung … 1
1.1 Gaia-X – Chance für die industrielle Produktion . . . . . . . . . . . 1
1.1.1 Möglichkeiten von Gaia-X in der industriellen Produktion . . . . . 4
1.1.2 Die aktuelle Projektlandschaft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.2 Die InGAIA-X Förderlinie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.2.1 Die Projekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2 Datensouveränität durch Gaia-X – Grundlagen der Ergebnisse in der
Förderlinie InGAIA-X … 14
2.1 Definitionen und grundlegende Konzepte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.1.1 Interoperabilität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.1.2 Datenraum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.1.3 Wertschöpfungsnetzwerke und Ökosysteme . . . . . . . . . . . . . . 15
2.1.4 Datensouveränität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.1.5 Gaia-X . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.2 Aufbau, Struktur & Technologien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2.1 Datenraum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2.2 Gaia-X und Federation Services . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.2.3 Eclipse Dataspace Components (EDC) . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.2.4 Sovereign Cloud Stack . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.3 Weitere Technologien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.3.1 Asset Administration Shell (AAS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.3.2 OPC UA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.3.3 LinkedFactory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3 URANOS-X – Methoden zur Befähigung von KMU für Gaia-X … 31
3.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.2 Relevanz von Gaia-X für das Projekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.3 Projektergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.3.1 Anforderungs- und Bedarfserhebung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.3.2 Studien des vorhandenen Lösungswissen . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.3.3 Von der Gaia-X-Idee zum Gaia-X-Entwicklungsauftrag . . . . . . . 42
3.3.4 Die Spezifikation von Gaia-X Anwendungen . . . . . . . . . . . . . 50
3.3.5 Integration & Validierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.3.6 Die Gaia-X Erlebniswelt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.3.7 Die Transformation zum Datenraumakteur . . . . . . . . . . . . . . 62
3.4 Diskussion & Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
4 GRIPSS-X … 71
4.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
4.2 Relevanz von Gaia-X für das Projekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
4.3 Methodik/Umsetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
4.4 Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
5 COSMIC-X: Vertrauenswürdige Wertschöpfungsketten in kollaborativen industriellen Ökosystemen … 89
5.1 Einführung: Problemstellungen in den Use Cases . . . . . . . . . . . . . . . 89
5.2 Relevanz von Gaia-X für das Projekt: Authentifizierung und Autorisierung … 91
5.3 Methodik/Umsetzung: Vertrauenswürdiger Informationsaustausch in industriellen Geschäftsprozessen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
5.3.1 Vertrauen für digitale Services mit Self-Sovereign Identities . . . . . 92
5.3.2 Blockchain als dezentraler Sicherheitsanker . . . . . . . . . . . . . . 93
5.3.3 Standardisierte Asset-Schnittstellen mit Asset Administration Shell … 94
5.3.4 Maschinelles Lernen und Künstliche Intelligenz . . . . . . . . . . . 95
5.4 Ergebnisse: Einbindung in industrielle Use Cases . . . . . . . . . . . . . . . 95
5.4.1 Vertrauenswürdige Lieferkette . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
5.4.2 Digitaler Zwilling zur Bereitstellung von Maschinendaten . . . . . . 98
5.4.3 Plattformbasierte Wartung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
5.4.4 Kontinuierliche Betrachtung der COSMIC-X Bedrohungslandschaft … 101
5.5 Diskussion & Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
6 DIONE-X … 107
6.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
6.2 Relevanz von Gaia-X für das Projekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
6.3 Methodik/Umsetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
6.4 Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
6.5 Diskussion/Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
7 Fed-X-Pro 115
7.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
7.2 Relevanz von Gaia-X für das Projekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
7.3 Methodik/Umsetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
7.4 Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
7.5 Diskussion & Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
8 Zusammenfassung & Ausblick 121
8.1 Bedeutung von Gaia-X für das produzierende Gewerbe . . . . . . . . . . . 121
8.2 Einordnung der Projektergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
8.3 Die Unternehmensperspektive – Umfrageergebnisse . . . . . . . . . . . . . 123
8.4 Zukünftiger Forschungsbedarf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
Autorenubersicht … 127
Die Konsortien … 146

Keywords: Gaia-X, Datenräume, Demonstratoren, Forschungsprojekte, digitale Ökosysteme, Anwendungsfälle, Datensouveränität, förderierte Services, Geschäftsmodelle, Kollaboration, Gaia-X, data spaces, demonstrators, research projects, digital ecosystems, use cases, data soveignty, federated services, business model, collaboration