EuProGigant:

Das Projekt in Gaia-X

Startseite » Projekt » EuProGigant in Gaia-X

EuProGigant und die Dateninfrastruktur für Europa (Gaia-X)

Gaia-X steht für ein neues Zeitalter der Dateninfrastruktur. Die 2020 gestartete europäische Projektinitiative treibt den Aufbau einer gemeinsamen, sicheren und souveränen Dateninfrastruktur für Europa auf Basis des europäischen Rechtsrahmens mit den Prinzipien Offenheit, Vertrauen und Transparenz (mehr zur Gaia-X-Story weiter unten) voran. Im Projekt arbeiten Wirtschaft, Wissenschaft und Politik aus Europa v.a. an der Entwicklung dieser Dateninfrastruktur, um Daten und digitale Services sicher zur Verfügung zu stellen und die Abhängigkeit von großen Cloud-Providern zu reduzieren.

Gaia-X wird eine Vielzahl von Plattformen unterschiedlicher Cloud-Services-Anbieter einheitlich zusammenzuführen, da sich hier erstmals die Möglichkeit ergibt, gemeinsame europäische Standards für eine sichere und souveräne Nutzung von Daten in der Produktion anzuwenden. Die europäische Projektinitiative ist Wegbereiter für resiliente Wertschöpfungs- und Lernökosysteme, denn sie liefert Werkzeuge, wie ein virtueller Marktplatz unabhängig, (plattform-)übergreifend und sicher gestaltet werden und dabei die Verbreitung von smarten Services fördern kann.

EuProGigant ist das erste geförderte binationale Industrieprojekt mit praktischer Implementierung der Gaia-X-Prinzipien und soll den technologischen und ökonomischen Nutzen der offenen, europäischen Multi-Cloud-Infrastruktur Gaia-X verdeutlichen. EuProGigant versteht Gaia-X als Multiplikator-Initiative für die Verbreitung von erprobten, industrietauglichen Services für das Energie-Monitoring, die energiedatenbasierte Analyse von Industrieprozessen und die Abschätzung von CO2-Emissionen. Im Endeffekt trägt die Initiative zu den klimapolitischen Zielen der EU-Kommission bei.

Was ist Gaia-X? Und was ist es nicht?

Gaia-X muss in der praktischen Umsetzung als ein Gerüst aus digitalen Open-Source-basierten Softwarebausteinen verstanden werden, die Schnittstellen für die Plattform-Interoperabilität, Software-Applikationen und Datenaustausch anbieten.

Gaia-X ist also keine eigene Cloud oder Plattform, auf der Applikationen oder Dienste betrieben werden und unterscheidet sich daher deutlich von den großen Cloud-Providern. Gaia-X ist eine Multi-Cloud-Lösung, die Instrumente für Interoperabilität und die portable Umzug von Services (Erhöhung der Portabilität) durch Zugriff auf andere Daten und Services zur Verfügung stellt (mehr zu diesen Prinzipien hier). „Gaia-X geht über den reinen Cloud-Ansatz hinaus und integriert verteiltes Edge-Computing und Edge Clouds. Somit bietet es sich an, die Datenverarbeitung in Produktions-Wertschöpfungsnetzen auf allen Ebenen Gaia-X-kompatibel zu gestalten“, so Gebr. Heller Maschinenfabrik GmbH (Forschungspartner DE, GU). Gaia-X ermöglicht den Aufbau des europäischen Produktionsgiganets und stellt mit seinen Funktionalitäten quasi eine Suchmaschine für Daten(pakete), Services, und Rechnereinheiten der Produktion bereit. Dies versteht das Projektkonsortium als eine neue Form des Internets für Smart und Big Data.

Gaia-X schafft neue virtuelle Wirtschaftsräume für digitale Geschäftsmodelle basierend auf Daten und Software-Applikationen; dabei gibt sie digitalen Produkten mehr Sichtbarkeit und macht sie leicht auffindbar. Denn es liegt großes Potential darin, die virtuelle Welt als neuen Absatzmarkt und Wissensquelle zu begreifen und Partizipation neu zu denken.

