Blockchain Use Case: Blockchain-based Quality (BcbQ)

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Deutsche Version:

Hallo liebe Hiver,

seit ungefähr drei Jahren beschäftige ich mich mit dem Thema Blockchain & Co. Mehr als zwei Jahren lang poste ich auf Blockchain-basierten Portalen wie Hive (ehemals Steemit). Andere Anwendungen, die ich nutze, sind STEMsocial, Splinterlands, dLive oder Geom.

Kurz um: Die Blockchain-Technologie ist in den letzten drei Jahren Teil meines Lebens geworden.

Doch warum sollte ich überhaupt die Blockchain-Technologie verwenden? Viele würden jetzt sagen, weil eine Investition in Cryptocoins eventuell zu sehr viel Reichtum führen kann. Tatsächlich geht die wahre Stärke der Blockchain-Technologie aber weit über den plumpen Investmentgedanken hinaus. Der eigentliche Grund zur Nutzung dieser Technologie besteht nämlich darin, dass Vertrauen an Stellen geschaffen werden kann, wo normalerweise kein Vertrauen möglich ist.

Im Prinzip stellt eine Blockchain eine unveränderliche Datenfolge dar (Abbildung 1). Ist erst eine bestimmte Anzahl an Daten (z.B. Transaktionen) in einem Block vorhanden, so wird dieser versiegelt (geschürft, Mining). Diese Versiegelung führt dazu, dass nun ein neuer Block generiert wird, welcher sich auf den jeweils vorhergehenden bezieht. Dieser Schachzug führt dazu, dass die Löschung der vorherigen Daten nicht mehr möglich ist, weil ansonsten alle nachfolgenden Blöcke ungültig würden. Aus diesem Grund können Einträge in eine Blockchain niemals wieder entfernt werden. Außer natürlich jemand zerstört die gesamte Blockchain, was allerdings sehr schwierig ist, denn je nach Blockchain ist diese mehr oder weniger dezentral. Das heißt an mehreren Stellen wird ein Abbild dieser Blockchain hinterlegt. Dies hat zur Folge, dass nur die Vernichtung aller dezentralen Abbilder die Blockchain endgültig zerstören kann. Je mehr Leute sich allerdings an sowas beteiligen und auch in Abhängigkeit davon wie die Blockchain im Detail aufgebaut ist, wird die Blockchain mit jedem User, mit jeder Transaktion und mit jedem versiegelten Block immer sicherer. Manche Leute behaupten gar, dass die Bitcoin-Blockchain das sicherste Netzwerk auf Erden darstellt. Und es wird von Tag zu Tag sicherer, da wir die erforderliche Energie zur Validierung der Blöcke in der Blockchain speichern. Somit wird zwar das Versiegeln, jedoch auch die Vernichtung immer kniffliger.

Schreibe ich nun etwas in die Blockchain hinein, wird mein Eintrag verifiziert (also in einen Block verpackt und versiegelt) und ist danach quasi „in Stein gemeißelt“ (siehe Abbildung 1). Die Vorteile, welche sich daraus ergeben können, kann ich heute bereits in Form von Smart Contracts sehen, wie sie beispielsweise bei Splinterlands ablaufen. Dort können Leute ihre „Monster-Karten“ untereinander gegen Cash eintauschen. Diese Transaktionen werden aber erst dann in der Blockchain hinterlegt und damit gültig, wenn auch die jeweils andere Seite ihren Teil des Vertrags erfüllt. Die Transaktion wird schließlich in einer Blockchain gespeichert und auch erst durch diese ermöglicht. Alles erfolgt unkompliziert, schnell und mit geringsten Transaktionsgebühren. Selbst minimale Transaktionen (sogenannte Mikrotransaktionen, z.T. nur Bruchteile eines Cents) werden so möglich. Kein Richter, keine Instanz, nichts außer die Blockchain und Verifizierung der Blöcke sind erforderlich. Dadurch ergeben sich neue Möglichkeiten:

Ich brauche keine dritte Partei, um Verträge aufzusetzen, auszuführen oder einzuhalten.
Eigentumsansprüche etc. können nicht angefochten werden, denn diese sind eindeutig in der Blockchain einsehbar. Eine Bestätigung durch Dritte ist auch hier nicht mehr erforderlich.
Ich kann maximale Transparenz schaffen.

