Sichere Dateninfrastruktur: Was Gaia-X Maschinenbauern bieten soll

Die Aufgaben bei dem Projekt Gaia-X zum Aufbau einer europäischen, vernetzten, offenen Dateninfrastruktur auf Basis europäischer Werte. Gesamtbild Dateninfrastruktur und Ökosystem. BMWi

Diese Dateninfrastruktur soll die Grundlage für ein digitales Ökosystem namens Gaia-X sein, in dem Daten zur Verfügung gestellt, zusammengeführt und ausgetauscht werden können. Unter Dateninfrastruktur wird dabei eine vernetzte technische Infrastruktur aus Komponenten und Diensten verstanden, die den Zugang zu Daten sowie deren Speicherung, Austausch und Nutzung gemäß vordefinierten Regeln ermöglicht; die Dateninfrastruktur umfasst also nicht die Netzwerkebene, bestehend aus Datenübertragungsnetzwerk und Hardware. Ein digitales Ökosystem ist demgegenüber ein Netzwerk aus Entwicklern, Anbietern und Anwendern digitaler Produkte und Services in Verbindung mit Transparenz, breitem Zugang und vitalem Austausch.

Nach Ansicht von Bundeswirtschaftsminister Peter Altmaier wird diese Infrastruktur dazu beitragen, dass „wir unsere digitale Souveränität wiederherstellen“. Beide Länder wollen nun „rasch an Regierungen und Unternehmen anderer europäischer Länder herantreten, damit auch sie Teil dieser Initiative werden“. Der französische Finanz- und Wirtschaftsminister Bruno Le Maire: „Wir wollen eine sichere und unabhängige europäische Datenin-frastruktur aufbauen, mit universellen Datenbanken, Datenpooling und Daten-Interoperabilität. Im Rahmen der Zusammenarbeit können europäische Unternehmen von einem größeren Datenpool profitieren, um ihre Algorithmen zu entwickeln und ihre Position auf einem von starkem Wettbewerb geprägten globalen Markt zu verbessern. Dies ist für die digitale und technologische Souveränität Europas wichtig.“

Das Konzept von Gaia-X

Das Projekt Gaia-X sieht die Vernetzung dezentraler Infrastrukturdienste, insbesondere Cloud und Edge-Instanzen, zu einem homogenen, nutzerfreundlichen System vor. Die daraus entstehende vernetzte Form der Dateninfrastruktur stärkt sowohl die digitale Souveränität der Nachfrager von Cloud-Dienstleistungen als auch die Skalierungsfähigkeit und Wettbewerbsposition europäischer Cloud-Anbieter. Das Lösungskonzept von Gaia-X beruht auf zentralen technischen Anforderungen an eine Architektur einer vernetzten, offenen Dateninfrastruktur:

• Datensouveränität im Sinne einer vollständigen Kontrolle über gespeicherte und verarbeitete Daten sowie die unabhängige Entscheidung darüber, wer darauf zugreifen darf.
• Einsatz nachvollziehbar sicherer, offener Technologien, unter anderem durch Einsatz von Open Source Grundsätzen, in einem offenen Ökosystem.
• Dezentrale bzw. verteilte Datenverarbeitung über Multi-Edge-, Multi-Cloud- oder Edge-to-Cloud-Verarbeitung für die Gewinnung von Verbundvorteilen.
• Interoperabilität sowohl hinsichtlich technischer und semantischer Standards als auch im Sinne einer Interkonnektivität auf Netzwerk-, Daten- und Dienstebene zwischen Edge- oder Cloudinstanzen.
• Unabhängige und automatisierbare Zertifizierung und Kontrahierung eines Teilnehmers am Gaia-X-Ökosystem bezügliich der Einhaltung des Gaia-X-Regelwerkes hinsichtlich IT-Sicherheit, Datensouveränität, Service Levels und Rahmenverträgen.
• Bereitstellung zentraler Dienste, die das Ökosystem für einen sicheren und anwendungsfreundlichen Betrieb benötigt (z. B. Authentifizierung).
• Selbstbeschreibende Gaia-X-Knoten zur Förderung der Transparenz, aber auch zur Schaffung neuer Geschäfts- und Anwendungsmodelle teilnehmerübergreifend (z. B. Daten- oder Dienstvermittlung).

