Das Projekt GAIA-X - INFRASTRUKTUR - BMWi
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Das Projekt GAIA-X
Eine vernetzte Dateninfrastruktur als Wiege
eines vitalen, europäischen Ökosystems
IN FRA STRUK T UR
V ERNET Z T E DAT E N
Impressum Herausgeber Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) Öffentlichkeitsarbeit 11019 Berlin www.bmwi.de Stand Oktober 2019 Gestaltung PRpetuum GmbH, 80801 München Bildnachweis gettyimages Alistair Berg / S. 23 ANDRZEJ WOJCICKI/SCIENCE PHOTO LIBRARY / S. 10 Busakorn Pongparnit / S. 16 Caiaimage / Agnieszka Olek / S. 29 Caiaimage / Robert Daly / S. 7 Erik Isakson / S. 43 Monty Rakusen / S. 19, S. 21 MR.Cole_Photographer / S. 4 powerofforever / S. 33 Qi Yang / S. 45 svetikd / S. 31 VICTOR HABBICK VISIONS / S. 39 Westend61 / S. 25 Wutthichai Luemuang / EyeEm / S. 37 Yuichiro Chino / S. 35, S. 41 Diese und weitere Broschüren erhalten Sie bei: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie Referat Öffentlichkeitsarbeit E-Mail: publikationen@bundesregierung.de www.bmwi.de Zentraler Bestellservice: Telefon: 030 182722721 Bestellfax: 030 18102722721 Diese Publikation wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen der Öffentlichkeitsarbeit herausgegeben. Die Publi kation wird kostenlos abgegeben und ist nicht zum Verkauf bestimmt. Sie darf weder von Parteien noch von Wahlwerbern oder Wahlhelfern während eines Wahlkampfes zum Zwecke der Wahlwerbung verwendet werden. Dies gilt für Bundestags-, Landtags- und Kommunalwahlen sowie für Wahlen zum Europäischen Parlament.
Inhalt
1. Präambel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2. Aktuelle Situation und Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.1 Trend . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.2 Unsere Ziele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.2.1 Wir streben Datensouveränität an . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.2.2 Wir wollen Abhängigkeiten reduzieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2.3 Wir wollen Cloud-Dienste in der Breite attraktiv machen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2.4 Wir schaffen ein Ökosystem für Innovation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3. Lösungsansatz GAIA-X . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.1 Zielbild . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.2 Lösung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.3 Das „Projekt GAIA-X“ aus Anwenderperspektive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.3.1 Bedarfsbeispiele aus Anwendersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.3.1.1 Industrie 4.0/KMU, Smart Living und Finanzwirtschaft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.3.1.2 Gesundheitswesen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.3.1.3 Öffentliche Verwaltung und Wissenschaft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.4 Mehrwert aus Anbieterperspektive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
4. Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
5. Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
6. Mitwirkende Personen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2
1. Präambel
Wir, Vertreter der deutschen Bundesregierung, Ausgehend von den europäischen Werten
Wirtschaft und Wissenschaft, streben eine leis- orientieren wir uns an diesen Leitprinzipien:
tungs- und wettbewerbsfähige, sichere und ver-
trauenswürdige Dateninfrastruktur für Europa 1. Europäischer Datenschutz
an. Dazu haben wir unter dem vorläufigen Pro-
jektnamen GAIA-X die Grundlagen für den Auf- 2. Offenheit und Transparenz
bau einer vernetzten, offenen Dateninfrastruktur
auf Basis europäischer Werte erarbeitet. Das Pro- 3. Authentizität und Vertrauen
jekt dient dem Ziel,
4. Souveränität und Selbstbestimmtheit
1. die technische und wirtschaftliche Konzeption
einer solchen Infrastruktur zu konkretisieren, 5. Freier Marktzugang und europäische
Wertschöpfung
2. auf dieser Basis ein gemeinsames Ökosystem
von Anwendern und Anbietern aus Organisa- 6. Modularität und Interoperabilität
tionen der öffentlichen Verwaltung, des
Gesundheitswesens, Unternehmen und wis- 7. Nutzerfreundlichkeit
senschaftlichen Einrichtungen zu schaffen,
Wirtschaft, Wissenschaft und Politik sind ent-
3. sowie unterstützende Rahmenbedingungen schlossen, gemeinsam die Voraussetzungen für
und Strukturen zu etablieren. eine zukunftsorientierte und innovative Daten-
ökonomie in Deutschland und Europa zu schaf-
Wir verstehen das „Projekt GAIA-X“ als Wiege fen. Wirtschaft und Gesellschaft erwarten zu
eines offenen digitalen Ökosystems, in dem Recht, dass die digitale Infrastruktur ein hohes
Daten sicher und vertrauensvoll verfügbar Maß an Sicherheit und Verfügbarkeit aufweist.
gemacht, zusammengeführt und geteilt werden
können. Unser Ziel ist es, gemeinsam mit weite-
ren europäischen Ländern für Europa, seine Unter Dateninfrastruktur verstehen wir eine
Staaten, seine Unternehmen und seine Bürgerin- vernetzte technische Infrastruktur aus Kompo-
nen und Bürger die nächste Generation einer nenten und Diensten, die den Zugang zu Daten
vernetzten Dateninfrastruktur zu schaffen, die sowie deren Speicherung, Austausch und Nut-
den höchsten Ansprüchen an digitale Souveräni- zung gemäß vordefinierten Regeln ermöglicht.
tät genügt und Innovationen fördert. Unter einem digitalen Ökosystem verstehen
wir das Netzwerk aus Entwicklern, Anbietern
und Anwendern digitaler Produkte und Services
in Verbindung mit Transparenz, breitem Zugang
und vitalem Austausch. Es stellt somit eine ent-
scheidende Grundlage für europäisches Wachs-
tum, digitale Innovationen und neue
Geschäftsmodelle dar.
1. PRÄAMBEL 3
Wir setzen auf bewährte Stärken Europas. Dazu Die vernetzte Dateninfrastruktur ist auf die
zählen unter anderem die Vielfalt der Angebote Bedürfnisse sowohl der Anbieter als auch der
sowie starke mittelständische und dezentrale Anwender zugeschnitten: Sie stärkt die Transpa-
Strukturen. Auf diese Weise verknüpfen wir die renz und Sichtbarkeit auf Anbieterseite, treibt
zahlreichen über Europa verteilten Investitionen Innovationen im Bereich der Datenökonomie
in digitale Technologien und lassen sie stärkere voran, umfasst ein klares Bekenntnis zur Inter
Wirkung entfalten. operabilität der Angebote und verknüpft Unter-
nehmen jeder Größe – vom Industriekonzern
Das „Projekt GAIA-X“ sieht die Vernetzung über Mittelständler bis hin zu Start-ups.
