制造供应链质量管理架构研究

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摘要：近年来，制造业供应链交易过程中出现的产品质量问题证实了产品质量管理的必要性。供应链缺乏产品质量信任的根本原因在于传统集中式信任机制面临3个挑战：供应链成员的自利性、生产过程中的信息不对称、质量检验的成本和局限性。因此，提出了基于区块链的供应链质量管理设计框架，保证了数据真实可靠并强化了供应链各节点间信任。该框架采用4层架构并结合笔记本计算机供应链，说明了生产制造数据和节点间交易数据的采集，数据在各节点间达成共识后存入区块链，用户通过智能合约查询产品质量和运营数据以便对整个供应链进行有效管理。

关键词：供应链管理；智能合约；智能检测；区块链

0引言

假冒伪劣产品的不断涌现揭示了产品质量管理的重要性。据中央新闻报道，我国制造业因供应链各节点的协作管理问题失调，导致每年经济损失达1700多亿人民币。由于下游供应链的负面影响，包括市场份额的损失和污染控制的成本，还有超过1兆人民币的间接损失。如何解决供应链产品质量问题已成为中国解决产品制造的关键问题，并且近年来这些问题也引起了国内外学者的广泛关注。虽然已经有许多相关的研究项目和课题，但是解决供应链质量管理中的各节点间信任问题对于目前科技来说仍然是一个挑战。目前系统采用中心化第三方信任机制不能解决下面3个问题：（1）供应链各节点为了利益而出现造假问题[1]；（2）供应链各节点交易信息不对称、不透明[2]；（3）产品质量检测成本和当前使用的技术缺陷[3]。区块链技术应用在供应链管理系统中，能够有效处理上述问题。在比特币系统中，区块链具有去中心化机制、开放信任机制[4]、分布式存储[5]、信息不可篡改[6]等特性。目前金融行业已经开始运用区块链技术，来实现金融服务的追溯和金融交易信息的不可篡改。区块链本身具有的特性也正尝试应用到知识产权、物联网、教育、供应链管理等领域。如何利用区块链技术解决供应链质量管理中的不信任所带来的问题，并实现产品质量的智能管理，已成为一个可行的研究命题。首先，区块链能应用到供应链产品质量管理中，通过标准化规范和协议来解决基于不变信息和可追溯记录的不信任问题。在设定产品质量管理规则后，就能开发一些符合设定规则的智能系统。第二，区块链为供应链质量管理带来了新的机制和思路。区块链技术在IT系统中采用了人类社会的治理模式，将传统的集中式系统进一步发展为多中心或分散式的系统，使不同的利益集团能够在同一个IT系统中共享权力。该系统还通过合约提高了供应链中的产品和服务质量。IT和管理机制这两个方面正是管理科学和信息管理系统在供应链质量管理中探索的两个领域，也说明了供应链在供应链质量管理研究中的价值。

1建立一个基于区块链的供应链质量管理框架

基于以上供应链出现的问题和研究背景，基于区块链的供应链质量管理框架将被提出。基于区块链技术，可以构建一个确保信息共享和产品质量控制的供应链系统。除了供应链中的企业外，该框架还包括区块链、智能合同和各种物联网传感器。区块链作为一个分布式账本，能够存储安全产品质量信息、资产交易信息、物流规划路径信息等。智能合约给该系统带来了隐私保护、交易自动化和智能化，而物联网传感器则从现实世界采集各种数据。该系统设定框架按照功能差异划分为4层。图1展示了最底层是数据采集层。在这一层中，GPS用于定位物流过程中的产品。RFID记录产品质量信息，RFID可将实时数据通过网络上传至数据库。考虑到RFID的成本相对较高，当精度标准不严格，数据种类不多时，条形码可以替代RFID用于供应链某些过程。此外，也使用传感器采集产品所处环境的相关信息包括环境温度高低、振动幅度、湿度大小等[7]。考虑到许多企业和数控机床都有自己的信息系统，开发一些接口从不同的信息系统中获取信息是可行的。第二层是数据层。在区块链中，有4种信息：产品质量信息、物流规划路径信息、设备使用参数信息和产品交易信息。此外，所有企业都保存了一份关于供应链的数据，包括供应商、制造商、物流运营商、零售商和金融机构。利用这些数据或信息，智能合约可进行产品质量控制管理并提高供应链效率。第三层是合约层。数据采集不仅有助于数据共享，而且能够协助产品质量控制管理和提高供应链的效率。数据共享容易将私密数据暴露给竞争对手，如何保护企业隐私成为关注焦点。由于竞争性企业是在同一条供应链上运行，为了获得自身的竞争优势，一些信息需要保密。因此，采用系统为供应链成员分配的唯一标识身份，系统根据各自身份分配相应权限，这样各节点就能访问在权限范围内的信息。智能合约根据物联网设备采集的实时数据对产品的整个生产过程做出判断，然后对有故障产品的生产线做出调整，防止生产损失过大。根据物流运输信息，最优运输路径能被智能合约规划出来。智能合约也能满足从零售商到制造商、再到供应商的需求，也可以通过区块链中的数据来实现许多功能。例如，利用零售商的交易数据，智能合约自动分析最终客户的需求，并向制造商和供应商提供关于购买和生产的建议。最顶层是业务层。供应链上的每一个企业都能够在区块链和智能合约的支持下控制和管理产品质量。他们根据智能合约提供的建议对采购和制造活动做出决定，从而提高了企业的效率和效益。

