Nachhaltige und ethisch vertretbare Beschaffung und Produktion gehören zu den großen Herausforderungen, die aus dem rasanten Klimawandel und der wachsenden Weltbevölkerung resultieren. Die Erneuerbare-Energien-Richtlinie II der EU und das deutsche Lieferkettensorgfaltspflichtengesetz sind nur zwei Beispiele für die Vielzahl von Gesetzen und Vorschriften, die Standards für nachhaltige und ethisch vertretbare Beschaffung und Produktion vorgeben. Sie implizieren einen Bedarf an Transparenz, Rückverfolgbarkeit und Verifizierbarkeit von Lieferketten und Transaktionen. Öffentliche Verifikationen von Transaktionen entlang von Lieferketten ermöglichen es Dritten, die Einhaltung von Standards und Richtlinien und den Wahrheitsgehalt von Nachhaltigkeitsversprechen zu überprüfen. Folglich kann die öffentliche Überprüfbarkeit Kunden, öffentlichen Stellen und Nichtregierungsorganisationen dabei helfen, Verstöße und Betrug in Lieferketten aufzudecken. Dies wiederum kann dazu beitragen, den Druck zur Einhaltung geltender Standards und Vorschriften zu erhöhen. Transaktionen in Lieferketten basieren oft auf vertraulichen Informationen, wie beispielsweise Mengen und Preise. Die Transparenz derartiger Daten könnte auf Geschäftsgeheimnisse schließen lassen, was direkten Einfluss auf die Wettbewerbsvorteile der beteiligten Firmen hätte. Die Vereinbarkeit von Transparenz und Vertraulichkeit scheint jedoch auf den ersten Blick widersprüchlich zu sein. Diese Dissertation stellt sich der Herausforderung, die öffentliche Verifizierbarkeit von Transaktionen in Lieferketten unter Wahrung der Vertraulichkeit zu ermöglichen. Ausgehend von zwei Fallbeispielen für Lieferketten-Verifikationen werden zunächst Anforderungen an Lösungen untersucht und fünf Forschungsfragen abgeleitet. Anschließend wird eine universelle Lösung entworfen, welche Transparenz und Vertraulichkeit in Einklang bringt. Das vorgestellte Systemmodell ermöglicht sichere öffentliche Verifikationen durch den Einsatz von Fully Homomorphic Encryption (FHE) und Proxy Re-Encryption (PRE). Um die Eignung des Systemmodells für eine Vielzahl realer Szenarien zu verdeutlichen, werden in dieser Dissertation Protokolle für verschiedene Verifikationsfunktionen entworfen. Dies umfasst die Verifikation von Bilanzen, motiviert durch den Handel mit nachhaltigem Palmöl, sowie die Verifikation von Verhältnissen, veranschaulicht durch die Verarbeitung verschiedener Arten von Kobalt. Durch theoretische und empirische Untersuchungen wird nachgewiesen, dass die Protokolle sichere öffentliche Verifikationen für realitätsnahe Szenarien in praktikabler Zeit ermöglichen. Im Weiteren werden die Sicherheitseigenschaften und -implikationen des vorgeschlagenen Systemmodells und der Protokolle untersucht. Dies beinhaltet eine formale Analyse des Risikos, vertrauliche Informationen im Falle wiederholter, gleicher Verifikationen preiszugeben. Aufgrund der Anfälligkeit gegenüber derartigen Angriffen beim Verwenden probabilistischer Output Obfuscation, wird das Paradigma der Data-Dependent Deterministic Obfuscation (D3O) vorgestellt. D3O ist ein universelles Konzept und damit unabhängig vom Anwendungsfall der Lieferketten-Verifikation. Daher kann es in einer Vielzahl weiterer Protokolle für sichere Berechnungen eingesetzt werden, um das Abfließen vertraulicher Informationen zu reduzieren. / Sustainable and ethical sourcing and production are major challenges that arise from rapid climate change and our growing world population. The EU's Renewable Energy Directive II and the German Supply Chain Act are just two examples of the multitude of laws and regulations that define standards for sustainable and ethical sourcing and production. They imply a need for supply chain transparency, traceability, and verification. Public verification of supply chain transactions gives any third-party verifier the chance to evaluate compliance and the correctness of claims based on supply chain transaction details. Therefore, public verification can help customers, buyers, regulators, and non-governmental organizations uncover non-compliance and fraud committed by supply chain actors. This, in turn, can help increase the pressure to comply with applicable standards and regulations. Supply chain transactions often involve confidential data like amounts or prices. Transparency of such data could leak trade secrets and affect companies' competitive advantages. However, reconciling transparency with confidentiality seems contradictory at first glance. This thesis takes up the challenge of enabling privacy-preserving public verification of confidential supply chain transactions. Given two exemplary real-world use cases for supply chain verification, the thesis first investigates requirements for valid solutions and infers five research questions. It then designs a universal solution that combines transparency with confidentiality. The proposed system model achieves privacy-preserving public verification by employing the cryptographic techniques of fully homomorphic encryption (FHE) and proxy re-encryption (PRE). To demonstrate the suitability of the system model for a large variety of lifelike supply chain verification scenarios, the thesis designs privacy-preserving protocols for different verification functions. This includes the verification of balances, using the trade in sustainable palm oil as an example, as well as the verification of ratios, motivated by different forms of cobalt sourcing. These protocols are evaluated both theoretically and empirically. Through extensive empirical evaluation, the proposed protocols prove to enable privacy-preserving public verification for the mentioned supply chain scenarios in practical time. Additionally, this thesis investigates the security implications of the proposed system model and protocols and formally analyzes the risk of leaking information through repeated similar verifications. Based on the identified vulnerability to such attacks in the case of probabilistically obfuscated protocol outputs, the thesis introduces and investigates the paradigm of data-dependent deterministic obfuscation (D3O). D3O is a universal concept that is independent of the field of supply chain verification. It can reduce the leakage of confidential information in a large class of privacy-preserving protocols.