dezentraler Infrastrukturdienste, insb. Cloud-
und Edge-Instanzen, zu einem homogenen, nut- Zur Umsetzung der vernetzten Dateninfrastruk-
zerfreundlichen System vor. Die daraus entste- tur erachten wir eine zentrale, europäisch getra-
hende vernetzte Form der Dateninfrastruktur gene Organisation für notwendig. Sie soll aus
stärkt sowohl die digitale Souveränität der Nach- wirtschaftlicher, organisatorischer und techni-
frager von Cloud-Dienstleistungen als auch die scher Sicht die Basis für eine vernetzte Daten
Skalierungsfähigkeit und Wettbewerbsposition infrastruktur sein. Ihre Aufgabe wird sein, eine
europäischer Cloud-Anbieter. Referenzarchitektur zu entwickeln, Standards zu
definieren sowie Kriterien für Zertifizierungen
Die Offenheit für nationale und europäische Ini- und Gütesiegel vorzugeben. Sie soll ein neutraler
tiativen mit ähnlicher Zielrichtung gibt dem Pro- Mittler und Kern des europäischen Ökosystems
jekt ein entscheidendes Momentum für eine sein.
gemeinsame europäische Lösung. Aufbauend auf
existierenden Lösungen und deren Weiterent- Wir ermöglichen mit diesem Konzept einer ver-
wicklung wollen wir aus Europa heraus wettbe- netzten Dateninfrastruktur, dass sich Europa mit
werbsfähige Angebote für die Welt entwickeln. einem vitalen Ökosystem in der Datenökonomie
Die Mitwirkung steht auch Marktteilnehmern entfalten kann. Wir streben ein Ökosystem an,
außerhalb Europas offen, die unsere Ziele der das Wirtschaft, Wissenschaft, Staat und Gesell-
Datensouveränität und Datenverfügbarkeit teilen. schaft gleichermaßen Souveränität und Nutzen
bietet.
4 2. Aktuelle Situation und Motivation
2 . A K T U E L L E S I T UAT I O N U N D M OT I VAT I O N 5
2.1 Trend
Unter Cloud Computing verstehen wir das
Die fortschreitende Digitalisierung erzeugt stetig dynamisch an den Bedarf angepasste Anbieten,
steigende Datenmengen, deren Nutzung erheb Nutzen und Abrechnen von IT-Dienstleistun-
liche gesellschaftliche und ökonomische Potenziale gen über ein Netz (analog der Definition des
bietet. Als Gesellschaft profitieren wir beispiels- Bundesamtes für Sicherheit in der Informati-
weise von Verbesserungen im Gesundheitswesen, onstechnik, BSI1). Die Spannbreite der im Rah-
bei der zielgerichteten Verteilung knapper Güter men von Cloud Computing angebotenen
und durch mehr Ressourceneffizienz. Zu den Dienstleistungen umfasst das komplette Spekt-
wirtschaftlichen Vorteilen zählen Produktivitäts- rum der Informationstechnik und beinhaltet
steigerungen, Prozessoptimierungen oder Inno- unter anderem Infrastruktur (z. B. Rechenleis-
vationen in Form von neuen Produkten und tung, Speicherplatz), Plattformen und Software.
Diensten. Die Verknüpfung verschiedener Daten- Dank der Nutzung von Cloud-Diensten, die nur
quellen und deren Analyse eröffnen zusätzliche im Bedarfsfall zur weiteren Bearbeitung auf die
Wertschöpfungsmöglichkeiten gerade dank Endgeräte des Kunden geladen werden, redu-
der Methoden und Verfahren Künstlicher Intelli- zieren sich bei diesem die Kosten von Investiti-
genz (KI). onen, Bereitstellung, Betrieb und Abrechnung
dieser Dienste. Angebot und Nutzung von
Die zentrale Sammlung und Analyse viele dieser Cloud-Diensten erfolgen dabei ausschließlich
Daten in der Cloud kennzeichnen eine höhere durch technische Schnittstellen und Protokolle.
Wertschöpfungsstufe der Digitalisierung („As a
Service“-Modell), insbesondere im Konsumenten-
bereich. Diese Entwicklung erklärt, warum die Jetzt zeichnet sich ein Paradigmenwechsel in der
schnell skalierenden Cloud-Angebote aus dem Cloud-Nutzung ab: Im Internet der Dinge (Inter-
Markt großer Webanbieter heraus entstanden net of Things: IoT) fallen enorme Datenmengen
sind. Die existierenden Cloud-Angebote werden dezentral an (z. B. an einem Sensor oder einem
von außereuropäischen Anbietern mit hoher Wearable). Auch die steigende Leistungsfähigkeit
Marktmacht und schnell skalierenden Cloud- mobiler Endgeräte befördert diesen Trend.
Infrastrukturen dominiert. Europäische Alterna- Aufgrund von Echtzeitanforderungen oder aus
tiven bieten keine vergleichbare Marktkapitali- Gründen des Schutzes des geistigen Eigentums
sierung, Skalierbarkeit und Anwendungsbreite und (Intellectual Property, IP) oder des Datenschutzes
sind allenfalls in fachspezifischen Nischen aktiv. müssen diese oft auch dezentral verarbeitet wer-
den. In diesen Szenarien kommen sogenannte
Edge-/Cloud-Lösungen zum Einsatz.
1 Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik, „Cloud Computing Grundlagen“, unter: https://www.bsi.
bund.de/DE/Themen/DigitaleGesellschaft/CloudComputing/Grundlagen/Grundlagen_node.html (abgerufen
am 14.10.2019).
6 2. A K T U E L L E S I T UAT I O N U N D M OT I VAT I O N
grenzen hinweg. Sie sichern damit unsere Zukunfts-
Unter Edge verstehen wir ein dezentrales fähigkeit und Wertschöpfung in Industrien, in
Datenarchitekturprinzip. Beim Edge Computing denen Deutschland und Europa heute Weltspitze
werden Daten nicht allein in einer Cloud, son- sind.
dern weltweit dort verarbeitet, wo sie anfallen,
d. h. nahe an den Produktionsprozessen – auch Bislang existieren für diese Herausforderungen
mit Cloud-Technologien. Von großer Relevanz bestenfalls Einzelprojektlösungen bzw. bilaterale
ist das für Echtzeitanwendungen, bei denen es Lösungen. Die im Projekt erarbeitete vernetzte
auf wenige Millisekunden Reaktionszeit (Laten- Dateninfrastruktur verknüpft bestehende und
zen) ankommt und damit eine Verarbeitung in neu hinzukommende Edge- und Cloud-Lösun-
der Cloud zeitlich nicht möglich ist. Eine gen. Kombiniertes Edge und Cloud Computing
anschließende Weiterverarbeitung in der Cloud verbindet die Vorteile sowohl dezentraler als auch
wird durch diesen Ansatz gewährleistet und zentraler Datenarchitekturen, indem – je nach
sollte möglich sein. Anwendungsfall und erforderlichen Verarbeitungs-
zeiten – Datenverarbeitung, Datenhaltung und
Datenanalyse zwischen lokalen Edge- und zent-
Gleichzeitig sind Unternehmen oder Organisati- ralen Cloud-Diensten verteilt und koordiniert
onen in komplexe Wertschöpfungsnetze einge- werden. Es entsteht eine vernetzte Dateninfra-
bunden. Die digitale Transformation stellt sie vor struktur mit breiter Datenverfügbarkeit und
eine doppelte Integrationsaufgabe: Sie müssen das Berücksichtigung der gegebenen Erfordernisse.