2案例分析

在本章中，将使用笔记本计算机供应链来进行案例分析。我国已经提出了基于RFID和区块链的农产品追溯系统，该系统能将农产品在供应链各环节中的信息共享给农户、工厂、仓库中心、销售市场、运输工具和监管机构[8]。在笔记本电脑供应链的运作过程中，零部件供应商向电脑制造商提供生产所需的零部件。当生产这些部件时，基于物联网传感器及其数控机床系统收集的数据，实时监控产品生产过程和产品生产质量，供应商和制造商根据这些信息就能及时发现产品质量问题和生产设备问题等，并及时解决这些问题以减少经济损失。如图2所示，在生产过程和检验过程中的产品质量数据通过网络上传并存储于区块链中。利用实时产品质量数据，在智能合约中评估产品生产工艺和产品质量，并将结果发送回供应商、制造商和零售商。提供相同产品（如鼠标、键盘或多处理器等）的供应商需要维护自己利益，这不可避免地需要保护自己私密信息。在智能合约的控制下，每个竞争者都有自己的数字身份，并具有特殊权限访问区块链上的数据。例如，英特尔和AMD就不能获取对方的私密数据。此外，制造商无法获得数据以防他们透露供应商的数据给另一方供应商。但是，制造商能依靠智能合约来监控产品质量。如图3所示，供应链各节点企业能够无限上传自己数据。但各节点需通过智能合约访问数据，这样能够保护各节点生产、销售等信息。供应商向制造商提供原材料，他们之间也有相应的原材料供应制度。例如，如果智能合约检测到一些产品不能满足制造商要求的标准，这些产品将被拒绝，并且付款将自动返回到制造商。契约在双方的伙伴关系中展开，合约将自动执行，当发生意外错误时，将执行结果发送给双方的涉众。有了在区块链和智能合约的数据，所有供应商都能够获得客户对产品的分析数据和反馈信息，从而能够决定如何调整产品的生产过程。在物流过程中，传感器检测环境数据，包括温度、振动和湿度。产品运输过程所处的地方由全球定位系统来定位。因此，物流供应商能够使用智能合约来规划他们的路线和自动选择运输方式。如图4所示，根据产品需求的出发点和目的地，智能合约根据这些信息规划出最优路径，然后通过实时地理位置信息的检测，动态调整运输路径。针对供应链上其他竞争对手，数字身份有助于物流供应商的信息保密。制造商通过监控设备按照业务逻辑自动判断产品是否符合要求。如果产品在生产过程中出现的故障率超过规定比例，则需要改善产品生产工艺流程。但是如果出现外部故障，制造商和零售商根据合同规定共同承担损失[9]，所有这些过程按照规则自动进行。制造商也能够获得最终客户的需求分析和反馈，以便找出受人喜欢的笔记本计算机和频繁发生故障的计算机。笔记本计算机供应链中，金融机构是其中必不可少的一环。企业花费和收入在不同时期出现了财务缺口。利用资产交易数据、物流规划路径数据和相关设备数据，金融机构能给供应链企业资金贷款，企业将产品作为抵押。例如，零售商可以偿还部分贷款以从物流供应商那里获取部分产品。如图5所示，在数字身份控制下，金融机构能够访问供应商、制造商、物流运营商和零售商之间共享的抵押数据。此外，金融机构通过各方面渠道获取的信息，对企业综合实力做出评估以及承担风险的能力包括贷款偿还能力。因此，区块链和智能合约建立了更加可靠的质量监控体系、更加灵活地捕捉最终客户需求体系以及更加安全方便的供应链财务体系。

3结论

该论文提出了一个基于区块链的供应链产品质量管理架构。4层架构的设计为供应链产品质量管理体系提供了有力的支撑。它提供了一个关于在分布式的虚拟组织中建立信息资源管理的基础，特别是在分布式、跨组织、分散管理理论中发挥重要作用。为了将来的学习，将邀请领域专家来评估所提出的框架。该框架将被应用于设计智能供应链质量管理系统并将其用于实际运营。

作者:敬毅 单位:广东工业大学机电工程学院