Zur Umsetzung der vernetzten Dateninfrastruktur erachten die beiden Partnerländer Deutschland und Frankreich eine zentrale, europäisch getragene Organisation für notwendig. Sie soll aus wirtschaftlicher, organisatorischer und technischer Sicht die Basis für eine vernetzte Dateninfrastruktur sein. Ihre Aufgabe wird sein, eine Referenzarchitektur zu entwickeln, Standards zu definieren sowie Kriterien für Zertifizierungen und Gütesiegel vorzugeben. Sie soll ein neutraler Mittler und Kern des europäischen Ökosystems sein.

Greifbarer Mehrwert für die produzierende Industrie

Zur Veranschaulichung des Mehrwerts des Gaia-X-Projektes hat das BMWi eine Reihe von Bedarfsbeispielen für verschiedenen Einsatzbereiche zusammengestellt. Diese Beispiele sollen die Potenziale der vernetzten Dateninfrastruktur anhand von Anwendungsmustern aufzeigen. Aus dem Bereich Industrie 4.0/KMU haben der Bundesverband der Deutschen Industrie (BDI), der VDMA und der ZVEI zwei Bedarfsbeispiele zusammengestellt, die im Folgenden dargestellt werden. Sie zeigen, dass diese Unternehmen vor sehr ähnlichen Herausforderungen hinsichtlich der Integration und Auswertung von Daten und deren Lösung in einer einheitlichen Sprache, Semantik sowie in offenen und modularen Strukturen stehen. In den klassischen Geschäftsbeziehungen von Komponentenherstellern, Maschinenbauern und Systembetreibern spielen vor allem Fragen der Steuerungsmöglichkeit der Datenübertragung und damit der Sicherung des geistigen Eigentums eine große Rolle.

Bedarfsbeispiel 1: Vertrauenswürdige Zusammenarbeit von Unternehmen

Der Hersteller einer Automationskomponente möchte Zugang zu Betriebsdaten seines Produkts erhalten, das in einer Maschine verbaut ist, die wiederum bei einem dritten Unternehmen betrieben wird. Die permanente Erfassung des Maschinenzustands erlaubt dem Komponentenhersteller beispielsweise, die Sicherheit und Effizienz sowohl seiner Komponente als auch der gesamten Anlage zu optimieren. Diese einfache und gleichzeitig typische Konstellation einer industriellen Geschäftsbeziehung wirft einige Fragen auf, zum Beispiel: Wem gehören die Daten des Komponentenherstellers und wer darf zu welchem Zweck darauf zugreifen? Wie können Daten monetarisiert werden? Stehen die Daten in einem standardisierten Format zur Verfügung?

Diese Fragen können derzeit zwar entlang einer definierten Wertschöpfungskette bilateral gelöst werden. Die für den Hersteller relevanten Daten stehen aber nicht aggregiert über viele Betreiber zur Verfügung, eine Skalierung über Wertschöpfungsnetzwerke ist nicht möglich. Damit der Komponentenhersteller, die Maschinenbauer und die Betreiber bei der Zustandsüberwachung von Maschinen zusammenarbeiten können, brauchen sie eine vertrauenswürdige Infrastruktur für den Datenaustausch und gemeinsame Regeln der unternehmensübergreifenden Authentifizierung und Zugriffssteuerung.