Gerade der letzte Punkt wird heutzutage immer wichtiger. Verlies man sich früher noch blind auf die zahlreichen Autoritäten, sind die Leute heute kritischer geworden. Dies sehe ich vor allem beim Thema Ernährung oder Gesundheit. Viele Menschen möchten heutzutage beispielsweise wissen was sie da genau essen, wie es hergestellt wurde und vor allem unter welchen Bedingungen. Der Einblick in die Prozessketten wird immer mehr eingefordert. Und dies zurecht, denn häufig gibt es Missstände bei der Herstellung, welche über die Hygiene, die Beschaffung der Ausgangssubstanzen bis zum Umgang mit den Mitarbeitern reichen. Dabei sind Skandale in der Lebensmittelindustrie, welche medial hochkochen oft nur die Spitze des Eisbergs.

Wäre die Implementierung von Blockchain-basierten Systemen hier eventuell hilfreich?

Ich denke die Blockchain-Technologie ist wie gemacht für diese Bereiche und deshalb möchte ich euch heute ein kleines Pilotprojekt vorstellen, wie diese Technologie im Lebensmittelsektor Anwendung finden könnte. Ich nenne es „Blockchain-basierte Qualitätskontrolle“ (BcbQ).

Wie sich einige alteingesessene Follower vielleicht noch erinnern können habe ich vor rund zwei Jahren damit begonnen Kombucha selbstherzustellen. Während dieser Zeit habe ich den Prozess stetig verbessert. Das heißt ich habe den Prozess skaliert, habe neue Teesorten ausprobiert. Auch habe ich unterschiedliche Nährsubstrate erprobt (z.B. braunen Zucker oder Honig). Zusätzlich führte ich zahlreiche Verkostungen durch. Auch verwendete ich pH-Meter und Refraktometer, um bestimmte Qualitätsattribute abseits der subjektiven Bewertung wie Geruch oder Geschmack zu ermitteln. Zusätzlich nahm ich Kontakt zu Qualitätslaboratorien auf, damit ich noch detaillierter meinen Kombucha prüfen lassen kann (ist mir aber bisher zu teuer). Jede neue Charge, jeder neue Schritt und jedes Resultat (z.B. Geschmack) habe ich tatsächlich schriftlich dokumentiert. Schon länger kam mir der Gedanke diese Dokumentation zu digitalisieren damit ich nicht immer in meinen Ordnern nachschauen muss, wenn ich Informationen über eine beliebige Charge erhalten wollte.

Im Schnitt habe ich bis vor etwa 8 Wochen jede Woche eine Charge angefertigt. Irgendwann skalierte ich die Produktion auf ein 8L-Bioreaktor mit Hahn. Dieser Sprung erlaubt es mir eine kontinuierliche Produktion zu beginnen. Da ich das Produkt nicht verkaufe, sondern nur verschenke, häuften sich irgendwann die unterschiedlichen Chargen an. Zusätzlich viel mir auf, dass im Zuge eines kontinuierlichen Prozesses die Kultur etwas leidet. Wenn ihr über viele Wochen permanent Kombucha entnehmt erschöpfen sich vor allem die Hefen etwas. Ich stellte dies bereits in kleineren Skalen fest. Solche Rückschlüsse wären durch eine digitalisierte Version noch detaillierter, genauer und vor allem früher möglich gewesen. Auch hätte ich genau errechnen können was ich wann und wie hätte tun sollen. So habe ich lediglich eine Blattsammlung wo ich hin und wieder reinschaue. Auf die Informationen haben aber meine Freunde, die hin und wieder meinen Kombucha probieren, keinen Zugriff. Sie müssen sich auf mich verlassen, dabei sollte der Kombucha für sich selbst sprechen, von Kombucha zum Konsumenten und nicht etwa vom Hersteller zum Konsumenten wie es heute der Standard ist (Abbildung 1).

