International Data Spaces

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) förderte von Oktober 2015 bis April 2018 das Forschungsprojekt der Fraunhofer-Gesellschaft »Industrial Data Space«. Ergebnis dieses Forschungsprojekts war der Entwurf eines Referenzarchitekturmodells für den Industrial Data Space sowie die Pilotierung dieses Referenzarchitekturmodells in ausgewählten Use Cases.

Auf diesen Ergebnissen aufbauend gewährte das BMBF eine Zuwendung für eine zweite Förderphase für das Forschungsprojekt »Industrial Data Space Plus«, welches eine prototypische Implementierung des Referenzarchitekturmodells als Ziel hat. Das zweite Forschungsprojekt läuft bis September 2020 und ist in 12 Arbeitspakete unterteilt, an welchen insgesamt 9 Fraunhofer-Institute beteiligt sind. Die Arbeiten werden geleitet von Prof. Dr. Boris Otto vom Fraunhofer ISST.

Die Arbeiten dieser Forschungsprojekte fließen in den Fraunhofer-Cluster of Excellence »Cognitive Internet Technologies« (CCIT) ein. Hier arbeitet die Fraunhofer-Gesellschaft an zentralen Schlüsseltechnologien für das kognitive industrielle Internet mit dem Ziel, eine Infrastruktur für eine agile, flexible und wettbewerbsfähige Industrie zu errichten. Dazu bündelt der Forschungs-Cluster CCIT die Kompetenzen von dreizehn Fraunhofer-Instituten aus der Mikroelektronik, der Informations- und Kommunikationstechnik und der Produktion.

Darüber hinaus findet die Referenzarchitektur der International Data Spaces immer mehr Anwendung in EU-Forschungsprojekten, wie bspw. BOOST4.0, AMable und MIDIH.

Außerdem sind die Arbeiten eng verzahnt und abgestimmt mit verwandten Gremien und Initiativen wie die »Plattform Industrie 4.0«, das »Industrial Internet Consortium« und die »Trusted IoT Alliance«.

Die Initiative zum International Data Spaces institutionalisiert sich einerseits über das BMBF-Forschungsprojekt und andererseits über einen gemeinnützigen Anwenderverein, der International Data Spaces Association (IDSA).

Die International Data Spaces Association verfolgt das Ziel, die Anwenderinteressen zu wahren, insbesondere:

• Bündelung der Anwenderanforderungen
• Erfahrungsaustausch der Vereinsmitglieder
• Einrichtung von Fachausschüssen, Arbeitskreisen und Initiativen, insbesondere für wissenschaftlich-technische Standardisierungsfragen und Zertifizierungsprozesse
• Informations- und Weiterbildungsmaßnahmen
• Öffentlichkeitsarbeit und Kommunikation
• Mitwirkung bei der Erarbeitung von Richtlinien und Gesetzgebungsprozessen

Die Vereinsmitglieder sind Unternehmen aus Industrie, Dienstleistung und Handel sowie Softwareunternehmen und Forschungseinrichtungen. Aktuell (Stand 06/2019) besteht der IDSA aus 98 Mitgliedern aus 19 verschiedenen Ländern und hat 6 „Regional Hubs“ in europäischen Ländern.

Der Verein steht allen Unternehmen, Verbänden und gemeinnützigen Organisationen zur Teilnahme und Mitwirkung offen. Weitere Informationen und Materialien finde Sie unter https://www.internationaldataspaces.org/

Die Architektur der International Data Spaces umfasst alle Komponenten, die für einen sicheren Austausch und eine einfache Kombination von Daten in Ökosystemen erforderlich sind. Die Gesamtarchitektur besteht aus fünf Schichten (engl. Layer), um die Bedenken und Standpunkte verschiedener Interessengruppen auf verschiedenen Granularitätsebenen auszudrücken (vgl. Abbildung 1).

• Der Business Layer spezifiziert und kategorisiert die verschiedenen Rollen, die die Teilnehmer der International Data Spaces übernehmen können und er spezifiziert die wichtigsten Aktivitäten und Interaktionen, die mit jeder dieser Rollen verbunden sind.
• Der Functional Layer definiert die funktionalen Anforderungen an den International Data Spaces sowie die daraus abzuleitenden konkreten Merkmale.
• Der Process Layer spezifiziert die Interaktionen zwischen den verschiedenen Komponenten der International Data Spaces und bietet mit der BPMN-Notation eine dynamische Sicht auf das Referenzarchitekturmodell.
• Der Information Layer definiert ein konzeptionelles Modell, das die Prinzipien der verknüpften Daten verwendet, um sowohl die statischen als auch die dynamischen Aspekte der Bestandteile der International Data Spaces zu beschreiben.
• Der System Layer befasst sich mit der Zerlegung der logischen Softwarekomponenten unter Berücksichtigung von Aspekten wie Integration, Konfiguration, Bereitstellung und Erweiterbarkeit dieser Komponenten.

