Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Blockchain für die Kreislaufwirtschaft: Konzeption und Evaluation Blockchain-basierter digitaler Zwillinge

Lediglich 6 % der weltweit verarbeiteten Materialien werden recycelt. Durch eine stärkere Kreislaufführung könnte nicht nur die Umwelt entlastet, sondern auch Einsparpotenziale für Unternehmen realisiert werden. Die Kernelemente einer Kreislaufwirtschaft sind u.a. das Schließen von Produkt- und Materialkreisläufen sowie die Wiederaufbereitung von Abfall zu Sekundärrohstoffen.

Allerdings beeinträchtigen Informationsasymmetrien die Einführung von Kreislaufwirtschaftsansätzen. So ist z. B. oftmals nicht bekannt, ob die Qualität von Rezyklaten den Anforderungen der Wiederverwendung entspricht. Dies liegt unter anderem daran, dass ein durchgängiger Informationsfluss über die Supply Chain nicht gewährleistet und ein hoher Koordinationsaufwand zur Integration der Akteure notwendig ist. Notwendige Produktinformationen liegen nachgelagerten Wertschöpfungsstufen oft nicht vor und müssten für eine effektivere Kreislaufführung aufwendig generiert werden.

Ein auf der Blockchain-Technologie basierender Digitaler Zwilling eines Produkts könnte die unternehmensübergreifende, branchenunabhängige Bereitstellung solcher Informationen vereinfachen. Im Rahmen des Forschungsprojekts soll untersucht werden, wie digitale Zwillinge auf Blockchain-Basis zur Förderung der Kreislaufwirtschaft konzeptioniert sein müssen und welche operativen Effekte und strategischen Implikationen für KMU ihr Einsatz mit sich bringt. Dazu werden durch verschiedene qualitative und quantitative Forschungsmethoden Produkte klassifiziert, Anforderungen erhoben, Digitale Zwillinge konzeptioniert, ökonomische und ökologische Effekte einer verbesserten Informationsverfügbarkeit simuliert und strategische Implikationen erarbeitet.

Im Ergebnis sollen KMU fallbezogen bewerten können, welche technischen Umfänge, operativen Effekte und strategischen Implikationen eine Nutzung von Blockchain-basierten digitalen Zwillingen nach sich zieht und wie diese aufzubauen sind.

Ergebniszusammenfassung:

Die Forschungsergebnisse zeigen die Möglichkeiten zum Einsatz eines Blockchain-basierten digitalen Zwillings in der Kreislaufwirtschaft auf. Das Projekt leistet dabei insbesondere in zwei Bereichen einen Beitrag:

Erstens wurde anhand erhobener Anforderungen und der Entwicklung eines prototypischen digitalen Zwillings dessen technische Machbarkeit untersucht. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse erhöhen den Reifegrad der Technologie insgesamt. Die Interviewstudie und Workshops haben zudem gezeigt, dass die Einführung eines digitalen Zwillings für den Informationsaustausch in einer Kreislaufwirtschaft sehr förderlich sein kann.

Zweitens wurden bei der prototypischen Entwicklung sowie bei den Workshops und Interviews die Rahmenbedingungen für und die Chancen/Herausforderungen des Einsatzes der Technologie im Allgemeinen und im Besonderen für und durch KMU aufgezeigt. Die identifizierten Ausprägungen eines digitalen Zwillings bieten für Unternehmen eine Grundlage, um zu evaluieren, welche Form digitaler Zwillinge für sie in Frage kommen könnte. Zu beachten ist dabei die genaue Art der gespeicherten Daten sowie die Bereitschaft für Transparenz, insbesondere in Abgrenzung zum Bedürfnis für Geheimhaltung sensitiver Daten, und die Bedeutung des Produktherstellers für die Umsetzung eines digitalen Zwillings des jeweiligen Produkts. Diese Erkenntnisse stellen nicht nur einen Beitrag zum Stand der Forschung dar, sondern sind auch insbesondere für die Praxis relevant.

Das entwickelte Entscheidungswerkzeug gibt KMU somit erste Orientierung zu digitalen Zwillingen, ermöglicht eine strukturierte Auseinandersetzung mit den Umsetzungsmöglichkeiten im Kontext der Kreislaufwirtschaft und bietet eine Entscheidungshilfe zur Einführung digitaler Zwillinge für die Praxis an. Ein derartiges Entscheidungswerkzeug hat bisher nicht existiert und leistet somit einen wichtigen Beitrag für KMU auf dem Weg zur Kreislaufwirtschaft und zur Anwendung von digitalen Zwillingen.