In dem Gaia-X-Projekt sollen nun Netzwerkknoten geschaffen werden, die als ‚Vertrauensanker‘ fungieren, indem sie die Authentifizierung der Partner im Wertschöpfungsnetzwerk und die Regelung von Zugriffsrechten ermöglichen. Dadurch entfallen aufwendige bilaterale Abstimmungen. Die unterschiedlichen Akteure können auf der Basis von ‚Trust Relations‘ und einer vertrauenswürdigen Infrastruktur, die den sicheren Datenaustausch ermöglicht, über die verschiedenen Sicherheitsdomänen der Unternehmen im Netzwerk hinweg kommunizieren. Jedes Un-ternehmen entscheidet selbst, wo seine Daten gelagert werden und von wem sowie zu welchem Zweck sie verarbeitet werden dürfen. Darüber hinaus kann das Projekt die Grundlage eines Marktplatzes zur Monetarisierung von Betriebsdaten in industriellen Wertschöpfungsnetzwerken schaffen. Gleichzeitig können Anreize zum Datenaustausch über die verschiedenen Akteure hinweg generiert werden.

Bedarfsbeispiel 2: Gaia-X soll die technische Umsetzung von Industrie 4.0-Anlagen stark vereinfachen. Beckhoff Automation

Bedarfsbeispiel 2: Industrie-4.0-Projekte technisch einfacher umsetzen

Industrie 4.0 in die Praxis umzusetzen heißt, alle Komponenten entlang der Wertschöpfungskette zu vernetzen, um damit datenbasierte Mehrwert-Dienste anzubieten: Das stellt vor allem Mittelständler vor große Herausforderungen. Die Produktionsanlagen setzen sich meist aus vielen unterschiedlichen Maschinen und Komponenten zusammen, die zum Teil auch unterschiedliche Cloud-Systeme nutzen. Die Verknüpfung und Integration der Daten und Systeme findet derzeit in aufwendiger Projektarbeit statt. Der Mangel an standardisierten Abläufen, durchgängiger Datenverfügbarkeit und Rahmenverträgen für den Datenaustausch erklärt die schleppende Verbreitung von Industrie-4.0-Lösungen. Die Betreiber und Hersteller von Maschinen und Anlagen stellen zudem hohe Anforderungen an die Datensouveränität: Sie wollen selbst entscheiden können, wo sie Produktionsdaten und Know-how-tragende Anwendungen speichern – etwa in der Steuerung, ‚on Edge‘ oder in privaten Cloud-Instanzen statt in der Cloud ihres Kunden. Erst ein Ökosystem für schlüsselfertig nutzbare Mehrwert-Dienste in heterogenen Produktionsumgebungen kann den Durchbruch zur flächendeckenden Umsetzung von Industrie 4.0 bringen.

Das Projekt Gaia-X soll einen Mehrwert schaffen, indem es sich als eine Art multilaterale Verwaltungsschicht über bestehende Hyperscaler/Cloud-Anbieter legt, die Produktions-Infrastruktur und Clouds mit einer übergeordneten Semantik sowie Datenaustauschdiensten verbindet und so das Schnittstellenmanagement vereinfacht. So kann das Projekt den Aufwand verringern, der daraus entsteht, dass für die Integration jeder Maschine eine bilaterale Einzelprojektlösung mit dem Ma-schinenzulieferer gefunden werden muss, die den Zugriff auf Sicherheitsdomänen koordiniert. Dank der vernetzten Dateninfrastruktur können alle Maschinenzulieferer mittels interoperabler Standards unter Berücksichtigung der Sicherheitsanforderungen über zentrale Schnittstellen effizient integriert und so der Aufwand für Industrie-4.0- Projekte erheblich reduziert werden.

Auf diese Art und Weise kann ein Ökosystem in dezentraler, heterogener und skalierbarer Form wachsen, das einerseits die verschiedenen Ebenen aus Computing und Speicherung zwischen Edge und Cloud verbindet und andererseits die Speicherung von Daten und die Nutzung von Algorithmen gemäß IP-Rechten ermöglicht.