Zusammenspiel von Edge- und Cloud-Lösungen
orchestrieren und über Unternehmensgrenzen
hinweg lösen. 2.2 Unsere Ziele
Im Bereich Industrie 4.0 wird dieser Wandel be 2.2.1 Wir streben Datensouveränität an
sonders deutlich: In der Produktion erzeugen
unzählige Maschinen mit ihren Sensoren riesige Europa steht vor der Herausforderung, sein libe-
Datenmengen, die von unterschiedlichen Her- rales und soziales Wirtschafts- und Gesellschafts-
stellern verwaltet werden. Aufgrund der technisch modell gegen zunehmende Abhängigkeiten von
benötigten Nähe zur Produktion werden diese kritischen Digitaltechnologien (zum Beispiel zur
Daten in Edge-Rechenzentren verarbeitet. Zur Erhebung, zum Austausch, zur Speicherung und
Analyse müssen die Daten der unterschiedlichen zur Analyse von Daten) und Oligopoltendenzen
Maschinen nicht nur verbunden, sondern auch in der Plattformökonomie zu erhalten und im
mit Geschäftsdaten in Verbindung gebracht wer- internationalen Wettbewerb zu positionieren.
den. Am Ende dieses Prozesses stehen Effizienz- Internationale Spannungen, Handelskonflikte
gewinne, Produktionsverbesserungen und und die digitale Zweiteilung verschärfen das Pro-
zusätzliche Wertschöpfung. Wenn wir diese Vor- blem. Diese Diskussion spiegelt sich auch auf
teile stärker nutzen wollen, müssen wir aus ver- europäischer Ebene wider. Wir müssen unsere
teilten Massenrohdaten verwertbare, datenba- strategische Handlungsfähigkeit erhalten, um
sierte und domänenspezifische Datenpools auf Dauer digital frei und selbstbestimmt agieren
generieren. Diese Pools sind die Grundlage für zu können. Wir müssen dafür auch im Bereich
innovative Geschäftsmodelle über Unternehmens- der Daten digital souverän sein.
7
Wir streben eine Dateninfrastruktur an, die den
Unter digitaler Souveränität verstehen wir, im freiheitlichen Werten und der Selbstbestimmung
Einklang mit der Begriffsbestimmung der aller europäischen Bürgerinnen und Bürger und
Fokusgruppe „Digitale Souveränität in einer der Unternehmen gerecht wird und so ihre Daten-
vernetzten Wirtschaft“ des Digital-Gipfels, die souveränität gewährleistet. Wir berufen uns dazu
„Möglichkeit zur unabhängigen Selbstbestim- auf Europas Stärken, die Diversität, offene Öko-
mung von Staat und Organisationen“ in Bezug systeme, Vielfalt und Pluralität betonen. Es geht
auf die „Nutzung und Gestaltung digitaler Sys- uns um faire und gleiche Wettbewerbsbedingun-
teme selbst, der darin erzeugten und gespei- gen und die Bejahung des freien Wettbewerbs
cherten Daten sowie der damit abgebildeten aller Akteure am Markt unter der Prämisse der
Prozesse“. Mit unserem Projekt adressieren wir Nichtdiskriminierung und auf der Grundlage
vornehmlich den in dieser Begriffsbestimmung von offenen Systemen in einer gemeinsamen
enthaltenen Aspekt der Souveränität über Partnerschaft mit internationalen Anbietern.
Daten, d. h. die „vollständige Kontrolle über
gespeicherte und verarbeitete Daten sowie die
unabhängige Entscheidung darüber, wer darauf
zugreifen darf“.2
2 Begriffsbestimmungen aus „Digitale Souveränität und Künstliche Intelligenz – Voraussetzungen, Verantwort-
lichkeiten und Handlungsempfehlungen“, Fokusgruppe „Digitale Souveränität in einer vernetzten Wirtschaft“,
2018; „Digitale Souveränität im Kontext plattformbasierter Ökosysteme“, Fokus „Digitale Souveränität in einer
vernetzten Wirtschaft“, 2019; sowie aus „Leitbild 2030 für Industrie 4.0 – Digitale Ökosysteme global gestalten“,
Plattform Industrie 4.0, 2019.
8 2. A K T U E L L E S I T UAT I O N U N D M OT I VAT I O N
2.2.2 Wir wollen Abhängigkeiten reduzieren Falle politischer Konflikte. Damit Plattformen
und ganze Industrien ihre Wertschöpfung weiter
Eine digitale Infrastruktur umfasst grundsätzlich erfolgreich sichern und ausbauen können, bedarf
drei Architekturebenen: es einer Dateninfrastruktur, die die digitale Sou-
veränität der Nutzer stärkt.
1. Datenübertragungsnetzwerke und Hardware
(Netzwerkebene),
Lock-in-Effekte entstehen zwischen Kunden
2. Datenhaltungsebene inkl. Betriebssystemen und Anbietern von Cloud-Diensten, wenn der
und Datenbanken zur Speicherung von Daten Wechsel zu einem alternativen Lösungs- oder
(Datenebene), Dienstanbieter wegen entstehender Wechsel-
kosten und Wechselbarrieren erschwert bis
3. Datenverarbeitungs- und Nutzungsebene inkl. unmöglich gemacht wird. Wechselbarrieren
Anwendungssystemen, Funktionen und können technisch-funktionaler Natur (Abhän-
Diensten (Dienstebene). gigkeit von den spezifischen Features bestimm-
ter Anbieter) sein, sich aus vertraglichen Verein-
Unter Dateninfrastruktur verstehen wir die zweite barungen (z. B. Lizenzmodelle und Strafkosten)
und dritte Architekturebene. Für den Markterfolg ergeben, aber auch durch einen hohen kunden-
von Dateninfrastrukturdiensten sind Skalenvor- spezifischen Personalisierungsgrad, durch
teile entscheidend. Gewöhnungseffekte oder durch das schiere zu
migrierende Datenvolumen entstehen.
