Konzeption und Realisierung einer Cloud-Manufacturing-Orchestrations- und Planungsplattform

Abstract

Cloud Manufacturing ist ein Paradigma, welches den Ansatz des Cloud Computings auf die Fertigung überträgt. Der Grundgedanke dafür ist, einen allgegenwärtigen und bedarfsgerechten Zugriff auf einen virtualisierten Pool an Ressourcen zu ermöglichen. Eine Plattform soll dabei die Zuordnung dieser Ressourcen zwischen den Teilnehmern in diesem Netzwerk übernehmen. Ein Vorteil davon ist, dass Hersteller und Dienstleister in einer neuen Form miteinander kollaborieren können. Fertigungsaufträge können aufgeteilt und einzelne Aufgaben an spezialisierte Hersteller oder Dienstleister abgegeben werden. Diese Orchestration der auf der Plattform verfügbaren Ressourcen, die als Services angeboten werden, muss geplant und koordiniert werden, um einen Kundenauftrag zu erfüllen.

Herausforderungen für dieses Paradigma sind der Datenschutz sowie die Sicherheit der Daten. Sensible Daten der Teilnehmer, Informationen über das Produkt oder Kenntnisse über Technologien und Prozesse müssen über die Plattform ausgetauscht werden.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Ausarbeitung eines Konzepts für eine Plattform, die eine Orchestrierung der Services sowie eine Planung von Aufträgen ermöglichen soll. Dabei sollen sensible Daten und geistiges Eigentum im Kontext des kollaborativen Cloud Manufacturing geschützt werden können. Dafür wurden bereits existierende wissenschaftliche Arbeiten analysiert und ausgewertet. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurde ein Konzept für eine Plattform ausgearbeitet, die eine transparente Kollaboration der Teilnehmer des Netzwerks ermöglicht. Die Plattform wurde mit einer Blockchain umgesetzt, die Teilnehmer veröffentlichen konzeptionierte Smart Contracts, die ihre Ressourcen, Dienstleistungen und Aufträge repräsentieren. Dabei werden Daten nur mit autorisierten Teilnehmern ausgetauscht. Zudem wird für den Austausch keine weitere Instanz benötigt, wie ein Plattform-Betreiber als Vermittler, der die Daten dann ebenfalls einsehen könnte.

Cloud manufacturing is a paradigm that describes the transfer of cloud computing to manufacturing. The fundamental idea is to enable an ubiquitous and needs-oriented access to a virtualized pool of resources. For that matter, a platform is designed to take over the task of allocating these resources in this network. One advantage of this is that manufacturers and service providers can collaborate with each other in a new form. Production orders can be split up and individual tasks can be handed over to specialized manufacturers or service providers. This orchestration of the resources which are offered as services on the platform must be planned and coordinated in order to fulfill a customer order.

Challenges to this paradigm are data protection and data security. Sensitive data of the participants, information about the product or knowledge about technologies and processes must be exchanged via the platform.

For this present paper, a concept for a platform which should enable the orchestration of services and the planning of orders. Sensitive data and intellectual property should be protected in the context of collaborative cloud manufacturing. Therefor, existing scientific papers were analyzed and evaluated. Based on these findings, a concept for a platform was developed that enables transparent collaboration between the participants of the network.

The platform was implemented with a blockchain. The participants publish conceptual smart contracts representing their resources, services and orders. Data is only exchanged with authorized participants and without the need for another entitiy, such as a platform operator as mediator, who could then also view the data.