Stimmen der Industrieverbände zum Projekt Gaia-X

Die Stimmen der großen Industrieverbände VDMA, Bitkom und Verband der Internetwirtschaft zum Gaia-X-Projekt sind – wenig überraschend – grundsätzlich positiv. Diese drei Verbände und ihre Mitgliedsunternehmen haben das Konzept maßgeblich miterarbeitet. Nach Ansicht des VDMA benötigt der Maschinenbau „für die künftigen datenbasierten Geschäftsmodelle unserer Produktionswelten auch eine vertrauenswürdige Datensouveränität“, sagte Hartmut Rauen, stellvertretender VDMA-Hauptgeschäftsführer.

In die gleiche Kerbe schlagen auch Bitkom, eco und der Bundesverband Künstliche Intelligenz. Nach Ansicht von Bitkom könne das Projekt „ein wichtiger Beitrag zur Stärkung der digitalen Souveränität und der Datensouveränität“ werden. Inwieweit es jedoch gelingen werde, die unterschiedlichen Anforderungen der Nutzer an dieses Projekt gleichzeitig so zu erfüllen, dass der Erfolg am Markt möglich werde, das könne sich erst mit der Erarbeitung der Details abschließend zeigen, meint der Industrieverband. Funktionalität, Nutzerfreundlichkeit und Kosten müssten im Wettbewerb bestehen können. Der Verband der Internetwirtschaft (eco), der Vorsitzende Oliver Süme, sagte dazu: „Datensouveränität und Datenzugang sind wesentliche Erfolgsfaktoren für eine datengetriebene Wirtschaft, insbesondere für Entwicklungen im Bereich der künstlichen Intelligenz und den darauf aufbauenden Geschäftsmodellen.“ Süme weiter: „Europa braucht einen intelligenten Mix an digitalen Infrastrukturanbietern und eine Stärkung des Standorts für Anbieter ebensolcher Angebote. Daher glauben wir, dass Anwenderunternehmen – ob KMU, Global Player oder eben auch die öffentliche Verwaltung selbst – eine solche Orientierung hinsichtlich der Verfügbarkeit vertrauenswürdiger Infrastrukturen – von Edge Computing über Cloud Computing, bis hin zu Hyperscalern – benötigen, um souverän wirtschaftliche Entscheidungen in Zeiten der digitalen Transformation treffen zu können.“

Der Bundesverband Künstliche Intelligenz begrüßt einerseits das Gaia-X-Projekt: „Für den Erhalt der digitalen Souveränität und als Basis für eine eigenständige KI-Industrie ist ein europäischer Hyperscaler unbedingt erforderlich“ sagt Jörg Bienert, Vorsitzender des Verbands. Denn, so schreibt der Verband: „Der Betrieb von IT-Anwendungen wird zunehmend in die Cloud verlagert. 2025 sollen bereits 80 der deutschen Unternehmen die Services von großen Cloud Anbietern, den sogenannten Hyperscalern nutzen. Zu marktführenden Anbietern gehören neben Google, Amazon, Microsoft zukünftig auch chinesische IT-Riesen wie Alibaba und Tencent. Es gibt derzeit keine vergleichbaren Angebote von deutschen oder europäischen Anbietern, wodurch die deutsche Wirtschaft sich immer mehr in eine bedrohliche Abhängigkeit von ausländischen Serviceanbietern begibt. Aber, so Bienert: „Die jetzt vorgestellten Konzepte von Gaia-X sind noch sehr vage und zu wenig aus Kundensicht gedacht.“

Andernorts, etwa in der Gründerszene, wird das Projekt Gaia-X als „Kopfgeburt ohne Lebensperspektive“ gesehen, denn: „So lange Cloud-Anbieter europäische Datenhaltung anbieten, wird das den meisten Firmen ausreichen und sie werden anhand anderer Kriterien entscheiden: Performance und Kosten.“ (dw)