Die Stärke der europäischen Wirtschaft liegt vor
allem in einem hoch spezialisierten Domänen-
wissen in der Industrie und einer hohen Integra-
tionskompetenz in komplexen Wertschöpfungs- 2.2.3 Wir wollen Cloud-Dienste in der Breite
netzwerken. Auf diesen Fähigkeiten werden auch attraktiv machen
digitale „Business to Business“-(B2B-)Plattfor-
men aufbauen, die neue Geschäftsmodelle Insbesondere kleine und mittlere Unternehmen
ermöglichen. Der Erfolg dieser Plattformen in Europa stehen Cloud-Diensten oftmals noch
hängt vor allem vom Zugang zu Daten bzw. von kritisch gegenüber. Gründe sind mangelndes
der Bereitschaft von Unternehmen ab, diese ver- Vertrauen in die existierenden Angebote, Scheu
trauensvoll und kontrolliert zu teilen. Genau hier vor hohen Investitionskosten und fehlende
setzen wir mit dem „Projekt GAIA-X“ an. In vielen Fachkräfte im Unternehmen sowie die Sorge vor
Industriedomänen besteht ein hohes Maß an Abhängigkeiten. Diejenigen, die sich für den Ein-
Sensibilität bzw. Schutzbedürftigkeit von Daten. satz von Cloud-Diensten entscheiden, nutzen oft
Die derzeitige Marktstruktur bringt das Risiko nicht das komplette Leistungsangebot, sondern
der Abhängigkeit von internationalen Anbietern lediglich einen geringen Teilbereich.
mit sich. Technische, wirtschaftliche und vertrag-
liche Hürden bei einer Datenmigration hin zu Mögliche Folgen sind Wettbewerbsnachteile
einem anderen Infrastrukturanbieter (soge- gerade für mittelständische Unternehmen: Effi-
nannte Lock-in-Effekte) schränken die Hand- zienzgewinne bleiben ungenutzt und innovative
lungsfreiheit von Unternehmen ein – sowohl in Ideen werden oftmals nicht in neue Geschäfts-
betriebswirtschaftlicher Hinsicht als auch im modelle übersetzt.2 . A K T U E L L E S I T UAT I O N U N D M OT I VAT I O N 9
Unternehmen setzen deshalb zunehmend auf Wertschöpfung und Beschäftigung entstehen
den parallelen Einsatz mehrerer Cloud-Anbieter durch Innovationen. Und Innovationen entste-
(sogenannte Multi-Cloud-Strategien). Damit stei- hen durch Ideen, die Verbindung von Informati-
gen allerdings auch die Komplexität und die onen und Daten sowie durch die Kooperation
Herausforderung einer einheitlichen Verknüp- kluger Köpfe. Kluge Köpfe wollen Herausforde-
fung, Semantik und Datenverarbeitung. Eine rungen, attraktive Bedingungen zur Entfaltung
europäische vernetzte Infrastruktur, die nach ihrer Ideen und die notwendigen Ressourcen für
klaren Regeln vertrauensvolle Cloud-Angebote die Umsetzung. Die Skalierung – und damit der
z. B. auf Basis existierender Lösungen oder auch langfristige Erfolg – vieler Ideen und Geschäfts-
internationalen Anbietern schafft und um Edge- modelle hängt dabei auch vom Zugang zu Risi-
Komponenten erweitert, adressiert diese Zurück- kokapital und von der Verfügbarkeit großer
haltung gerade kleiner und mittelständischer Datenmengen ab. Was wir deshalb benötigen, ist
Unternehmen (KMU). eine einfache und verlässliche Möglichkeit zum
freiwilligen Austausch und zur gemeinsamen
Ihr Kern ist es, das nötige Vertrauen zu schaffen, Nutzung der europäischen Datenschätze. Dieser
auch und gerade für KMU, die in der Regel nur Kreativität wollen wir Bahn brechen. Dazu müs-
über begrenzte Datenmengen verfügen. Auf Basis sen Start-ups, Wissenschaft und Unternehmen
der vernetzten Dateninfrastruktur können KMU jeder Größe noch enger und mit Leichtigkeit
in Zukunft ihre Daten gemeinsam und besser miteinander kooperieren können. Wir müssen
nutzen und damit eine der wesentlichen Barrie- die Sichtbarkeit europäischer Angebote erhöhen,
ren für neue Geschäftsmodelle durchbrechen. Anbieter und Anwender vernetzen und ein
attraktives Umfeld für Investitionen, kluge Köpfe
und starke Ideen schaffen.
2.2.4 Wir schaffen ein Ökosystem für
Innovation
Europa tätigt umfangreiche Investitionen in
digitale Technologien und innovative Geschäfts-
modelle. Wir müssen dafür Sorge tragen, dass
diejenigen, die Innovationen vorantreiben, auch
diejenigen sind, die davon ökonomisch profitie-
ren. Mit unserem „Projekt GAIA-X“ legen wir die
Grundlage eines offenen, digitalen Ökosystems,
mit dessen Hilfe Unternehmen und Geschäfts-
modelle aus Europa heraus weltweit wettbe-
werbsfähig skalieren können. So sichern wir die
europäische Wertschöpfung und Beschäftigung.10 3. Lösungsansatz GAIA-X
3 . LÖ S U N G S A N S AT Z G A I A-X 11
Getrieben durch die beschriebenen Entwicklungen ausgewertet werden können. Es entstehen für
(Industrie 4.0, Edge und Cloud Computing etc.) jeden Anwendungsfall passgenaue Lösungen. Neue
steigt die Bedeutung von Multi-Cloud-Strategien Wertschöpfungs- und Verarbeitungsketten werden
und damit der Interoperabilität rapide an. Anwen- möglich und neue massiv verteilte Verarbeitungs-
der erwarten Flexibilität, Funktionalität, Anwen- und Geschäftsmodelle wie Daten- oder Dienst-
dungsfreundlichkeit, weltweite Verfügbarkeit, vermittlung gefördert. Unser Projekt kann diese
unternehmensübergreifende Services, Speziali- Anforderungen unterstützen, indem Basisdienste
sierung von Services oder verteilte Datenverar- für Interoperabilität angeboten werden, die An
beitung und Datenhaltung. Einfache Migration wender bzw. Anbieter für domänenspezifische
zu anderen Cloud- oder Edge-Anbietern muss Interoperabilitätsdienste nutzen. Das reicht von
möglich sein. Anwender verlangen Interoperabi- Matching- und Vokabularsystemen bis hin zu
lität, d. h. das Finden und die effiziente Nutzung vertraglichen und kommerziellen Basisdiensten
von Diensten über neue Daten- und Dienstver- für Abrechnung, Zertifizierung und Abschlüsse.