Die Globalisierung des Agrarhandels führt zu komplexen Lieferketten, was weitreichende Folgen für die Lebensmittelsicherheit haben kann. Entsprechende internationale Vorkommnisse stellen die zuständigen Behörden vor die Herausforderung, Risiken sachgemäß zu managen und zu bewerten. Bei der Analyse von aufgetretenen Problemfällen wurden erhebliche Wissenslücken hinsichtlich der Rolle der Logistik aufgedeckt. Um das Forschungsgebiet der globalen Warenströme abzubilden, wurde anhand einer qualitativen Textanalyse multidisziplinärer Literatur - angelehnt an den Grounded Theory-Ansatz - ein konzeptioneller Bezugsrahmen am Beispiel von Agrarrohstoffen entwickelt. Dieser diente als Grundlage für eine Fallstudie zur empirischen Untersuchung der potentiellen Kontamination von Agrarrohstoffen mit Mykotoxinen. Hierzu wurden Experteninterviews mit 24 Akteuren aus den Bereichen Logistik, Handel, Beschaffung und Richtlinien und Standards durchgeführt. Wir haben verschiedene Ebenen der wichtigsten Konzepte innerhalb (z.B. Logistikprozesse und Hauptakteure) und außerhalb (z.B. Globale Driver) der Warenströme von Agrarrohstoffen bestimmt. Mit Hilfe der Fallstudie konnten wir zudem kritische Dimensionen (z.B. Maßnahmen zur Lebensmittelsicherheit, menschlicher Faktor, Hafenmerkmale) und entsprechende kritische Faktoren für die Lebensmittelsicherheit und ihre Wechselbeziehungen identifizieren. Die Studie zeigt die Notwendigkeit integrativer und nachhaltiger Lösungen, wie die Zusammenarbeit zwischen Wirtschaftsakteuren, als auch mit Behörden, sowie politische Anreize, um z.B. mehr Transparenz und Sorgfalt im Qualitätsmanagement als auch Investitionen in neue Technologien (z. B. Blockchain) im Logistiksektor zu erreichen. Die gewonnenen Erkenntnisse sollten in bestehende und neue Instrumente, die zur Klärung internationaler Lebensmittelsicherheitsvorfälle oder in der Risikofrüherkennung eingesetzt werden und entsprechend der Dynamik des Sektors auf EU- und internationaler Ebene ständig aktualisiert und erweitert werden. / The globalization of agricultural trade leads to complex supply chains, which can have far-reaching consequences for food safety. International food safety incidents are challenging competent authorities to assess and manage food safety risks appropriately. Analysis of respective occurrences revealed substantial knowledge gaps regarding the role of logistics. To map the research area of global commodity flows, a conceptual framework - using agricultural commodities as an example - was developed based on qualitative text analysis of multidisciplinary literature, inspired by the Grounded Theory approach. This served as the foundation for a case study to empirically investigate the potential contamination of agricultural commodities with mycotoxins. For such purpose, expert interviews were conducted with 24 stakeholders from logistics, trade, procurement, and regulations and standards. We identified different levels of key concepts within (e.g., logistics processes and key actors) and outside (e.g., global drivers) the commodity flows of agricultural commodities. The case study further allowed us to identify critical dimensions (e.g., food safety measures, human factor, port characteristics) and corresponding critical factors for food safety and their interrelationships. The study demonstrates the need for integrative and sustainable solutions, such as collaboration between economic actors, as well as with authorities, policy incentives, for example to achieve more transparency and diligence in quality management, as well as more investments in new technologies (e.g. blockchain) in the logistics sector. The knowledge gained calls to be integrated into existing and new tools used to verify and assess international food safety incidents or in early risk detection, and should constantly be updated and expanded according to the unfolding dynamics of the sector at EU and international levels.