Wie Gaia-X funktioniert

Abbildung 1: Produktionsökosystem (bestehend aus Daten- und Infrastrukturökosystem), mit vier Themenbereichen von Services, die die Interaktion zwischen den Ökosystemen sicherstellen

Gemäß des Konzepts von Gaia-X setzt sich ein Produktionsökosystem (=Wertschöpfungsökosystem) aus einem Infrastruktur- und einem Datenökosystem zusammen, die dank Gaia-X digital vernetzt werden. Daten werden im Infrastrukturökosystem erzeugt und ins Datenökosystem übertragen, wo sie anschließend in der Cloud verarbeitet und gespeichert werden. Danach fließen sie als aggregiertes Wissen oder Information (Smart Data) zurück in das Infrastruktur-Ökosystem und tragen dort zu einem Mehrwert an Wertschöpfung, beispielsweise im Maschinenumfeld, bei. Die Basis des ganzen Systems bildet der europäische Rechtsrahmen (u.a. DSGVO), welcher das System rechtssicher macht. Digitale Services (“Federation Services” in Gaia-X, auch bekannt als Dienste, Funktionen oder programmierte Codes/in Programmcode implementierte Regeln) stellen als Basisinfrastruktur die Interaktion zwischen den Ökosystemen und innerhalb dieser sicher (siehe “Interoperabilität”).

Im Infrastrukturökosystem werden die Daten in der Hardware des Unternehmens (wie Maschinen, Anlagen, Sensoren etc.) generiert. Anschließend werden auf “Nodes”, die als gemäß Gaia-X registrierte und zertifizierte Rechnereinheiten zu verstehen sind, die Daten aus diesen Datenquellen verarbeitet und die verarbeiteten Daten anschließend ins Datenökosystem gespielt bzw. mit darüberliegenden Cloud- und Rechnersystemen verknüpft. Für die Datenverarbeitung laufen auf den Nodes Services, die dadurch diese Interoperabilität praktisch ermöglichen (mehr zu Interoperabilität und anderen Prinzipien unter Projekt EuProGigant). Im Datenökosystem kommen “Dataspaces” ins Spiel – domänenspezifische Bereiche u.a. für die Industrie, die man sich als virtuelle Räume vorstellen kann. Darin haben sich die Beteiligten auf Grundregeln u.a. bzgl. Schnittstellen für den Datenaustausch und die Art der Beschreibung von Daten geeinigt.

Federation Services in Gaia-X

Die “Federation Services” werden gebraucht, um die Verlinkung zwischen den zwei Ökosystemen umzusetzen, sie ermöglichen damit die Interoperabilität. Es gibt verschiedenste Federation Services, die in vier Serviceklassen (Bezeichnung aus der Informatik für Familien von programmierten Codes) nach zusammenhängenden Themenbereichen geclustert sind. Die Gesamtheit der Federation Services kann man sich als Funktionsbibliothek vorstellen. Der Vorschlag für die Services kommt von der Gaia-X-Community, wobei keine Details der Implementierung (Schnittstellen, Interaktion nach oben) beschrieben werden. Die Arbeitsgruppen (Engl.: Working Groups), welche der Gaia-X AISBL (Dachorganisation mit Sitz in Brüssel) angehören, erarbeiten die Konzepte der Federation Services und stellen erste Implementierungen bereit. Wesentlich für die Verbreitung und Akzeptanz von Gaia-X wird die Implementierung in Open Source Code sein.

Weitere digitale Services können im Daten- sowie im Infrastrukturökosystem angewendet (“konsumiert”) werden. Ein Service – hier als Mini-Softwareanwendung zu verstehen – kann z.B. der Erkennung von Stabilität eines Zerspanungsprozesses oder Zustandes einer Maschine dienen. EuProGigant gestaltet das Daten- und Infrastrukturökosystem, führt es inhaltlich aus, entwickelt erste digitale Services und demonstriert, wie sie funktionieren.

Durch die Federation Services und die dahinterstehenden Regeln wird sichergestellt, dass der Eigentümer von sensiblen Produktionsdaten die vollständige Kontrolle über die Festlegung von Nutzungsrechten hat. Dies wird als Datensouveränität verstanden. Existentiell ist hierfür die eindeutige Identifikation jedes einzelnen Datenlieferanten/-konsumenten und die Entwicklung von leistungsfähigen Mechanismen zum Schutz der gesammelten Daten sowie der Möglichkeit zur Nachverfolgung der Datennutzung und Datenverarbeitung. Ganz im Sinne des Gaia-X-Gedankens wird auch in EuProGigant an allen Stellen, an denen es möglich und sinnvoll ist, auf Open Source und offene Standards gesetzt.

