Catena-X

Automotive Network

ARENA2036 treibt als Konsortialpartner den Transfer voran.

Ihr Ansprechpartner

Georg Schnauffer

ARENA2036 e.V.

 

Catena-X

Allianz für Datensouveränität

Catena-X ist die anwenderfreundlichste Umgebung für den Aufbau, den Betrieb und die kollaborative Nutzung durchgängiger Datenketten, entlang der gesamten automobilen Wertschöpfungskette. Das hieraus resultierende Daten-Ökosystem differenziert uns nachhaltig als Standort, Industrie und schließlich als individuelles Unternehmen. Es belohnt alle Teilnehmer mit überdurchschnittlicher Resilienz, Innovationskraft und Ertragschance.

Ist-Situation

Deutsche Automobilunternehmen, -lieferanten und -dienstleister sind in besonderem Maße in globale Lieferketten involviert und folglich besonders betroffen von den mit „VUCA“ abgekürzten Herausforderungen: Volatilität, Unsicherheit, Komplexität (engl.: complexity) und Mehrdeutigkeit (engl.: ambiguity). In den letzten Jahren zeigen prominente geopolitische Auseinandersetzungen (Handelsstreit USA und China), größere Naturereignisse wie die Tsunamikatastrophe in Fukushima oder die COVID-19-Pandemie, wie empfindlich lokale und globale Lieferketten sind. Aktuell bedrohen etwa Engpässe in der Versorgung mit Halbleiterprodukten in der deutschen Automobilindustrie die Fertigungsprozesse in einem noch nicht final zu quantifizierenden Umfang. Diese Beispiele zeigen, dass aufgrund der Komplexität und der globalen Aus-richtung die Resilienz der Produktion verbessert werden muss.

Bislang fehlt es jedoch an der Durchgängigkeit der Daten(liefer)ketten über den Produktlebenszyklus, den Produktionslebenszyklus und die Lieferkette hinweg. Ursachen hierfür sind:

  • Der Grad der Digitalisierung nimmt insbesondere bei mittelständisch geprägten Lieferanten drastisch ab. Aufgrund fehlender Investitionsbereitschaft oder der bislang nicht vorhandenen Notwendigkeit, fehlen IT-Infrastruktur und IT-Fachkräfte, auch bei sogenannten Hidden Champions.
  • Es mangelt an Vertrauen, Daten mit Lieferkettenpartnern zu teilen. Obwohl eine kollaborative Datennutzung Resilienz und Effizienz steigert, sind Unternehmen hier zögerlich. Ursächlich dafür ist Miss-trauen, dass Daten zu anderen als den ursprünglich intendierten Zwecken verwendet werden.
  • Es fehlt an Standardisierung von Daten. Proprietäre Systeme, individuelle Datenformate und Protokolle behindern eine lieferkettenweite Vernetzung. Vorliegende Standards sind komplex, fehleranfällig und definieren keinen Standard für Schnittstellen, Authentifizierungs- und Autorisierungsmechanismen.
  • Algorithmen sind nicht interoperabel. Die fehlende Standardisierung von Daten und Schnittstellen, oftmals monolithisch gestaltete und antiquierte Softwaresysteme schränken eine Nutzung von Daten stark ein. Bestehende Algorithmen, z. B. zur Transportplanung oder Shop-Floor-Steuerung können nur mit großem Aufwand gegen neuere leistungsfähigere Modelle getauscht werden.

Projekt Catena-X

Vernetzte Daten (Datenketten) sichern die Resilienz deutscher / europäischer Unternehmen gegen globale Störungen und Volatilitäten. Resilienz soll durch eine durchgängig digitale Rückverfolgbarkeit in der Lieferkette und die echtzeit-nahe bzw. proaktive Identifikation von Schadensereignissen, Störungen o-der relevanten Veränderungen geschaffen werden. Die sofortige und lieferkettenweite Bewertung des Schadensausmaßes sowie die digital unterstützte schnelle Implementierung von Gegenmaßnahmen sind der Schlüssel zur Resilienz. Weitere Potenziale auch im Hinblick auf die Nachhaltigkeit der Automobilproduktion liegen in der Durchgängigkeit von Daten über den gesamten Lebenszyklus eines Produktes. Eine Vernetzung der Produkt- und Produktionsdaten, über Unternehmensgrenzen und die Nutzungsphase des Produkts hinweg, vereinfacht die Kreislaufwirtschaft, da Daten zur Produktzusammensetzung bei der Demontage bereitgestellt werden können. Auch die Rückkopplung von Nutzungsdaten erlaubt eine schnellere Produkt- und Produktionsoptimierung.

Das Catena-X Automotive Network schafft über systemrelevante Vertreter der automobilen Wertschöpfungskette in einen ganzheitlichen Ansatz den ersten großen Anwendungsfall von GAIA-X. Dieser wird die Transparenz, Interoperabilität und Effektivität des gesamten Wertschöpfungsnetzwerkes verbessern. Entlang der kompletten Automobilzulieferkette sollen gemeinschaftlich nutzbare digitale Modelle der Fahrzeuge und ihrer Systemkomponenten entstehen, mit der Möglichkeit, diese Daten in neuen digitalen Geschäftsmodellen anzuwenden, die Transparenz in Produktentwicklung und Produktion drastisch zu erhöhen und die Qualität für den Kunden zu verbessern. Kollaborativ und unter Wahrung der (Daten-)Souveränität jedes einzelnen Partners sollen mit den Lieferanten und Dienstleistern valide produkt-, prozess- und maschinenbezogenen Daten über standardisierte Schnittstellen oder digitale Dienste über alle Stufen der Wertschöpfungskette hinweg ausgetauscht werden. Datenräume, Plattformen und Ökosysteme sollen aufgebaut werden, die eine föderierte Datenhaltung und -Nutzung ermöglichen, von der die Partner gleichberechtigt profitieren und neue datenbasierte Geschäftsmodelle in allen Wertschöpfungsstufen stimulieren. Im Sinne der Datenstrategien Deutschlands und Europas schafft das Vorhaben einen Datenraum der Automobilindustrie auf Basis von GAIA-X und International Data Spaces.