Auch wenn Multichannel-Vertriebsstrategien Gegenstand vieler Untersuchungen sind, befassen sich nur wenige Studien mit ihren Auswirkungen auf Logistik- und Transportorganisation. Die zentralen Fragen lauten daher: Wie verändern sich die Warenströme durch die Einführung des Lebensmittelonlinehandels? Und haben verschiedene Formen von Onlineangeboten unterschiedliche Auswirkungen auf die Warenströme? Für die vorliegende kumulative Dissertation wurden Daten aus Frankreich und Deutschland analysiert. Im Mittelpunkt standen die Auswirkungen des Lebensmittelonlinehandels auf die Lieferkette, einschließlich der letzten Meile. Darüber hinaus war es das Ziel, die Strategien und den logistischen Transport der Distributoren im Hinblick auf den Kontext, in dem sie auftreten, zu verstehen. Die Arbeit bietet eine umfassende Untersuchung der beiden Märkte Deutschland und Frankreich. Die Ergebnisse einer vergleichenden Analyse zeigen, wie unterschiedlich sich die Warenflüsse über die gesamte Supply Chain durch das Angebot von Onlinewaren verändern. Neben der letzten Meile erfahren auch die vorgelagerten Strukturen in der Lieferkette eine Veränderung: I) Neue Standorte in Kundennähe für die Organisation der Onlinelebensmitteldistribution werden erschlossen. II) Eine Dezentralisierung von Distributionsstrukturen findet statt. III) Es entstehen neue Beziehungen zwischen Akteuren der Lieferkette. Die Ergebnisse der Analysen tragen zu einem besseren systematischen Verständnis von Onlinelebensmittelpraktiken bei Forschern und Praktikern bei. / Bien que les stratégies de distribution multicanale fassent l'objet de nombreuses recherches, peu d'études traitent de leur impact sur l’organisation de la logistique et des transports. Par conséquent, notre problématique est la suivante : comment les flux de marchandises évoluent-ils suite à l'introduction de l'épicerie en ligne ? Et quels sont les impacts des différentes formes d'offres en ligne sur les chaines d’approvisionnement ? Pour ce mémoire de synthèse, des données provenant de France et d'Allemagne ont été analysées et comparées. L'accent est mis sur l'impact du commerce d'alimentaire en ligne sur la totalité de la chaîne d'approvisionnement. En outre, l'objectif de ce mémoire est de comprendre les stratégies logistiques et de transport des distributeurs en fonction du contexte géographique dans lequel ils interviennent. La recherche est basée sur un ensemble de méthodes, en mettant l'accent sur les méthodes de la recherche qualitative et les analyses quantitatives complémentaires. Grâce à la comparaison de la situation en France et en Allemagne, et à l'analyse approfondie des acteurs du marché (via des entretiens avec des experts), le mémoire offre une réflexion complète sur les deux marchés. Les résultats des analyses montrent que l'offre des biens alimentaire en ligne modifie le flux des marchandises toute au long de la chaine d’approvisionnement, depuis le traitement des commandes jusqu’à la livraison. En effet : 1) de nouveaux sites pour l'organisation de la distribution alimentaire en ligne sont développés, souvent situés à proximité des clients ; 2) on observe une décentralisation des structures de distribution ; 3) de nouvelles relations entre les acteurs de la chaîne d'approvisionnement apparaissent. Les résultats de ces analyses contribuent à une meilleure compréhension systématique des pratiques de la distribution alimentaire en ligne. / Even though multichannel distribution strategies are the subject of many research studies, few have addressed their impact on logistics and transport organisations. The present research addresses this gap by investigating the central questions: ‘How do commodity flows change through the introduction of online grocery services? Can different configurations of online grocery services, and thus different commodity flows, be observed in France and Germany?’ For this cumulative dissertation, data from France and Germany were analysed. The impact of online grocery sales on supply chains was examined through a comparative analysis, and the relevance of different settings and contextual environments was established. The analyses show that the decision to offer goods online impacts the entire supply chain of the grocer, and the impact differs in France and Germany. Order processing, last-mile delivery and upstream structures in the supply chain are experiencing three fundamental areas of change: I) new locations for the organisation of online food distribution – usually close to the customers – are being developed; II) a decentralisation of distribution structures is taking place; and III) new relationships between actors in the supply chain are emerging. The thesis systematically records and describes adaptation mechanisms and reveals the differences in the supply chain structures compared to the stationary food trade. Based on the structured analysis of two neighbouring but distinct markets, further insights relevant to research and practice could be generated. The results of the analyses contribute to a better systematic understanding of online food practices among researchers and practitioners.