Die vier Klassen (=Themenbereiche) der Federation Services:

1) Identity & Trust

Identity & Trust sorgt dafür, dass Teilnehmer*innen (=Participants, Datenbesitzer und Service-Provider) entsprechend des europäischen Rechtsrahmens an den Ökosystemen beteiligt sein können und eindeutig definiert sind und ihre Datensouveränität gewahrt ist. Mehr zu den Rollen in Gaia-X im Gaia-X Architecture Document.

2) Federated Catalogue

Der Federated Catalogue entspricht einem Online-Katalog, den man nach Produkten wie z.B. Datenpaketen, Diensten und in Gaia-X registrierten Rechnereinheiten durchsucht. Er funktioniert vereinfacht dargestellt wie eine Suchmaschine im Internet. Hardware-Geräte, Datenquellen, Nutzer- und Anwenderrollen sind im Federated Catalogue auffindbar. 

3) Sovereign Data Exchange

Der Sovereign Data Exchange entspricht einem Vertrag für die Zusammenarbeit. Der Anbieter legt fest, unter welchen Bedingungen sein Angebot (Daten/Services/Rechnereinheit) verwendet werden kann. Das bezeichnet man als “Souveränität”. Der Vergleich der Bedingungen beider Seiten und der Abschluss des Vertrags werden automatisiert. Hintergrund für diese Serviceklasse ist, dass jede Interaktion Regeln erfordert. 

4) Compliance

Compliance regelt den Ablauf der Registrierung als Teilnehmer*in in Gaia-X. Eine digitale Zusicherung, dass europäische Werte eingehalten werden, ist für die Teilnahme notwendig. Jedes Unternehmen im Projekt muss daher bei Gaia-X registriert sein, um im Gaia-X-Umfeld tätig zu werden. Die Gaia-X AISBL stellt die Haftbarkeit bei Verstoß gegen Regeln und EU-Recht sicher. 

Entwicklung und Zuständigkeiten der Federation Services

Die Entwicklung der Federated Services ist nicht Teil des Projekts EuProGigant, sondern liegt in der Verantwortung der Arbeitsgruppen der Gaia-X AISBL, in denen Unternehmen aller Sektoren beteiligt sind, und zusätzlich bei Verbandsinitiativen wie der Sovereign Cloud Stack. Hinter jedem Service steht ein Anbieter, der das Service entwickelt und zur Nutzung im Ökosystem zur Verfügung stellt. Jeder, der an GAIA-X partizipiert, kann dank des Open-Source-Systems Services anbieten und weiterentwickeln.

Durch die Installation von einem gleichen Service bei mehreren Unternehmen, z.B. in einer Kundenbeziehung, wird die Weiterleitung von Daten ermöglicht. Gaia-X stellt außerdem in Aussicht, in Zukunft durch eine bessere, offene Verfügbarkeit von Daten mehrere kleinere Services auf Basis dieser Daten anzubieten und zu kombinieren und damit die Abhängigkeit von großen Applikationen zu verringern.

Umsetzung von Gaia-X in EuProGigant

Nach den ersten Monaten der Konzeptphase wird für Gaia-X ein erstes MVP (Minimum Viable Product) entstehen, welches u.a. wesentliche Funktionen von Gaia-X, die Federation Services und Rollen sowie Funktionsweisen im Gaia-X-Ökosystem technisch beschreibt. EuProGigant bringt die eigenen Erkenntnisse und Entwicklungsarbeiten nach jedem abgeschlossenen Meilenstein und zum Abschluss des Projektes in die Gaia-X AISBL Foundation zur stetigen Verbesserung und funktionellen Erweiterung des digitalen Ökosystems für Europa ein. Einen ersten Eindruck der entstehenden Anwendungen, der Use Cases, finden Sie auf der Seite Themenfelder.