Darüber hinaus umfasst das Referenzarchitekturmodell drei Perspektiven, die über alle fünf Ebenen hinweg implementiert werden müssen: Security, Certification und Governance.

Das Referenzarchitekturmodell ist offen und kann von Dritten aufgegriffen und umgesetzt werden.

Die International Data Spaces materialisieren sich als die Gesamtheit aller Endpunkte, also aller International Data Spaces Konnektoren. Somit ist der International Data Space kein zentraler Datenspeicher, sondern folgt einem föderalen Architekturkonzept.

Die International Data Spaces zielen darauf ab, die folgenden strategischen Anforderungen zu erfüllen:

• Vertrauen: Vertrauen ist die Grundlage der International Data Spaces. Jeder Teilnehmer wird bewertet und zertifiziert, bevor er Zugang zum vertrauenswürdigen Geschäftsökosystem erhält.
• Sicherheit und Datensouveränität: Alle Komponenten der International Data Spaces basieren auf modernsten Sicherheitsmaßnahmen. Neben den architektonischen Vorgaben wird die Sicherheit vor allem durch die Bewertung und Zertifizierung jeder technischen Komponente, die in den International Data Spaces verwendet wird, gewährleistet. Gemäß dem zentralen Aspekt der Gewährleistung der Datensouveränität hängt ein Datenbesitzer in den International Data Spaces Nutzungsbeschränkungsinformationen an seine Daten an, bevor sie an einen Datenkonsumenten übertragen werden. Um die Daten zu nutzen, muss der Datenkonsument die Nutzungsrichtlinien des Dateninhabers vollständig akzeptieren.
• Ökosystem von Daten: Die Architektur der International Data Spaces erfordert keine zentralen Datenspeichermöglichkeiten. Stattdessen verfolgt sie die Idee der Dezentralisierung der Datenspeicherung, d.h. die Daten verbleiben physisch beim jeweiligen Datenbesitzer, bis sie an eine vertrauenswürdige Stelle übertragen werden. Dieser Ansatz erfordert eine umfassende Beschreibung jeder Datenquelle sowie des Wertes und der Nutzbarkeit von Daten für andere Unternehmen, kombiniert mit der Möglichkeit, domänenspezifische Datenvokabulare zu integrieren. Darüber hinaus bieten Broker im Ökosystem Dienstleistungen für die Echtzeit-Datensuche an.
• Standardisierte Interoperabilität: Der International Data Spaces Konnektor, als zentraler Bestandteil der Architektur, ist in verschiedenen Varianten implementiert und kann von verschiedenen Anbietern bezogen werden. Dennoch ist jeder Konnektor in der Lage, mit jedem anderen Konnektor (oder jeder anderen technischen Komponente) im Ökosystem der International Data Spaces zu kommunizieren.
• Wertschaffende Apps: Die International Data Spaces ermöglichen es, Apps in die IDS-Konnektoren einzubinden, um Dienste zusätzlich zu den Datenaustauschprozessen bereitzustellen. Dazu gehören beispielsweise Dienstleistungen für die Datenverarbeitung, die Datenformatausrichtung und Datenaustauschprotokolle. Darüber hinaus können Datenanalysedienste durch die entfernte Ausführung von Algorithmen bereitgestellt werden.
• Datenmarktplätze: Die International Data Spaces ermöglichen die Entwicklung neuer, datengetriebener Dienste, die Datenanwendungen nutzen. Darüber hinaus werden neue Geschäftsmodelle für diese Dienste durch Clearing-Mechanismen und Abrechnungsfunktionen sowie durch die Schaffung domänenspezifischer Brokerlösungen und Marktplätze gefördert. Darüber hinaus bieten die International Data Spaces Vorlagen und andere methodische Unterstützung für die Teilnehmer bei der Festlegung von Nutzungsbeschränkungsinformationen und der Anforderung rechtlicher Informationen.

Die Initiative International Data Spaces verfolgt ein ehrgeiziges Ziel. Folgende Aspekte sind daher nicht Ziel der Arbeiten:
 

• Die International Data Spaces zielen nicht auf eine in irgendeiner Form zentrale Instanz zur Datenspeicherung ab.
  
• Ergebnisse der Forschungsprojekte sind keine Produkte, sondern das Referenzarchitekturmodell sowie Pilotimplementierungen. Sie liefern die Basis für anschließende Produktentwicklung.
• Die International Data Spaces umfassen selbst keine fachlichen smarten Services (z. B. Frachtbörsen o.ä.). Vielmehr bieten sie durch die Datendienste die Grundlage für die einfache und effiziente Entwicklung solcher smarten Services.       
• Die International Data Spaces liefern keinen Beitrag auf Datenübertragungsebene oder für den Echtzeitbereich. Hier werden bestehende Ansätze genutzt. Im Fokus stehen Daten und Datendienste. Die International Data Spaces betreiben selbst keine domänenspezifische fachliche Standardisierung (z. B. in Form von Vokabularen, semantischen Standards), sondern nutzen vorhandene Arbeiten und setzt sie in Piloten um.