制造供應鏈質量管理架構研究

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摘要：近年來，制造業供應鏈交易過程中出現的產品質量問題證實了產品質量管理的必要性。供應鏈缺乏產品質量信任的根本原因在于傳統集中式信任機制面臨3個挑戰：供應鏈成員的自利性、生產過程中的信息不對稱、質量檢驗的成本和局限性。因此，提出了基于區塊鏈的供應鏈質量管理設計框架，保證了數據真實可靠并強化了供應鏈各節點間信任。該框架采用4層架構并結合筆記本計算機供應鏈，說明了生產制造數據和節點間交易數據的采集，數據在各節點間達成共識后存入區塊鏈，用戶通過智能合約查詢產品質量和運營數據以便對整個供應鏈進行有效管理。

關鍵詞：供應鏈管理；智能合約；智能檢測；區塊鏈

0引言

假冒偽劣產品的不斷涌現揭示了產品質量管理的重要性。據中央新聞報道，我國制造業因供應鏈各節點的協作管理問題失調，導致每年經濟損失達1700多億人民幣。由于下游供應鏈的負面影響，包括市場份額的損失和污染控制的成本，還有超過1兆人民幣的間接損失。如何解決供應鏈產品質量問題已成為中國解決產品制造的關鍵問題，并且近年來這些問題也引起了國內外學者的廣泛關注。雖然已經有許多相關的研究項目和課題，但是解決供應鏈質量管理中的各節點間信任問題對于目前科技來說仍然是一個挑戰。目前系統采用中心化第三方信任機制不能解決下面3個問題：（1）供應鏈各節點為了利益而出現造假問題[1]；（2）供應鏈各節點交易信息不對稱、不透明[2]；（3）產品質量檢測成本和當前使用的技術缺陷[3]。區塊鏈技術應用在供應鏈管理系統中，能夠有效處理上述問題。在比特幣系統中，區塊鏈具有去中心化機制、開放信任機制[4]、分布式存儲[5]、信息不可篡改[6]等特性。目前金融行業已經開始運用區塊鏈技術，來實現金融服務的追溯和金融交易信息的不可篡改。區塊鏈本身具有的特性也正嘗試應用到知識產權、物聯網、教育、供應鏈管理等領域。如何利用區塊鏈技術解決供應鏈質量管理中的不信任所帶來的問題，并實現產品質量的智能管理，已成為一個可行的研究命題。首先，區塊鏈能應用到供應鏈產品質量管理中，通過標準化規范和協議來解決基于不變信息和可追溯記錄的不信任問題。在設定產品質量管理規則后，就能開發一些符合設定規則的智能系統。第二，區塊鏈為供應鏈質量管理帶來了新的機制和思路。區塊鏈技術在IT系統中采用了人類社會的治理模式，將傳統的集中式系統進一步發展為多中心或分散式的系統，使不同的利益集團能夠在同一個IT系統中共享權力。該系統還通過合約提高了供應鏈中的產品和服務質量。IT和管理機制這兩個方面正是管理科學和信息管理系統在供應鏈質量管理中探索的兩個領域，也說明了供應鏈在供應鏈質量管理研究中的價值。

1建立一個基于區塊鏈的供應鏈質量管理框架

基于以上供應鏈出現的問題和研究背景，基于區塊鏈的供應鏈質量管理框架將被提出。基于區塊鏈技術，可以構建一個確保信息共享和產品質量控制的供應鏈系統。除了供應鏈中的企業外，該框架還包括區塊鏈、智能合同和各種物聯網傳感器。區塊鏈作為一個分布式賬本，能夠存儲安全產品質量信息、資產交易信息、物流規劃路徑信息等。智能合約給該系統帶來了隱私保護、交易自動化和智能化，而物聯網傳感器則從現實世界采集各種數據。該系統設定框架按照功能差異劃分為4層。圖1展示了最底層是數據采集層。在這一層中，GPS用于定位物流過程中的產品。RFID記錄產品質量信息，RFID可將實時數據通過網絡上傳至數據庫。考慮到RFID的成本相對較高，當精度標準不嚴格，數據種類不多時，條形碼可以替代RFID用于供應鏈某些過程。此外，也使用傳感器采集產品所處環境的相關信息包括環境溫度高低、振動幅度、濕度大小等[7]。考慮到許多企業和數控機床都有自己的信息系統，開發一些接口從不同的信息系統中獲取信息是可行的。第二層是數據層。在區塊鏈中，有4種信息：產品質量信息、物流規劃路徑信息、設備使用參數信息和產品交易信息。此外，所有企業都保存了一份關于供應鏈的數據，包括供應商、制造商、物流運營商、零售商和金融機構。利用這些數據或信息，智能合約可進行產品質量控制管理并提高供應鏈效率。第三層是合約層。數據采集不僅有助于數據共享，而且能夠協助產品質量控制管理和提高供應鏈的效率。數據共享容易將私密數據暴露給競爭對手，如何保護企業隱私成為關注焦點。由于競爭性企業是在同一條供應鏈上運行，為了獲得自身的競爭優勢，一些信息需要保密。因此，采用系統為供應鏈成員分配的唯一標識身份，系統根據各自身份分配相應權限，這樣各節點就能訪問在權限范圍內的信息。智能合約根據物聯網設備采集的實時數據對產品的整個生產過程做出判斷，然后對有故障產品的生產線做出調整，防止生產損失過大。根據物流運輸信息，最優運輸路徑能被智能合約規劃出來。智能合約也能滿足從零售商到制造商、再到供應商的需求，也可以通過區塊鏈中的數據來實現許多功能。例如，利用零售商的交易數據，智能合約自動分析最終客戶的需求，并向制造商和供應商提供關于購買和生產的建議。最頂層是業務層。供應鏈上的每一個企業都能夠在區塊鏈和智能合約的支持下控制和管理產品質量。他們根據智能合約提供的建議對采購和制造活動做出決定，從而提高了企業的效率和效益。