Services, Daten und Nodes werden von den Projektpartnern von EuProGigant geliefert und EuProGigant zeigt zum ersten Mal die Umsetzung des Systems auf, hier für die Domäne “Industrie”, die vom Projektkonsortium “Europäisches Produktionsgiganet” genannt wurde. Es wird an Services/Diensten/Funktionen in allen 4 Klassen gearbeitet. Ein Demonstrator ist für Ende 2021 geplant. Die Implementierung der Gaia-X-Funktionsbausteine hat zum Ziel, alle Entitäten im Wertschöpfungsnetzwerk (Hardware-Geräte, Datenquellen, Nutzer- und Anwenderrollen) mit einer eindeutigen Selbstbeschreibung (Self Description) entsprechend des Frameworks Identity and Trust auszustatten und sie im Federated Catalogue auffindbar und verfügbar zu machen.

Die Implementierung der Gaia-X-Architektur soll besonders für KMUs erleichtert und damit die Grundlage zur eigenständigen und kostengünstigen Organisation in Fertigungsnetzwerken geschaffen werden. Zu diesem Zweck zeichnet sich das Forschungsprojekt dadurch aus, dass über den Projektzeitraum Leitfäden für KMUs geschrieben werden. Mehr über die Leitfäden und zur konkreten Umsetzung finden Sie hier.
Mehr zur konkreten Umsetzung im Projekt unter Projekt EuProGigant.

Gaia-X und EuProGigant – 3 Jahre Geschichte

Die Entstehungsgeschichte von EuProGigant fängt mit der Vision einer europäischen Dateninfrastruktur, heute bekannt als Gaia-X, an. Am 25. Mai 2018 ist die EU-Datenschutz-Grundverordnung (DSGVO) in Kraft getreten. Sie stellt den europäischen Rechtsrahmen hinsichtlich personenbezogener Daten und Datenschutz im Allgemeinen dar und hat nationale Gesetzgebungen zur Implementierung von Datenschutz angestoßen, wie das Datenschutzgesetz in Österreich und Bundesdatenschutzgesetz in Deutschland. Um diese Regelwerke für alle Daten umzusetzen, wird eine eigene, sichere Infrastruktur aufgebaut werden. Das war der Startschuss für die Entwicklung der GAIA-X-Initiative.

Gaia-X wurde im Oktober 2019 in Ansätzen erstmals unter dem Begriff eines “europäischen Binnenmarktes für Daten” auf dem deutschen Digital-Gipfel in Dortmund der Öffentlichkeit vorgestellt. Der deutsche Bundesminister für Wirtschaft und Energie Peter Altmaier erklärte, dass von nun an Deutschland und Frankreich ihre Zusammenarbeit für eine sichere und vertrauenswürdige Dateninfrastruktur verstärken würden. Als Ziele nannte er, die digitale Souveränität für europäische Cloud-Nutzer als Gegengewicht zu den Angeboten internationaler Hyperscaler wie Google, Amazon, Microsoft und Alibaba zu stärken und die Abhängigkeit von den großen Cloud-Providern zu minimieren.

Das Projekt Gaia-X wurde am 19. Februar 2020 mit der Vorstellung eines deutsch-französischen Positionspapiers zu Gaia-X präsentiert. Im Positionspapier wurden Gaia-X und ihre Prinzipien definiert, zentrale Begriffe wie der Federated Catalogue erklärt und Meilensteine für die Zukunft angekündigt. Auf der zugehörigen Digitalkonferenz beschrieb Herr Minister Altmaier die Initiative mit den Worten: „Es ist Europas Mondlandungsprojekt“.

Am selben Tag veröffentlichte die EU-Kommission zwei Strategien: das Whitepaper Strategie zur künstlichen Intelligenz und die europäische Datenstrategie. Die Strategie zur künstlichen Intelligenz liefert eine europäische Zielsetzung zu potenziellen Anwendungsgebieten der KI. Darüber hinaus beschreibt die EU-Kommission in der Strategie aus ihrer Sicht, was die Herausforderungen in der Anwendung der KI vor dem gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Hintergrund sind. Daraus lassen sich Forschungsbedarfe und Handlungsfelder ableiten. Durch die Datenstrategie lieferte die EU-Kommission den europäischen Rahmen und die Zielsetzung für die Initiative zum Aufbau einer sicheren und souveränen Dateninfrastruktur für Europa.

