Um ihre Kunden zu bedienen, muss die verarbeitende Industrie Produktionsstandards und festgelegte Liefer- und Produktionszeiten einhalten. Damit Produktionsspitzen und Ausfälle einzelner Anlagen bewältigt werden können, werden Fabriken mit Redundanzen und parallel eingerichteten Produktionslinien konzipiert. Dies hat zur Folge, dass einzelne Werke einen Überschuss an Produktionskapazität haben: in einigen Fällen bis zu 50 oder 60 % der ungenutzten Kapazität pro Jahr. Gleichzeitig steigen durch die zunehmende Digitalisierung und unternehmensübergreifende Wertschöpfungsnetzwerke die Anforderungen an die produzierende Industrie. Eine verbesserte interne und externe Kommunikation kann zu einer flexibleren, individuelleren und effizienteren Produktion kleinerer Losgrößen führen - und letztlich zu einer wettbewerbsfähigeren und nachhaltigeren Wirtschaft. Um auf Schwankungen in der Produktionskapazität - Engpässe oder Unterauslastung - schnell reagieren zu können und die Gesamteffizienz bestehender Anlagen zu steigern, sind Prozesse und Verfahren zur einfachen, flexiblen und schnellen Auftragserteilung und -abwicklung sowie zum Outsourcing erforderlich. FlexProd ist eine neuartige Plattformarchitektur, die als Schnittstelle zwischen Auftraggebern und Anlagenbetreibern in einem dezentralen Netzwerk entwickelt wurde. Der Ansatz von FlexProd soll eine schnelle Bearbeitung von (überregionalen) Projekten gewährleisten und eine effizientere Nutzung von Ressourcen ermöglichen. Sein Design basiert auf soliden technischen Methoden, die strikt den Security-by-Design-Ansätzen folgen und neue Maßstäbe in Bezug auf Vermittlung, Geschwindigkeit, Datenschutz, Transparenz und Offenheit setzen. Im Wesentlichen wurden drei Kerntechnologien erforscht und integriert, um dieses Ziel zu erreichen, und die daraus resultierende Architektur wurde als Proof-of-Concept realisiert, um die Fähigkeiten zu demonstrieren und die Lösung zu bewerten. Erstens identifiziert eine dezentrale MachMaking-Komponente die geeignete Produktionsanlage und das passende Dienstleistungsangebot für zu vergebende Aufträge. Im Industriesektor fehlen derzeit umfassende Profile zur Abbildung heterogener Anlagen hinsichtlich passender technologischer und wirtschaftlicher Bedingungen. Daher wurden Formalismen für die interorganisationale Darstellung von MatchMaking-Assets auf verschiedenen Abstraktionsebenen und mehrere Frameworks entwickelt. Darüber hinaus fehlt es an dezentralen Empfehlungsmechanismen, die eine interorganisationale Koordination von Outsourcing-Angebot und -Nachfrage ermöglichen. Diese Aufgabe erforderte eine hybride MatchMaking-Lösung mit semantischen Ähnlichkeitsmaßen und dynamischen Vertrauensmechanismen für das verbindliche Matching von Industrieanlagen. Zweitens unterstützt FlexProd durch die Bereitstellung eines sicheren, anonymen Auktionsdienstes Kunden und Lieferanten bei der tatsächlichen Durchführung einer Transaktion, ohne dass Daten versehentlich offengelegt oder Geschäftsgeheimnisse preisgegeben werden. Dies wird durch den Einsatz von Multiparty Computing (MPC) erreicht, das Berechnungen auf verschlüsselten Daten ermöglicht. Da die MPC-Technologie jedoch nicht gut skalierbar und recht langsam ist, waren sorgfältig entwickelte Komponenten und Protokolle erforderlich, um eine entsprechende Anzahl and Teilnehmern zu unterstützen. Darüber hinaus wurde MPC mit Methoden des verifizierbaren Rechnens erweitert, um auch die Rückverfolgbarkeit einzelner Transaktionen zu verbessern, auch wieder ohne Offenlegung von sensiblen Daten Drittens wurde durch die Integration der Blockchain die Nachvollziehbarkeit und Transparenz der Plattform verbessert, um dadurch auch das Vertrauen in den Marktplatz und in weiterer Folge die Akzeptanz zu erhöhen. Der Ansatz in FlexProd bestand darin, geeignete Konsensmechanismen zu integrieren, die die erforderliche Leistung und den erforderlichen Durchsatz bieten und dennoch für größere Marktplätze skalierbar sind. Um jedoch zukunftssicher zu sein und den europäischen Green Deal zu unterstützen, wurde die entwickelte Lösung auch für Energieeffizienz optimiert. FlexProd war ein Gemeinschaftsprojekt von Austrian Institute of Technology GmbH, Johannes Kepler Universität Linz, X-Net Services GmbH und EBNER Industrieofenbau GmbH.

• Abstract: To serve its clients, the manufacturing industry must commit to comply with production standards and defined delivery and production times. The resulting redundancies and parallelly equipped production lines ensure that failures of individual plants can be managed, and production peaks can be covered with the highest quality at all times. As a result, the manufacturing industry has a surplus of existing production capacity, which in some cases means up to 50% or even 60% of idle capacity per year for individual plants. Due to increasing digitalization as well as cross-company value creation networks, demands on the manufacturing industry are continually increasing. More flexible, individual, and efficient production, as well as smaller batch sizes, are the goals, and efficient production technologies are just one step on the way towards achieving those goals. Processes and procedures for the simple, flexible and rapid placement and processing of orders and outsourcing are required in order to respond quickly to fluctuations in production capacity - bottlenecks or under-utilization - and to increase the overall efficiency of existing facilities.

The project FlexProd will develop an interface connecting clients and plant operators. Conceived as a platform, FlexProd will ensure fast processing of (supra-regional) projects as well as more efficient utilization of resources.

The project therefore researches a platform architecture that (1) de-centrally identifies the suitable production plant and the matching service offer for orders to be awarded (MatchMaking), (2) supports customers and suppliers through the actual establishment of a transaction, without disclosing data inadvertently or divulging trade secrets (by providing a secure anonymous auction service); and (3) ensures the traceability and transparency required for the acceptance of the use of the auction service through the integration of Blockchain technologies. The project’s primary innovations result from the high degree of decentralization and the development of security algorithms and standards to best protect sensitive business data (e.g., corporate data, production data or project calculations).

The involvement of all relevant stakeholders ensures goal-oriented development. Ebner Industrieofenbau GmbH, as a plant construction company, knows the current situation, in which orders in the millions are calculated and planned by means of Excel documents, as well as requirements of the market. AIT, JKU and X-Net are developing new approaches within the project to support agile production and significantly reduce transaction times and costs, enabling a new level of resource efficiency and productivity.

• Partner: AIT Austrian Institute of Technology Gmbh (Koordinator), X-Net Services GmbH, Johannes Kepler Universität Linz, Ebner Industrieofenbau GmbH
• Förderprogramm: Produktion der Zukunft, 28. Ausschreibung, 1.2 Agile, integrierte Produkt- und Prozessentwicklung
• Projektlaufzeit: 04/2019-09/2021