Catena-X

Catena-X Automotive Network (Catena-X) entwickelt ein kollaboratives, dezentral organisiertes Daten- und Dienste Ökosystem entlang der kompletten automobilen Wertschöpfungskette. Es ermöglicht Unternehmen, die Vorteile des datenbasierten Wirtschaftens zu nutzen – vom Hersteller über KMU-Zulieferer bis zum Recycling. Gleichzeitig sind diese nach europäischem Recht bezüglich Datensouveränität und Datenschutz abgesichert.

Das Konsortium Catena-X besteht aus Automobilherstellern und ihren Zulieferindustrien, sowie aus Händlerverbänden und Ausrüstern. Zu diesen gehören auch Anwendungs-, Plattform- und Infrastrukturanbieter aus dem IT-Sektor (Abbildung 1).
Das Institut für KI-Sicherheit hat sich aktiv in den Auf- und Ausbau des Förderprojekts Catena-X eingebracht und ist gegenwärtig in fünf von acht Teilprojekten involviert. Catena-X gilt als international relevantes industriepolitisches Leuchtturmprojekt. Es wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) mit mehr als 100 Mio. EUR gefördert. Die Laufzeit beträgt drei Jahre, von August 2021 bis Juli 2024.

Herangehensweise und Ziele

Das Projekt Catena-X ist der erste Anwendungsfall von Gaia-X; es greift die Konzepte und Prinzipien auf und erweitert diese bedarfsgerecht. Mit der Anbindung an die Cloud-/Edge-Infrastruktur von Gaia-X haben sich die Konsortialeilnehmer bereits auf Prinzipien und Infrastrukturgrundlagen zur Projektumsetzung verständigt. Zu den Projektzielen zählen die Entwicklung einheitlicher Standards für Daten- und Informationsflüsse, die eine übergreifende Zusammenarbeit erst ermöglichen. Die meisten Unternehmen speichern und bewerten ihre Daten bereits heute, fehlende Lösungen für die Zusammenarbeit hindern sie aber, durchgängige Datenketten zu schaffen. Genau hier setzt Catena-X an.

Über die standardisierte Informations- und Datenverfügbarkeit innerhalb der gesamten automobilen Wertschöpfungskette und die Einbindung möglichst aller Beteiligten soll Catena-X die Wettbewerbsfähigkeit der Fahrzeugindustrie erhöhen und neue datenbasierte Businessmodelle schaffen. Die Effizienz der sowohl industriespezifischen Zusammenarbeit als auch interner Unternehmensprozesse soll gesteigert werden und gleichzeitig will man rechtlichen Anforderungen (z.B. Lieferkettengesetz) gerecht werden. Darüber hinaus versprechen sich die Projektteilnehmer u.a. leistungsfähigere Qualitäts- & Logistikprozesse, höhere Transparenz hinsichtlich nachhaltiger CO2-Reduzierung, ein vereinfachtes Stammdatenmanagement und erhebliche Verbesserungen in der Produktentwicklung. Mit den geplanten „KMU-ready“-Lösungen ermöglicht Catena-X, dass auch kleine und mittelständische Unternehmen technisch einfach, effizient und damit zu vertretbaren Kosten in das wachsende Netzwerk eingebunden werden.

Das Konsortium entwickelt die rechtliche, operative und technische Basis für das digitale Ökosystem Catena-X und die geplanten Services. Darauf aufbauend erarbeitet es zehn industrierelevante Use Cases (Abbildung 2), die sukzessive verprobt und nutzerorientiert weiterentwickelt werden. Die Entwicklung erfolgt so weit möglich auf Basis von Open-Source-Prinzipien.

Das DLR bringt sein Know-how aus den Bereichen der Digitalisierung und der Künstlichen Intelligenz in das Konsortium ein. Konkret kann das Institut für KI-Sicherheit Beiträge und Ergebnisse in den folgenden Bereichen vorweisen:

Federated Learning Plattform
Der DLR Federated Learning Demonstrator stellt ein Framework bereit, mit dem föderiertes maschinelles Lernen im Kontext von Catena-X verwendet werden kann. Für das Catena-X Ökosystem ist föderiertes Lernen von besonderem Wert, weil damit Vorhersagemodelle mit Künstlicher Intelligenz unter Beteiligung mehrerer Firmen im Catena-X Kontext trainiert werden können, ohne dass die beteiligten Firmen ihre Daten offenlegen müssen. Damit leistet der DLR Federated Learning Demonstrator einen praktischen Technologiebeitrag zum Datenschutz in Catena-X. Auf dieser Basis können neue datenbasierte Wertschöpfungsideen und Geschäftsmodelle aufgebaut werden, die über die prototypischen Umsetzungen und die bisher geplanten Use Cases des Projektes hinausgehen.

Semantic Models im Behaviour Twin
Das Institut für KI-Sicherheit übernahm die Beratung bezüglich semantischer Modellierung und erstellte Modelle für verschiedene Use Cases. Ausserdem wurde ein Governance Prozess für die gemeinsame Entwicklung neuer und aktualisierter Modelle implementiert.

Lead User Anbindung
Im Rahmen des Catena-X Lead User Integration Programms wurden verschiedene Unternehmen bei der Einrichtung einer Eclipse Dataspace Connector (EDC) Umgebung unterstützt. So war es den Unternehmen möglich, die Konnektortechnologie praxisnah und in ihrer eigenen Unternehmensumgebung zu analysieren, einzurichten und zu testen. Das DLR und die unterstützenden IT-Enabler leiteten aus dem Feedback Verbesserungen z.B. für Onboarding-Routinen sowie die Catena-X Technologien selbst ab. Einen individuellen Einblick in die ersten praktischen Versuche im Catena-X Netzwerk geben die Lead User Witte und Senodis.

Internationalisierung
Als Co-Lead des Catena-X Internationalisierungskomitees hat das DLR maßgeblich zur weltweiten Verbreitung und Einführung von Catena-X beigetragen. Zwei dedizierte Methoden wurden entwickelt, um die Anziehungskraft, Priorisierung und Anwendbarkeit von Catena-X für die Ausdehnung in verschiedene Regionen, Industrien und Märkte zu bewerten. Ein Netzwerk von über Fünfzehn Ländern wurde aufgebaut und ein Konzept etabliert, um den internationalen Transfer von Catena-X zu fördern und zu stärken. Darüber hinaus haben wir Pionierarbeit geleistet, indem wir Proof-of-Concepts in einer oder mehreren Regionen umgesetzt haben, um bewährte Verfahren für die zukünftige Skalierung von Catena-X zu sammeln.
Ein wichtiger Beitrag war der Aufbau eines internationalen Netzwerks und die Zusammenarbeit mit internationalen Partnern, insbesondere mit dem regionalen Hub in Frankreich.​

Cross-sektoraler Transfer
Durch die Analyse und den Kontakt zu angrenzenden Industrien sowie sektorübergreifenden Gaia-X-Domänen hat das DLR gemeinsam mit BASF und Henkel zur Harmonisierung und zum sektorübergreifenden Datenraumtransfer der Catena-X-Entwicklungen und Ergebnisse beigetragen.