mittler. Hierzu gehört auch die Transparenz über
angebotene Dienste. Anwender möchten die
Datenverarbeitung flexibel über viele Anbieter 3.1 Zielbild
verteilen können und dabei auf robuste Prozesse
zurückgreifen. Wir verfolgen das Ziel, eine sichere und vernetzte
Dateninfrastruktur in Deutschland und Europa
Interoperabilität ist daher eine der zentralen An zu schaffen. Das „Projekt GAIA-X“ stärkt die Daten
forderungen an die vernetzte Dateninfrastruktur. souveränität für Wirtschaft, Wissenschaft, Staat
Sie wird auf drei Infrastruktur-Ebenen betrach- und Gesellschaft bei der Speicherung, beim Aus-
tet: technische und semantische Interkonnekti- tausch und bei der Nutzung von Daten und
vität auf Netzwerk-, Daten- und Dienstebene. Diensten. Die vernetzte Dateninfrastruktur macht
Innerhalb Europas gibt es bereits Netzwerkinfra- Daten und Dienste für die Anwendungen Künst-
strukturen und Interkonnektivitätskonzepte für licher Intelligenz verfügbar und schützt dabei
Cloud-Infrastrukturen, die durch unseren Ansatz Rechte, Interessen und das geistige Eigentum – an
integriert werden können und Verteiltheit über- den Daten und dem damit verbundenen Know-
haupt erst ermöglichen. So sitzen beispielsweise how. Die Infrastruktur ist anbieterneutral und
drei der fünf größten Interconnection Hubs (IXPs) berücksichtigt die Interessen von Datenerzeugern,
weltweit innerhalb von Europa. -gebern und -nutzern gleichermaßen. Das Öko-
system erweitert Domänenwissen europäischer
Eine vernetzte Dateninfrastruktur muss als Mehr- Akteure, stärkt den Austausch sowohl innerhalb
wert für den Anwender den intradomänen- und als auch zwischen Domänen und ermöglicht
interdomänenspezifischen Austausch sowie die innovative Geschäftsmodelle im digitalen Bin-
Verkettung von Daten und Diensten über Anbie- nenmarkt.
ter- und Kundengrenzen hinaus ermöglichen.
Insbesondere die Kollaboration zwischen Edge- Die vernetzte Dateninfrastruktur stärkt den fairen
und Cloud-Instanzen soll einfach möglich werden. Wettbewerb in den Wertschöpfungsnetzwerken
Damit sinken auch für KMU die Einstiegshürden der globalen Datenökonomie. Es bietet den Akteu-
für Edge und Cloud Computing. Gemeinsame ren einen effizienten Zugang zu allen relevanten
Standards helfen dabei, domänenspezifische digitalen oder Cloud-basierten Anwendungen
Datensilos aufzubrechen, die aufgrund mangeln- bei gleichzeitiger Sicherstellung einer größtmög
der Datenschnittstellen nicht verbunden und lichen Selbstbestimmung und Datensouveränität.12 3. LÖ S U N G S A N S AT Z G A I A-X
3.2 Lösung GAIA-X-Technologie und deren Referenzarchitek-
tur zu einem Knoten des Netzwerks (GAIA-X-
Das „Projekt GAIA-X“ vernetzt zentrale und de Knoten) werden.
zentrale Infrastrukturen (insbesondere Cloud-
und Edge-Dienste) zu einem homogenen, nutzer- Wesentliche Merkmale dabei sind:
freundlichen System. Das daraus entstehende
verteilte Ökosystem stärkt sowohl die digitale • Einsatz sicherer, offener Technologien, die von
Souveränität der Nachfrager von Cloud-Dienst- der vernetzten Dateninfrastruktur bereitgestellt
leistungen als auch die Skalierungsfähigkeit und werden, Schnittstellen zum einfachen und siche-
Wettbewerbsposition europäischer Cloud-Anbie- ren Datenaustausch, Möglichkeiten, Applikati-
ter. Insbesondere KMU profitieren von Markt- onen und Funktionen Dritter zu nutzen, sowie
transparenz, breitem Zugang zu alternativen die Einhaltung von Standards, die eine leichte
Angeboten und den daraus resultierenden Hand- Datenmigration ermöglichen. Dabei werden
lungsoptionen. Zudem trägt es unterschiedlichen vorhandene Technologien genutzt und fehlende
Präferenzen bezüglich Sicherheitsaspekten, Technologien oder Dienste von den Teilnehmern
Latenzzeiten und Anwendungsbreite Rechnung, im Ökosystem entwickelt und zugänglich ge
liefert maßgeschneiderte Lösungen und ermög- macht, auch auf der Basis von Open-Source-
licht die Nutzung unterschiedlicher Cloud- Technologien.
Anbieter.
• Jeder Knoten der vernetzten Infrastruktur bildet
Besonders zu betonen sind die Verbundvorteile, eine eigenständige Einheit, folgt der Referenz-
die wir mit der vernetzten Dateninfrastruktur architektur und ist eindeutig identifizierbar
erzielen. Die Mehrfachnutzung von Cloud- und und erreichbar. Eine daran geknüpfte Selbst-
Edge-Instanzen führt zu Effizienzvorteilen durch beschreibung stellt Transparenz über die Spe-
eine Erhöhung der Leistungsbreite. So wird bei- zifika und Fähigkeiten der einzelnen Knoten
spielsweise die Sicherheit durch redundante Kno- her. Sie enthält insbesondere Aussagen zum
ten erhöht. Fällt ein Knoten aus (beispielsweise Ort der Speicherung und des Prozessierens
verursacht durch Stromausfälle oder Naturkatas- der Daten, zu den verwendeten Technologien,
trophen), springt ein anderer Knoten ein. Über- zur Rechen- und Speicherleistung sowie zur
dies lassen sich rechenintensive Anwendungen bereitgestellten Funktionalität. Weiterhin wer-
auf dafür ausgelegte Cloud-Instanzen „verteilt“ den Merkmale zur Echtzeitfähigkeit, Daten-
prozessieren, was zu einer überproportionalen souveränität auf Basis von zertifizierten Schutz
Leistungssteigerung führt. Nicht zuletzt kann graden, zu Konsumierungsmodellen (z. B.
immer auf modernste Cloud-Technologie zuge- Spotmarkt), dem Preismodell und ökologischer
griffen werden, weil im Verbund der vielen Knoten Nachhaltigkeit (z. B. Energieeffizienz und
kontinuierlich einzelne Neu- und Ersatzinvesti -verbrauch) wiedergegeben. Die Anforderung
tionen getätigt werden. Es kann sich auf der Basis der Selbstbeschreibung spielt eine wichtige
der vernetzten Dateninfrastruktur auch ein Öko- Rolle, um die Datensouveränität in Anwen-
system für Software-Entwicklungsprojekte etab- dungsfeldern zu stärken, die beispielsweise auf
lieren, von dem Wirtschaft, Wissenschaft, Staat eine Datenspeicherung im Inland oder zumin-
und Gesellschaft gleichermaßen profitieren. dest im Geltungsbereich der EU-Datenschutz-
Der Neutralitätsanspruch der vernetzten Daten grundverordnung (EU-DSGVO) angewiesen
infrastruktur stabilisiert dieses Ökosystem: Jeder sind. Die Knoten können dabei sowohl als
bereits am Markt befindliche oder neue Cloud- Public als auch als Private Cloud sowie als
Dienstanbieter kann durch den Einsatz der Edge-Knoten ausgeprägt sein.3 . LÖ S U N G S A N S AT Z G A I A-X 13
• Ein Software Repository stellt Komponenten ralen Verzeichnisdienstes helfen wir, passende
bereit, die je nach Kategorisierung von allen Anbieter zu finden und relevante Datenpools
Anbietern genutzt werden müssen oder kön- schnell und sicher zu identifizieren. Damit
nen, insbesondere Identifikations- und neben der technischen Agilität gleichzeitig
Berechtigungsdienste, Schnittstellenkompo- auch die vertraglichen Rahmenbedingungen
nenten oder Zertifikate. Technisch gesehen gegeben sind, werden flexible Rahmenverträge
könnten diese Komponenten zentral, über (eventuell in Form von Smart Contracts) ein-
einen „Peer to Peer“-Ansatz oder verteilt über geführt, die vertragliche Regelungen grundle-
mehrere Knoten bereitgestellt werden. gend abbilden und beim jeweiligen Aufruf des
Dienstes als konkrete Vertragsschlüsse von
• Die einzelnen Dienste innerhalb eines Knotens Anwender und Anbieter ausgeprägt werden.