Die Vision des Projektes „Catena-X Automotive Network“ ist ein gemeinsames datengetriebenes Wertschöpfungsnetzwerk aller Akteure der deutschen und europäischen Automobilindustrie. Mit Catena-X entsteht ein verteiltes GAIA-X basiertes Datenökosystem auf Basis europäischer Standards, welches die digitale Souveränität aller Akteure der Automobilindustrie garantiert. Der Wirkungsgrad der vorhandenen Daten und Dienste jedes einzelnen Akteurs wird durch eine Vernetzung untereinander potenziert. Die im Netzwerk eingebundenen Partner können das große Potenzial gemeinsamer geteilten Daten als Kernbestandteil digitaler Innovationen in der automobilen Wertschöpfungskette heben. Dabei greifen die Akteure auf Catena-X als eine neutrale, sichere, vertrauenswürdige und auf die Automobilbranche zugeschnittene Plattform mit Open-Source basierten Diensten und Geschäftsanwendungen zu.

Das Grundverständnis von Catena-X ist, dass ein Datenökosystem mit Zulieferern, Kunden, Wettbewerbern und zukünftig auch mit Unternehmen weiterer Branchen (z.B. Maschinenbau / Chemie) aufgebaut werden kann, um mit Hilfe durchgehender und resilienter Wertschöpfungsketten die internationale Wettbewerbsfähigkeit der deutschen und europäischen Automobilindustrie zu erhalten.

Projektstruktur

Im Mittelpunkt des Vorhabens stehen automobile Anwendungsfälle. Diese Anwendungsfälle adressieren Kernthemen der notwendigen Innovationen der Fahrzeughersteller und Zulieferindustrie in Deutschland und Europa. Dabei liegt der Schwerpunkt auf unternehmensübergreifenden Wertschöpfungsketten.

  • Dabei erzeugt die Anwendung Rückverfolgbarkeit für Komponenten eine verbundene Daten-kette entlang der Wertschöpfung, die auf dem Beziehungswissen zu den beteiligten Lieferanten und Sub-lieferanten aufbaut.
  • Mit der Anwendung Nachhaltigkeit kann erstmals der CO2-Wert von Fahrzeugen bzw. von Komponenten über zahlreiche Tier-Stufen hinweg erfasst und dynamisch, bspw. abhängig vom Produktions-ort, erzeugt werden (u.a. Realdaten). Außerdem können Zertifikate zu Umweltschutz und sozialen Standards festgehalten werden.
  • In der Anwendung Qualitätsverbesserung erleichtert der Datenzugang kürzere Entdeckungs- und Lösungszyklen, da potenzielle Probleme proaktiv identifiziert und komplexe Fehlermuster kollaborativ gelöst werden.
  • Die Anwendung Bedarfs- und Kapazitätsmanagement ist eine Tier-übergreifende Lösung, die Bedarfe und Kapazitäten bestmöglich optimiert, um eine maßgebliche Verbesserung der Lieferkettenresilienz und ein proaktives Risikomanagement zu ermöglichen.
  • Der Anwendungsfall Geschäftspartner-Management ermöglicht die effiziente Einbindung von Unternehmen durch zentralisierte aufwandsminimierte Registrierung mit singulärer Geschäftspartner-Identität (One-PID) im Netzwerk der Automobilindustrie.
  • Mit der Anwendung modulare Produktion wird die Flexibilität, Verfügbarkeit und Robustheit der Produktion gesteigert bei gleichzeitig vergrößerter Produktvielfalt.
  • Der Anwendungsfall Manufacturing-as-a-service zielt darauf ab, Verbesserungen in der Wert-schöpfung durch flexiblen Ausgleich von Kapazitäten zwischen integrierten Smart Factories der Plattform zu erzielen.
  • Im Anwendungsfall Echtzeitsteuerung und Simulation werden KI-basierte und simulationsunterstützte Prognose-Algorithmen mit Ergebnisvisualisierung und mobilem User-Interface entwickelt. Dabei kann durch die Anwendung verteilten maschinellen Lernens (federated learning) einer höhere Dimensionalität und Komplexität der Daten zur Ermittlung der relevanten produktions-logistischen Kennzahlen Rechnung getragen werden.
  • Der zentrale Betrachtungsumfang für den Anwendungsfall Daten- und modellzentrierte Entwicklungs- und Betriebsunterstützung ist das Konzept „Digitaler Zwilling“ für die integrierte Abbildung von Produkten mit zugehörigen Funktionen, Eigenschaften und betriebswirtschaftlichen Kerngrößen über ein gemeinsames Datenmodel.

Die Anwendung Kreislaufwirtschaft befähigt Partner zur Zirkularität von Rohstoffen (Einsatz von Sekundärmaterialen), d.h. Rohstoffe eines alten Fahrzeugs können zurück in die Produktion fließen, da sich Verwerter und Produzenten über das Netzwerk erstmalig austauschen können.

 

Gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz: Förderkennzeichen 13IK004Q.