Application of the blockchain to supply chain traceability systems

The large number of actors involved in a supply chain network results in a lack of transparency and accountability. Nowadays, consumers are becoming more ecological and environmentally aware when shopping or selecting services, and paper-based certificates on products packaging are no longer sufficient to prove their quality and provenance. Furthermore, standard methods for supply chain management do not keep up with the fast development of technologies and growing requirements on an increasingly globalised horizon. A possible solution to such problems, widespread in different chains, is the use of the emerging technology of blockchain. As recent research highlights, blockchain-based services have huge potential to improve supply chains. The advantages of this approach are several. For example, the presence of a shared ledger, publicly available in almost no time, greatly reduces downtime (e.g., for quality controls), thus enabling a faster and more cost-efficient product delivery. Within this context, the aim of the work is to design and develop a blockchain-based platform to manage supply chain traceability, improving efficiency. A model is proposed, flexible enough to be applied to multiple chains. A main requirement is to provide a user-friendly tool that integrates into existing solutions and can be used by non-experts in blockchain. Such a system implementation poses many challenges, addressed here. To prove that out, it is introduced a real-world project, whose realisation includes different phases, such as the development of a blockchain infrastructure, involving the author’s contribution. Specifically, some smart contracts have been developed on the Ethereum ecosystem, as well as their integration with already existing services. The complete project implementation brings many benefits to the supply chain, mainly in terms of overall efficiency. But the real innovative aspects consist of flexibility and versatility, that allow for tracing goods throughout the whole chain, keeping a high blockchain scalability, obtained through a particular architectural solution. In addition, an innovative transaction fee management is proposed.

L’elevato numero di attori coinvolti nel contesto di una filiera di approvvigionamento comporta una mancanza di trasparenza e responsabilizzazione. Al giorno d’oggi, i consumatori stanno diventando più ecologici e attenti all’ambiente, quando acquistano o selezionano servizi e i certificati sulle confezioni dei prodotti non sono più sufficienti a dimostrarne la qualità e provenienza. Inoltre, i tradizionali metodi per la gestione di filiera non stanno al passo con il rapido sviluppo delle tecnologie e l’aumento delle esigenze in un contesto sempre più globalizzato. Una possibile soluzione a tali problemi, comuni a filiere di diversi settori, è l’utilizzo dell’emergente tecnologia blockchain. Come evidenziato da recenti ricerche, i servizi basati su blockchain hanno un enorme potenziale per migliorare la filiera. I vantaggi di questo approccio sono molteplici. Per esempio, la presenza di un libro mastro condiviso, disponibile immediatamente, riduce notevolmente i tempi di inattività (si pensi al controllo qualità), consentendo così una consegna dei prodotti più rapida ed efficiente in termini di costi. In questo contesto, lo scopo della tesi è quello di progettare e sviluppare una piattaforma basata su blockchain per gestire la tracciabilità di filiera, migliorandone l’efficienza. Viene proposto un modello, abbastanza flessibile da essere applicato a più filiere. Un requisito principale è fornire uno strumento di facile utilizzo, che si integri all’interno delle soluzioni esistenti e possa essere utilizzato dai non esperti di blockchain. La realizzazione di un tale progetto pone un gran numero di sfide, affrontate in questo documento. A riprova di ciò, viene presentato un progetto reale, la cui realizzazione include lo sviluppo di un’infrastruttura blockchain, che ha visto il contributo dell’autore. In particolare, è mostrato lo sviluppo di alcuni contratti intelligenti su ecosistema Ethereum e la loro integrazione con servizi già esistenti. Il modello implementato porta molti benefici alla catena di approvvigionamento, principalmente in termini di efficienza complessiva. Ma i veri aspetti innovativi sono flessibilità e versatilità, che permettono di tracciare le merci lungo l’intera filiera, pur mantenendo un’alta scalabilità nella blockchain. Inoltre, è proposta una gestione innovativa del costo delle transazioni.