Die Digitalisierung der Herstellung bzw. die Hinterlegung in einer Blockchain kann daher folgende Aspekte realisieren:

Ich habe alle Daten in unveränderlich abgespeichert und kann auf diese schnell und unkompliziert zugreifen. Zusätzlich kann ich Verschleierung und Betrug verhindern, wenn ich bestimmte Regeln festlege.
Ich kann QR-Codes erstellen, welche jede Charge definieren. Mit diesen Codes kann ich schnell die wichtigsten Informationen zum Produkt abrufen.
Ich kann die Produktentwicklung optimieren und andere Peers dazu animieren mir bei der Optimierung zu helfen. Sollte das Produkt z.B. verkauft werden, so können die Kunden die Produkte entsprechenden bewerten. Diese Bewertung kann ich dann direkt mir den Chargen in Verbindung bringen und schauen wie sich bestimmte Modifikationen auf die Kundenzufriedenheit auswirken.
Der Kunde seinerseits erhält mehr Macht über das Produkt. Er hat Zugriff auf alle Daten ohne, dass er aufwändig nachfragen muss. Er weiß was er konsumiert und kommt daher stärker in die Selbstverantwortung. Der Kunde setzt sich mit dem Produkt, nicht mit dem Hersteller auseinander.
Ich kann durch diesen dezentralen Ansatz ein besseres Produktverständnis, sowie Verständnis über den Markt erhalten und den Prozess laufend verbessern.
Durch die erhöhte Transparenz ist der Verbraucherschutz erhöht, denn nachweislich schädliche Produkte werden schnell identifiziert.
Außerdem können Smoking Guns im Produktionsprozess schnell erkannt und entschärft werden.
Der Kunde kann durch die Tokenisierung des Gesamtprozesses für seine Mithilfe belohnt werden (Rewards).

Abbildung 1 Grundprinzip der „Blockchain-basierten Qualitätskontrolle“ (BcbQ). Der Hersteller generiert Daten. Diese werden in der Blockchain hinterlegt. Der Kunde konsumiert das Produkt und hat Zugriff auf die Daten. Beim Kombucha werden zwei QR-Codes generiert: einmal am Anfang und einmal am Ende der Fermentation. Es kann auch noch eine Zweitfermentation erfolgen. In diesem Falle gibt es dann drei QR-Codes. Made by Chapper – Unrestricted Use allowed.

Ihr könnt erkennen, dass durch einen digitalisierten Qualitätsmanagementprozess, welcher auf einer Blockchain abgebildet wird, enorme Vorteile für den Konsumenten als auch den Hersteller entstehen. Der Hersteller muss sicherlich „die Hosen runterlassen“ erhält dafür aber mehr Vertrauen, Ansehen und wird durch ein Kollektiv laufend verbessert. Ist also wettbewerbsfähiger. Der Kunde seinerseits wird dazu animiert sich vermehrt mit seinen Konsumgütern zu befassen. Dafür hat er aber mehr Mitbestimmung über die Produkte, welche er erwirbt und wird durch seine Teilhabe mit besseren Produkten belohnt. Zusätzlich kann er durch Interaktion mit der Blockchain Rewards erhalten, wie es auf Hive üblich ist. Gleiches gilt auch für den Hersteller. Die Blockchain unterstützt dabei aktiv die Auseinandersetzung und Verbesserung des Produkts (Abbildung 2). Wenn der Hersteller umgekehrt verspricht transparent, nachhaltig und kundenorientiert zu sein, so muss er dies auch beweisen. Wenn die Kunden bestimmte Aspekte monieren und diese nie bearbeitet werden, so ist alles einwandfrei in der Blockchain dokumentiert. Der Hersteller kann also nicht betrügen.

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Abbildung 2 Im Rahmen der „Blockchain-basierten Qualitätskontrolle“ (BcbQ) dient die Blockchain als Interaktionsplatz zwischen Produktion und Konsum. Beide, sowohl Konsument als auch Hersteller, werden für ihre aktive Teilhabe belohnt (Rewards). Doch auch durch die stetige Verbesserung des Produkts, sowie zunehmende Produktsicherheit und Qualität partizipieren beide. Made by Chapper – Unrestricted Use allowed.

Dies ist der grobe Ablauf. Genaue Details werden in einem zweiten Post veröffentlicht. Dort werde ich die erste Maßnahme im Bereich „Blockchain-basiert Qualitätskontrolle“ (BcbQ = Blockchain-based Quality) vornehmen. Das Produkt heißt von nun an BCbucha (=Blockchain Kombucha). Ich werde für jede Charge einen QR-Code anfertigen mit den relevantesten Informationen. Zusätzlich findet ihr im QR-Code einen Link zu meinem Blog wo weitere Informationen samt Bildern etc. verfügbar sind. Wenn ich das nächstmal an meinen Kombuchakühlschrank gehe, kann ich mit meinem Smartphone den jeweiligen QR-Code abscannen und weiß sofort was mit der Charge los ist. Ein zweiter QR-Code wird zusätzlich Informationen über Geschmack, Geruch und andere Informationen geben, sobald das Produkt fertig ist. Es gibt also immer zwei Codes, einen bei Beginn des Brauvorgangs und einen bei Abfüllung (beziehungsweise einen weiteren falls ich eine Zweitfermentation vornehme).