und zum Austausch zwischen unterschiedli-
chen Knoten sind als Funktionen realisiert Die Teilnahme am Ökosystem setzt eine bin-
(„Function as a Service“-Modell). Dies erlaubt dende Verpflichtung der jeweiligen Anbieter auf
eine hohe Interoperabilität zwischen unter- gemeinsame Regeln voraus. Der Nachweis der
schiedlichen Knoten, eine Austauschbarkeit Einhaltung dieser Regeln kann durch eine Zerti-
verschiedener Dienste-Anbieter (Vermeidung fizierung der Anbieter, Knoten sowie Services ge
eines Lock-in-Effektes) und eine effiziente führt werden, insbesondere im Hinblick auf die
Nutzung und Abrechnung von Dienstleistun- notwendigen technisch-organisatorischen Vor-
gen. Die dafür notwendigen Schnittstellen, aussetzungen. Hierzu gehören insbesondere IT-
Services und Produkte sollen durch Standards Sicherheit, Service-Levels, Grad der realisierten
harmonisiert werden und in einem zentralen Datensouveränität und vertragliche Rahmenbe-
Verzeichnis für alle Teilnehmer einfach identi- dingungen. Grundsätzlich sollte die Zertifizie-
fiziert und genutzt werden können. Damit rung über eine transparente Prüfung durch
entwickeln wir eine Infrastruktur, die Grund- einen unabhängigen, vertrauenswürdigen Drit-
lage für ein vitales und wachsendes digitales ten nachgewiesen werden. Dazu wird auf bereits
Datenökosystem ist. etablierte sowie aktuell entstehende Auditie-
rungs- und Zertifizierungsverfahren aufgebaut
• Die Nutzung von Diensten aus dem GAIA-X- (z. B. Mindeststandards zur Nutzung externer
Ökosystem kann direkt durch den Anbieter Cloud-Dienste des BSI, C5, ISO 27001 und Trus-
geschehen oder über digitale Plattformen. ted Cloud). Innovationen zu technisch automa-
Hierzu wird eine Übersicht aller verfügbaren tisch durchführbaren Zertifizierungen sollen
Knoten und Dienst-Fähigkeiten bereitgestellt, gefördert werden. Bestehende Referenzarchitek-
auf deren Basis der Nutzer selbst oder die digi- turen sollen einbezogen werden, z. B. von der
tale Plattform als Vermittler den jeweils pas- International Data Spaces (IDS)-Initiative.
senden Dienst auswählt. Mit Hilfe dieses zent-14 3. LÖ S U N G S A N S AT Z G A I A-X
Die Umsetzung des Projektes ist von Beginn an
Die International Data Spaces Association bietet europäisch und international anschlussfähig:
eine von über 100 Partnern getragene Referenz- Bestehende Angebote und Initiativen ähnlicher
architektur, die ein Ökosystem für den souverä- Zielrichtung werden kooperativ in die Weiterent-
nen Austausch von Daten mit klar definierten wicklung des Konzepts eingebunden, um schnelle
Nutzungsrechten ermöglicht und damit eine Verfügbarkeit zu gewährleisten. Zum Beispiel wer-
Komponente der vom „Projekt GAIA-X“ ange- den die komplementären Aktivitäten der IDS-
strebten vernetzten, offenen Dateninfrastruktur Initiative zur Datensouveränität und die Vorarbei-
beschreibt. Die Referenzarchitektur der Inter- ten der Trusted Cloud zur Zertifizierung genutzt.
national Data Spaces Association definiert eine Auch europäische Initiativen und Aktivitäten,
technische Infrastruktur und ein semantisches allem voran die Vorhaben der EU-Kommission,
Regelwerk für den Datenaustausch und die werden im weiteren Prozess einbezogen.
Datennutzung in Ökosystemen. Technisch unter-
bindet bzw. erlaubt eine Software-Komponente,
der IDS Connector, Datenverknüpfungen und 3.3 Das „Projekt GAIA-X“ aus Anwender
-analysen zwischen verschiedenen Mitgliedern perspektive
eines Ökosystems. Damit lassen sich bestehende
und neue Cloud-Dienste in eine interoperable Die vernetzte Dateninfrastruktur bildet die Basis
Digitalwirtschaft unter Wahrung der Daten eines Ökosystems, das die Stärken der unterschied-
souveränität einbetten. lichen Teilnehmer wirkungsvoll integriert und
Kooperation fördert. Die Anwender bekommen
Abbildung 1: Gesamtbild Dateninfrastruktur und Ökosystem
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Governanceregeln • Anbieter- und Knoten-
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• Teilnahmebedingungen
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• Regeln und „Datenverträge“ • Qualitätsüberwachung
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Betrieb koordinieren
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Ed
Quelle: BMWi3 . LÖ S U N G S A N S AT Z G A I A-X 15
Zugang zu einem relevanten Produkt- und Ser- • schafft die Voraussetzungen zur Optimierung
viceportfolio: Die vernetzte Dateninfrastruktur der Daten-Strategien der Anwender. Ihre Kno-
ten, also dezentrale und/oder zentrale Cloud-
• integriert bestehende digitale und cloudbasierte Infrastrukturen, sind miteinander verknüpf-
„State of the Art“-Produkte und -Services und bar. Aus dieser Verknüpfung ergeben sich
bietet darüber hinaus die Möglichkeit, dass Optionen, wie Daten und Algorithmen sicher
weitere spezifische Bedarfe über modulare verwendet werden können. So wird es zum
Angebote bspw. von Spezial- oder Kleinanbie- Beispiel verschiedenen Kooperationspartnern
tern adressiert werden können. entlang der Wertschöpfungskette auch ermög-
licht, dass Daten zu den Anwendungen wan-
• bietet volle Transparenz durch Ausweis von dern. Zum Schutz geistigen Eigentums können
geprüften Datenschutz- sowie regulatorischen Anwender so etwa ihre Algorithmen und
Kriterien der angebotenen Produkte und Ser- Daten bei sich halten.
vices. Sie schafft über die Selbstbeschreibung
Transparenz hinsichtlich des Vertraulichkeits- • leistet einen wichtigen Beitrag zur Entstehung
niveaus aller Teilnehmer des Ökosystems. Dies von digitalen Ökosystemen in den verschiede-
spiegelt sich in der Garantie der Datennut- nen Anwenderdomänen, indem sie den Über-
zungskontrolle wider (Datensouveränität). gang von bilateralen Einzelprojektlösungen
hin zu Marktplatzlösungen ermöglicht. Stan-
• vereinfacht das Management von IT-Schnitt- dardisierte Verträge und Verfahren senken
stellen und die Integration insbesondere bei Transaktionskosten, Datenmärkte können ent-
Multi-Cloud-Strategien und Datenpooling stehen und die Verfügbarkeit von Daten wird
durch eine hohe Interoperabilität kompatibler verbessert.