Zu diesem Zeitpunkt waren die Projektträger DLR in Deutschland und FFG in Österreich bereits im Austausch über die Gestaltung einer gemeinsamen Förderinitiative zur smarten und souveränen Nutzung von Daten für die Produktion. Dies wurde in einer bilateralen Ausschreibung des Bundeswirtschaftsministeriums (BMWi, DE) und des Bundesministeriums für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie (BMK, AT) am 20. April 2020 veröffentlicht. In der Ausschreibung heißt es: „das österreichisch-deutsche Konsortium ist aufgefordert, die Möglichkeit zu erwägen, in Anknüpfung an das Projekt Gaia-X zu zeigen, wie eine smarte und souveräne Nutzung von Daten in der Produktion erfolgen kann.“

Mit der Ausschreibung im April 2020 ergriffen die Gebr. Heller Maschinenfabrik GmbH und die TU Darmstadt mit dem Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW) die Initiative für ein binationales Projekt zur Demonstration der Datennutzung in der Produktion. Zu dem Zeitpunkt bestand zwischen Heller und PTW Darmstadt ein intensiver Austausch zur Produktion der Zukunft, im Mai schloss sich die TU Wien mit dem Institut für Fertigungstechnik und Photonische Technologien (IFT) an. Diese Initiative war der Ausgangspunkt für das Projekt EuProGigant.

Am 4. Juni 2020 fand ein digitaler deutsch-französischer Minister-Talk statt, in dem erste Schritte in Richtung einer europäischen Dateninfrastruktur beschrieben wurden. Dies war das Kick-Off-Treffen für die Gründung von nationalen Gaia-X Hubs. Die Gaia-X Hubs sind Teil der Gaia-X-Community, um Unternehmen an das Thema heranzuführen sowie sie zu vernetzen und dadurch den Aufbau von Demonstratoren für Gaia-X anzustoßen.

Bereits einen Monat später schlossen sich IT-Strategen und Open-Source-Vordenker aus der Gruppe der Gaia-X-Gründungsmitglieder zusammen, um eine Cloud-Technologie namens Sovereign Cloud Stack (SCS) als Open-Source-basierte Gaia-X-Anwendung als Rückgrat für die Federation Services umzusetzen. Damit sollte sichergestellt werden, dass die Federation Services nicht ausschließlich von Unternehmen entwickelt werden. Open Source bedeutet, dass der Programmcode einsehbar ist und adaptiert werden kann. Es ist transparent, was weiterentwickelt wird und mit den Daten geschieht. Gerade KMU profitieren sehr von Open Source-basierten Technologien, weil sie kostengünstig und integrierbar sind. Der SCS wurde als eines der ersten drei Projekte von der im Herbst 2019 gegründeten deutschen Bundesagentur für Sprunginnovationen (SPRIN-D) unterstützt.

Zusätzlich wurde am 15. September 2020 eine Dachorganisation namens Gaia-X AISBL mit der Unterschrift von 22 Gründungsunternehmen und -institutionen mit Sitz in Brüssel ins Leben gerufen, wovon je elf aus Deutschland und Frankreich stammen. Die Gaia-X AISBL – European Association for Data and Cloud – (AISBL: Association Internationale sans but lucratif) wurde am 19. Februar 2021 notariell rechtskräftig mit der Unterschrift des belgischen Königs Philippe als Organisation gegründet. Hyperscaler haben sich bereiterklärt, an Gaia-X und der europäisch konformen Lösung mitzuwirken und bringen sich mit ihrem Know-How in den Arbeitsgruppen der Gaia-X AISBL ein, wo die technische Gestaltung der Federation Services stattfindet.

Am 21. September 2020 fand das Hearing von EuProGigant im Rahmen des offiziellen Förderwettbewerbs statt, nachdem die Einreichung am 20. August 2020 erfolgreich gewesen war. Anschließend erfolgte im Dezember 2020 die Aufforderung zur Vollantragsstellung. Ende Februar 2021 kam der Zuwendungsbescheid vom deutschen Projektträger DLR und der Forschungsförderungsvertrag der österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG). Nun stand dem Start des Projekts nichts mehr im Wege.

Die Arbeit wurde mit der Anforderungsdefinition an die Anwendungsfälle im Rahmen des Projekts begonnen. Die erste Verbundsitzung fand am 26. März 2021 statt.