Auch wenn dieses Vorgehen zunächst simpel erscheinen mag, so muss beachtet werden, dass es meiner Kenntnis nach bisher keine Firma gibt, die ein derartiges Verfahren implementiert hat. Als Biologe werde ich nun keine eigene Blockchain programmieren, um dies auszuprobieren. Ich verwende die bestehende Infrastruktur, die sich bewährt hat und mache einen kleinen Vorstoß hier.

Was denkt ihr über so einen Ansatz? Macht dies Sinn? Oder ist euch sowas egal? Was würdet ihr am Konzept besser machen? Welche Anwendungsfälle für Blockchains (abgesehen von der Finanzwirtschaft) fallen euch spontan ein?

Vielen Dank fürs Lesen

Beste Grüße

Chapper

English version:

Dear Hivers,

for a couple of years, I use blockchain technology for various reasons (mainly blogging & gaming). In fact, this technology offers plenty of innovations for various economic, social as well as scientific purposes. The underlying basis is the establishment of an unchangeable data structure. Once data are embedded into a block, the block will be confirmed by a network. The next block refers to the previous block, therefore, making the alteration or deletion of the previous block nearly impossible. Another advance is that no third party is required. Transactions, contracts, and plenty of other things can be managed between two peers without trust. The confidence is realized by the blockchain structure (see Figure 1).

For about two years I’m brewing kombucha. Since the very beginning, I recorded all actions by writing. Therefore, I have a lot of data hidden in folders, hard to analyze. This has some drawbacks for my brewing activity:

I can’t estimate the best strategy.
Process changes are hard to disentangle.
All my friends have to trust what I tell them. There is no chance for them to prove this.

Especially, in the food industry, there is often a lack of transparency. Blockchain technology may be helpful to change this and has some more opportunities for both parties.

The customers are able to see what’s really going on and if the product and the production are in accordance with the personal ideas.
The customers further may be an active part of the production process be assessing the quality and taste of the product.
The manufacturer can react quickly by reacting to the feedback of the community and improve its products continuously therefore achieving a lot of confidence.
Further, is the product understanding improved, and "smoking guns" in the process can be eliminated before they will be a huge problem.

And there are of course plenty of other benefits of this approach I call „Blockchain-based Quality“ (BcbQ).

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Figure 1 Basis of the „Blockchain-based Quality“ (BcbQ). The manufacturer generates data. These are data stored in the blockchain. The customer consumes the product and has access to the data. With the Kombucha, two QR codes are generated: one at the beginning and one at the end of the fermentation. A second fermentation can also be carried out. In this case there are three QR codes. Made by Chapper – Unrestricted Use allowed.

Eventually, the blockchain is a platform for constructive interaction between the manufacturer and the customer. If the manufacturer indicates that he is transparent, innovative and customer-focussed he should prove this. The blockchain will „see“ whether the manufacturer is reliable or not. Besides good quality and good products customers and manufacturers can be rewarded comparable to the reward system of the Hive blockchain (Fig. 2).

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Figure 2 As part of the “Blockchain-based Quality” (BcbQ), the blockchain serves as an interaction point between production and consumption. Both consumers and manufacturers are rewarded for their active participation (rewards). But also through the constant improvement of the product, as well as by increasing product safety and quality. Made by Chapper - Unrestricted Use allowed.

Today I want to start a little pilot project with my kombucha. My kombucha is no commercial product. I just share them with friends. From now on I call my kombucha „BCbucha“. The idea is that I will track all actions I undertook in the brewing process and every batch gets a QR code with all relevant information. When I take a bottle from my kombucha fridge I can immediately scan the QR code and see all relevant information including a link with further facts, pictures, etc. In the meanwhile, the data will be stored in a blockchain and can be used for research as well as for the creation of confidence. Eventually, I have two QR codes, one for the beginning of the process and another one at the end (filling).

What do you think about this idea? Do you think this might be a necessary innovation for the future of the food industry or just a waste of time? What ideas do you have on how to use blockchain technology for certain problems in the world today?

Thanks for reading

Regards

Chapper