Produkte sowie die Bereitstellung von Sicher-
heitsdomänen-übergreifenden Berechtigun-
gen. Domänenspezifische Datensilos, die auf- 3.3.1 Bedarfsbeispiele aus Anwendersicht
grund mangelnder Datenschnittstellen bislang
nicht verbunden und ausgewertet werden Zur Illustration des Mehrwehrts des Projektes
können, könnten nunmehr aufgebrochen und präsentieren wir im Folgenden einige Bedarfs-
Lock-in-Effekte vermieden werden. Dies beispiele aus den Bereichen Industrie 4.0/KMU,
ermöglicht bzw. erleichtert für den Anwen- Smart Living, Finanzwirtschaft, Gesundheit,
dungsfall passgenaue Lösungen. Zudem kann öffentliche Verwaltung und Wissenschaft. Die
ein wichtiger Beitrag zur Akzeptanz der Zusammenstellung hat insofern exemplarischen
Anwendung von KI bei besonders sensiblen Charakter, als dass die Auswahl weder einen
Daten geleistet werden. Anspruch auf Vollständigkeit erhebt noch Priori-
täten setzt. Die Beispiele sollen Potenziale der
• ermöglicht es, Daten dort zu speichern, wo es vernetzten Dateninfrastruktur anhand von
Anwender angesichts der jeweiligen Daten- Anwendungsmustern aufzeigen, die grundsätz-
klassifikation für sinnvoll erachten. Der lich auch in anderen Sektoren (z. B. Mobilität,
Anwender kann somit die Hoheit über beson- Energie) von Relevanz sind. Das Projekt ist jeder-
ders sensible Daten behalten und gleichzeitig zeit offen für weitere Bedarfsbeispiele, die das
andere Daten zur gemeinsamen Nutzung mit Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Partnern teilen. (BMWi) online veröffentlicht.16 3. LÖ S U N G S A N S AT Z G A I A-X
3.3.1.1 Industrie 4.0/KMU, Smart Living und Für den Finanzsektor hat die Kooperation der
Finanzwirtschaft relevanten Akteure vor allem aus regulatorischer
Sicht eine entscheidende Bedeutung. Offene
Die vom Bundesverband der Deutschen Industrie digitale Plattformen und der Einsatz von Metho-
e. V. (BDI), dem Verband Deutscher Maschinen- den der KI ermöglichen ein effizienteres Zusam-
und Anlagenbau e. V. (VDMA) und dem Zentral- menspiel beispielsweise der Börsen mit Auf-
verband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie sichtsbehörden und Unternehmen.
e. V. (ZVEI) unterstützten Bedarfsbeispiele aus
dem Bereich Industrie 4.03 zeigen, dass – insbe- Im ebenfalls vom ZVEI unterstützten Bedarfsbei-
sondere mittelständische – Unternehmen vor spiel Smart Living liegt der Fokus dagegen eher
sehr ähnlichen Herausforderungen hinsichtlich auf Nutzerfreundlichkeit und einem offenen
der Integration und Auswertung von Daten und Zugang zu Cloud-basierten Plattformen unter-
deren Lösung in einer einheitlichen Sprache, schiedlicher Anbieter. Bislang stehen eine Viel-
Semantik sowie in offenen und modularen zahl von Standards sowie die Notwendigkeit der
Strukturen stehen. In den klassischen Geschäfts- mehrfachen Autorisierung des Anwenders auf
beziehungen von Komponentenherstellern, unterschiedlichen Plattformen einer breiten
Maschinenbauern und Systembetreibern spielen Nutzung im Wege.
vor allem Fragen der Steuerungsmöglichkeit der
Datenübertragung und damit der Sicherung
geistigen Eigentums eine große Rolle.
3 Darüber hinaus unterstützt der BDI auch die Aktivitäten zur Entwicklung von Bedarfsbeispielen für die Anwen-
dungsfelder Smart Living, Finanzwirtschaft, Gesundheitswesen sowie Öffentliche Verwaltung und Wissenschaft.3 . LÖ S U N G S A N S AT Z G A I A-X 17 PRAXIS- BEISPIELE
18 3. LÖ S U N G S A N S AT Z G A I A-X
A: Auf dem Weg zur Industrie 4.0 – wie Unternehmen
vertrauenswürdig zusammenarbeiten können
Praxisbeispiel und aktuelle Herausforderungen
• Der Hersteller einer Automationskomponente • Diese Fragen können derzeit zwar entlang einer
möchte Zugang zu Betriebsdaten seines Pro- definierten Wertschöpfungskette bilateral gelöst
dukts erhalten, das in einer Maschine verbaut werden. Die für den Hersteller relevanten
ist, die wiederum bei einem dritten Unterneh- Daten stehen aber nicht aggregiert über viele
men betrieben wird. Die permanente Erfassung Betreiber zur Verfügung, eine Skalierung über
des Maschinenzustands erlaubt dem Hersteller Wertschöpfungsnetzwerke ist nicht möglich.
beispielsweise, die Sicherheit und Effizienz so
wohl seiner Komponente als auch der gesamten • Damit der Komponentenhersteller, die Ma
Anlage zu optimieren. schinenbauer und die Betreiber beim Condition
Monitoring (d. h. der kontinuierlichen Zusam-
• Diese sehr einfache und gleichzeitig typische menfassung, Analyse und Darstellung von
Konstellation einer industriellen Geschäfts Betriebs- und Zustandsdaten durch Sensoren)
beziehung wirft einige Fragen auf, z. B.: Wem zusammenarbeiten können, brauchen sie eine
gehören die Daten des Komponentenherstellers vertrauenswürdige Infrastruktur für den Daten-
und wer darf zu welchem Zweck darauf zugrei- austausch und gemeinsame Regeln der unter-
fen? Wie können Daten monetarisiert werden? nehmensübergreifenden Authentifizierung
Stehen die Daten in einem standardisierten und Zugriffssteuerung.
Format zur Verfügung?
Abbildung 2: Bedarfsbeispiel: Vertrauensvolle Zusammenarbeit in der Industrie 4.0
Sicherheitsdomäne X Sicherheitsdomäne A
Hersteller X BP1 Betreiber A
A
M1 M1
V W
Business Case
„Datenerhebung P1-X“
P1 P2 P1 P2
X Y X Y
Quelle: Bosch, Plattform Industrie 4.03 . LÖ S U N G S A N S AT Z G A I A-X 19
Welchen Mehrwert bietet das „Projekt GAIA-X“?