2案例分析

在本章中，將使用筆記本計算機供應鏈來進行案例分析。我國已經提出了基于RFID和區塊鏈的農產品追溯系統，該系統能將農產品在供應鏈各環節中的信息共享給農戶、工廠、倉庫中心、銷售市場、運輸工具和監管機構[8]。在筆記本電腦供應鏈的運作過程中，零部件供應商向電腦制造商提供生產所需的零部件。當生產這些部件時，基于物聯網傳感器及其數控機床系統收集的數據，實時監控產品生產過程和產品生產質量，供應商和制造商根據這些信息就能及時發現產品質量問題和生產設備問題等，并及時解決這些問題以減少經濟損失。如圖2所示，在生產過程和檢驗過程中的產品質量數據通過網絡上傳并存儲于區塊鏈中。利用實時產品質量數據，在智能合約中評估產品生產工藝和產品質量，并將結果發送回供應商、制造商和零售商。提供相同產品（如鼠標、鍵盤或多處理器等）的供應商需要維護自己利益，這不可避免地需要保護自己私密信息。在智能合約的控制下，每個競爭者都有自己的數字身份，并具有特殊權限訪問區塊鏈上的數據。例如，英特爾和AMD就不能獲取對方的私密數據。此外，制造商無法獲得數據以防他們透露供應商的數據給另一方供應商。但是，制造商能依靠智能合約來監控產品質量。如圖3所示，供應鏈各節點企業能夠無限上傳自己數據。但各節點需通過智能合約訪問數據，這樣能夠保護各節點生產、銷售等信息。供應商向制造商提供原材料，他們之間也有相應的原材料供應制度。例如，如果智能合約檢測到一些產品不能滿足制造商要求的標準，這些產品將被拒絕，并且付款將自動返回到制造商。契約在雙方的伙伴關系中展開，合約將自動執行，當發生意外錯誤時，將執行結果發送給雙方的涉眾。有了在區塊鏈和智能合約的數據，所有供應商都能夠獲得客戶對產品的分析數據和反饋信息，從而能夠決定如何調整產品的生產過程。在物流過程中，傳感器檢測環境數據，包括溫度、振動和濕度。產品運輸過程所處的地方由全球定位系統來定位。因此，物流供應商能夠使用智能合約來規劃他們的路線和自動選擇運輸方式。如圖4所示，根據產品需求的出發點和目的地，智能合約根據這些信息規劃出最優路徑，然后通過實時地理位置信息的檢測，動態調整運輸路徑。針對供應鏈上其他競爭對手，數字身份有助于物流供應商的信息保密。制造商通過監控設備按照業務邏輯自動判斷產品是否符合要求。如果產品在生產過程中出現的故障率超過規定比例，則需要改善產品生產工藝流程。但是如果出現外部故障，制造商和零售商根據合同規定共同承擔損失[9]，所有這些過程按照規則自動進行。制造商也能夠獲得最終客戶的需求分析和反饋，以便找出受人喜歡的筆記本計算機和頻繁發生故障的計算機。筆記本計算機供應鏈中，金融機構是其中必不可少的一環。企業花費和收入在不同時期出現了財務缺口。利用資產交易數據、物流規劃路徑數據和相關設備數據，金融機構能給供應鏈企業資金貸款，企業將產品作為抵押。例如，零售商可以償還部分貸款以從物流供應商那里獲取部分產品。如圖5所示，在數字身份控制下，金融機構能夠訪問供應商、制造商、物流運營商和零售商之間共享的抵押數據。此外，金融機構通過各方面渠道獲取的信息，對企業綜合實力做出評估以及承擔風險的能力包括貸款償還能力。因此，區塊鏈和智能合約建立了更加可靠的質量監控體系、更加靈活地捕捉最終客戶需求體系以及更加安全方便的供應鏈財務體系。

3結論

該論文提出了一個基于區塊鏈的供應鏈產品質量管理架構。4層架構的設計為供應鏈產品質量管理體系提供了有力的支撐。它提供了一個關于在分布式的虛擬組織中建立信息資源管理的基礎，特別是在分布式、跨組織、分散管理理論中發揮重要作用。為了將來的學習，將邀請領域專家來評估所提出的框架。該框架將被應用于設計智能供應鏈質量管理系統并將其用于實際運營。

作者:敬毅 單位:廣東工業大學機電工程學院