Blockchain and IoT technologies for supply chain process monitoring : the study of their application in the Italian biomedical sector

Purpose, Originality, and Value. In recent years there has been a heated debate on the real importance and applicability of blockchain technology. If on the one hand, someone, even inappropriately, decants its qualities, on the other hand, some see it with great aversion. Reality, as often happens, is less polarized. This diatribe has, however, often slowed down a real analysis of the blockchain impacts and meant that there are still entire sectors in which its usefulness is yet to be explored. With this thesis work, it was discovered that one of these industries is the Italian biomedical sector, national excellence recognized globally. Although it has all the features necessary for the introduction of blockchain, along with Internet of Things (IoT), still lacks a proper discussion over the value and applicability of this technology. Within the biomedical sector and its supply chain, this thesis aims to investigate whether blockchain and IoT can be adopted for process monitoring and if so, how and with what technical characteristics. Design, Methodology, and Approach. This dissertation is divided into four main sections. In the first one, a review of the scientific literature was conducted on those that can be considered the pillars of the entire research: supply chain, supply chain monitoring, blockchain, and industry 4.0. Once the main concepts and technologies involved were explained, the second section presents in a systematic way the path that led to the identification of the biomedical sector as this thesis’ context of analysis. In the third section, the explanation of the specific research question as well as of the techniques and frameworks used to answer it is made. In the fourth and last section, the authors report some IoT-supported blockchain applications, designed in collaboration with/for real companies in the sector. They are introduced detailing the technical characteristics necessary for their application in the specific biomedical contexts. To conclude this section, there is the analysis of the cases presented. It allows the authors to provide a definitive answer to the question of whether and how in the identified industry the blockchain can be applied for process monitoring. Outcomes. Several are the results of this research. Besides the analysis of the literature, there is the discovery of a sector that, while representing a fertile ground for blockchain technology is still lacking in its applications in Italy. This study has also led to the invention of a decision tree to establish the technical features of the technology according to the use case’s aims and the specific context. The main result, however, is the discovery that in the biomedical sector it is possible to apply blockchain with IoT to monitor processes along the supply chain. This required the creation, selection, and validation of ten use cases of these technologies in collaboration with industry professionals and blockchain experts. From them, it was also developed a model profile composed of the respective most common and representative technical characteristics for the biomedical sector, thus also responding to the second part of the research demand.

Scopo, Originalità e Valore. Negli ultimi anni si è assistito ad un acceso dibattito sulla reale importanza e applicabilità della tecnologia blockchain. Se da un lato qualcuno, anche a sproposito, ne decanta le doti, dall’altro lato c’è chi la vede con forte avversione. La realtà, come spesso accade, è meno polarizzata. Questa diatriba ha spesso però rallentato una reale analisi dell’impatto di blockchain e ha fatto sì che tutt’ora esistano interi settori in cui la sua utilità non è ancora stata esplorata. Con questo lavoro di tesi, dopo estensive ricerche ed analisi, si è scoperto che uno di questi è il settore biomedicale italiano, un’eccellenza nazionale riconosciuta a livello globale. Sebbene esso presenti tutte le caratteristiche necessarie per l’introduzione della tecnologia blockchain, assieme con quella dell’Internet of Things (IoT), manca ancora di un discorso sul suo valore e sulla sua applicabilità. All’interno del biomedicale e della sua supply chain, la presente tesi si pone pertanto lo scopo di indagare se blockchain ed IoT possano essere adottate per il monitoraggio dei processi ed in caso affermativo, in che modo e con quali caratteristiche tecniche. Progettazione, Metodologia e Approccio. Questa dissertazione è divisa in quattro sezioni principali. Nella prima si è condotta una rassegna della letteratura scientifica su quelli che possono essere considerati i pilastri dell’intera ricerca: supply chain, supply chain monitoring, blockchain ed industria 4.0. Dopo aver premesso una spiegazione dei concetti centrali e delle tecnologie coinvolte, nella seconda sezione, si presenta in maniera sistematica il percorso che ha portato all’identificazione del settore biomedicale come contesto di analisi. Nella terza sezione, invece, si è effettuata la spiegazione della specifica domanda di ricerca nonché delle tecniche e dei framework utilizzati per poterle dare risposta. Nella quarta ed ultima sezione, si riportano alcune applicazioni di blockchain supportata dall’IoT, progettate in collaborazione con/per reali aziende del settore. Esse vengono presentate dettagliandone le caratteristiche tecniche necessarie per la loro applicazione nei contesti specifici del biomedicale. Chiude questa sezione l’analisi dei casi presentati. Essa permette agli autori di rispondere in maniera certa alla domanda sul se e come nel settore identificato la blockchain e l’IoT possono essere applicate per il monitoraggio dei processi. Esiti. I risultati della presente ricerca sono molteplici. Oltre alla analisi della letteratura, c’è la scoperta di un settore che pur rappresentando un terreno fertile per la tecnologia blockchain è in Italia tuttora privo di sue applicazioni. Questo lavoro, inoltre, ha portato alla definizione di un albero decisionale per stabilire le caratteristiche tecniche della tecnologia in funzione del caso d’uso e del contesto d’applicazione specifico. Fondamentale per la presente dissertazione è, però, la scoperta che nel settore biomedicale è possibile applicare blockchain ed IoT per monitorare le principali dinamiche interaziendali. Questo ha richiesto la creazione, selezione e validazione di dieci casi d’uso di queste tecnologie in collaborazione con professionisti dell’industria ed esperti di blockchain. A partire da essi, si è inoltre sviluppato un profilo tipo composto dalle rispettive caratteristiche tecniche più comuni e rappresentative per il settore biomedicale, rispondendo così anche alla seconda parte della domanda di ricerca.