• GAIA-X-Knoten fungieren als „Vertrauens • Das Projekt kann die Grundlage eines Markt-
anker“, indem sie die Authentifizierung der platzes zur Monetarisierung von Betriebsdaten
Partner im Wertschöpfungsnetzwerk und die in industriellen Wertschöpfungsnetzwerken
Regelung von Zugriffsrechten ermöglichen. schaffen. Gleichzeitig können Anreize zum
Dadurch entfallen aufwendige bilaterale Ab Datenaustausch über die verschiedenen Akteure
stimmungen. Die unterschiedlichen Akteure hinweg generiert werden.
können auf der Basis von „Trust Relations“
und einer vertrauenswürdigen Infrastruktur, Pate
die den sicheren Datenaustausch ermöglicht, Michael Jochem – Bosch und Plattform
über die verschiedenen Sicherheitsdomänen Industrie 4.0
der Unternehmen im Netzwerk hinweg kom-
munizieren. Jedes Unternehmen entscheidet
selbst, wo seine Daten gelagert werden und
von wem sowie zu welchem Zweck sie verar-
beitet werden dürfen.20 3. LÖ S U N G S A N S AT Z G A I A-X
B: Praktische Umsetzung von Industrie 4.0? – Ein echter Kraftakt!
Abbildung 3: Bedarfsbeispiel: Industrie 4.0 – Automation Avatar
Industry 4.0: Automation Avatar
• One to one relation to real device
• Exists parallel to real device Cloud
• Function split between
Avatar and real device
Avatar
41
Avatar
Avatar 43
42
Maschine 41 Maschine 42 Maschine 43
Quelle: Beckhoff Automation
Praxisbeispiel und aktuelle Herausforderungen
• Industrie 4.0 in die Praxis umzusetzen heißt, • Betreiber und Hersteller von Maschinen und
alle Komponenten entlang der Wertschöpfungs- Anlagen stellen zudem hohe Anforderungen
kette zu vernetzen, um damit datenbasierte an Datensouveränität: Sie wollen selbst ent-
Mehrwert-Dienste anzubieten: Das stellt ins- scheiden können, wo sie Produktionsdaten
besondere Mittelständler vor große Herausfor- und Know-how-tragende Anwendungen
derungen. speichern – etwa in der Steuerung, „on Edge“
oder in privaten Cloud-Instanzen statt in der
• Moderne Produktionsanlagen setzen sich aus Cloud ihres Kunden.
vielen unterschiedlichen Maschinen und Kom
ponenten zusammen, die zum Teil auch unter- • Erst ein Ökosystem für schlüsselfertig nutzbare
schiedliche Cloud-Systeme nutzen. Die Verknüp- Mehrwert-Dienste in heterogenen Produktions-
fung und Integration der Daten und Systeme umgebungen kann den Durchbruch zur flächen-
findet derzeit in aufwendiger Projektarbeit statt. deckenden Umsetzung von Industrie 4.0 bringen.
Der Mangel an standardisierten Abläufen, durch-
gängiger Datenverfügbarkeit und Rahmenver-
trägen für den Datenaustausch erklärt die
schleppende Verbreitung von Industrie-4.0-
Lösungen.3 . LÖ S U N G S A N S AT Z G A I A-X 21
Welchen Mehrwert bietet das „Projekt GAIA-X“?
• Das Projekt schafft einen Mehrwert, indem es • So kann ein Ökosystem in dezentraler, hetero-
sich als eine Art multilaterale Verwaltungs- gener und skalierbarer Form wachsen, das
schicht über existierende Hyperscaler/Cloud- einerseits die verschiedenen Ebenen aus Com-
Anbieter legt, die Produktions-Infrastruktur puting und Speicherung zwischen Edge und
und Clouds mit einer übergeordneten Seman- Cloud verbindet und andererseits die Speiche-
tik sowie Datenaustauschdiensten verbindet rung von Daten und die Nutzung von Algo-
und so das Schnittstellenmanagement verein- rithmen gemäß IP-Rechten ermöglicht.
facht.
Pate
• Konkret kann das Projekt den Aufwand ver- Gerd Hoppe – Beckhoff Automation
ringern, der daraus entsteht, dass für die Integ- (Bedarfsbeispiel koordiniert mit VDMA, ZVEI)
ration jeder Maschine eine bilaterale Einzel-
projektlösung mit dem Maschinenzulieferer
gefunden werden muss, die den Zugriff auf
Sicherheitsdomänen koordiniert. Dank der ver
netzten Dateninfrastruktur können alle Maschi-
nenzulieferer mittels interoperabler Standards
unter Berücksichtigung der Sicherheitsanfor-
derungen über zentrale Schnittstellen effizient
integriert und so der Aufwand für Industrie-4.0-
Projekte erheblich reduziert werden.22 3. LÖ S U N G S A N S AT Z G A I A-X
C: Synergien in Zuliefernetzwerken nutzen
Praxisbeispiel und aktuelle Herausforderungen • Die größte Herausforderung liegt dabei in der
Bereitstellung und Verknüpfung von Daten
• Eine immer höhere Variantenvielfalt, techno- aus inhomogenen IT-Systemen unterschied
logische Umbrüche und die Integration immer licher Akteure bei gleichzeitiger Wahrung der
neuer Zulieferer in die Produktionsnetzwerke Datensouveränität entlang der gesamten Pro-
kennzeichnen den digitalen Wandel der Ferti- duktions- und Lieferkette. Ein vollständiges
gungsindustrien. Datenbild ist für die eindeutige Identifizier-
barkeit von Störungen essenziell.
• Gleichzeitig steigen die Anforderungen an
Transparenz und Steuerungsfähigkeit der • In branchenspezifischen Lösungen werden der
Zuliefererkette bis in den eigenen Betrieb hin- unternehmensübergreifende Austausch und
ein. Die Versorgung mit Komponenten sicher- die Verknüpfung heterogener Daten bislang
zustellen ist nicht nur in Zeiten internationaler primär auf bilateraler Ebene vorangetrieben.
Handelskonflikte eine große Herausforderung. Gemeinsame Regelungen für die Teilnahme im
Bei Rückrufaktionen kommt es ganz entschei- Ökosystem und eine Zusammenarbeit könnten
dend darauf an, zu wissen, welche Komponente den Aufwand und die Teilnahmehürden gerade
in welcher Produktionscharge verbaut wurde. für mittelständische Unternehmen erheblich
Dabei gilt es auch, die Früherkennung von Seri- senken. Auf diese Weise können neue Geschäfts
enfehlern im Feld zu verbessern (Track and modelle entstehen und Synergien im Wertschöp-
Trace). fungsnetzwerk noch besser genutzt werden.
Abbildung 4: Bedarfsbeispiel: Synergien in Zuliefernetzwerken
Quelle: SupplyOn, German Edge Cloud, IoTOS, IDS AssociationSie können auch lesen
