英语原文共 11 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
物流和供应链中的区块链：设计实际用例的精益方法
摘要 区块链技术可以定义为分布式账本数据库，用于真实，永久地记录各方之间的交易。
区块链已成为金融应用程序的领先技术层。尽管如此，在过去的几年中，研究人员和从业人员的注意力都转移到了将区块链技术应用于其他领域。最近，它代表了新数字供应链的支柱。由于能够保证数据流的可变性和可公开性，区块链可以提高整个供应链的效率、可靠性和透明度，并优化入站流程。非金融应用中的区块链文献主要集中在技术部分和业务流程建模方面，缺乏标准设计战略的方法，以开发和验证整体区块链解决方案，并将其集成到商业战略中。因此，本文克服了这一不足。首先，整合了目前文献，填补了数字战略不足，创建了一种标准方法来设计与金融应用无关的区块链技术用例。其次，我们介绍了新鲜食品交付中的用例结果，展示了实现区块链解决方案的关键方面。此外，本文还介绍了区块链对降低物流成本、优化运营和研究挑战的促进。
索引 区块链、超级分类账、供应链。
- 介绍
区块链成为金融应用的领先技术层。然而，在过去几年中，研究人员和从业者的注意力转移到区块链技术应用于其他领域[14]，[15]。在此背景下，供应链和物流区块链技术下更加值得关注的重点，随着几家初创企业[38]的创立和区块链的引入，区块链在各国和公司的议事日程[1]， [13]上被引入。区块链是一个颠覆性创新，它能够确保数据不变性和数据流的公共可访问性。 此外，其分散和分布性基础设施防止了目前集中式方法的问题，包括信用问题，如欺诈、腐败、篡改和伪造信息，以及其有限的弹性。集中式系统很容易崩溃，因为单点故障可能导致整个系统崩溃。然而，由于该技术还处于起步阶段，它就在实际供应链和物流应用中存在一些内在缺陷和结构，这在某种程度上存在问题。特别是区块链文献中的一般文献。据我们所知，只有几篇论文涉及非金融性实施。
文献主要考虑基于区块链解决方案的业务流程模型和技术设计过程[7]，[8]，[12]，[22]，[24]，[35]。特别是，Weber等人[37]提出了一个区块链解决方案，以解决对协作流程缺乏信任的问题。作者将注意力集中在业务流程模型和符号的表示上。该原型通过以太坊为区块链基础设施和智能合约的坚固性实现，通过将它应用于文献中的业务流程而得到验证。Guerreiro 等人 [17] 专注于业务流程建模，提出了使用区块链和企业操作系统执行安全业务事务的元模型。它们旨在解决业务交易执行中涉及的安全风险，从而增强对欺诈的信任度、真实性、鲁棒性和可追溯性。
最近，人们对区块链在农业和新鲜食品中的应用给予了相当大的关注。原因是在这些应用程序中，数据的信任和不可变性，几个参与者的相互作用以及由于需要为不同法规和特定事故（如食品污染）创建文档而导致的成本非常重要。Lengetal[21]提出了一种基于双链架构的农业供应链系统公共区块链，以提高农业供应链中区块链的效率。他们表明，他们的解决方案为公共服务平台提供了自适应的寻租和匹配机制。它保证了交易信息的透明性和安全性以及企业信息的私密性。而且，它可以改善公共服务平台和系统的整体效率。主要缺点来自底层区块链网络的规模以及相关的性能问题。而且，该系统只是模拟的，还需要做进一步的工作才能获得正在运行的应用程序。毛等人 [23]提出了一个基于区块链的信用评估系统，以增强食品供应链中监督和管理的有效性。特别是，他们通过区块链上的智能合约从交易者那里收集信用评估文本。然后，通过称为长短期记忆（LSTM）的高级学习方法对文本进行分析。他们显示了其方法的有效性，但它们并未考虑所有系统成本，也没有明确地受益。
如上所述，这些框架缺乏在战略层面设计，开发和验证整体区块链解决方案的标准方法论。尤其是，对于行为者的价值，总体成本和收益的证据有限，从而阻碍了实际案例的发展。结果是，正如[11]中强调的那样，只有极少数具有高寿命的区块链项目。仅有8％的项目得到了积极维护，其余部分则失败了。将策略级别以及特别是数字战略与业务流程建模和技术设计流程联系起来至关重要，这是从区块链的开拓阶段过渡到更加成熟的开发阶段的关键动作。
对我们而言，必须在业务流程建模和技术设计流程阶段之前定义适当的数字策略。在此步骤中，定义了主要角色，角色，财务和运营目标以及关键绩效指标（KPI）。此外，还设计了业务流程，迁移到区块链的信息以及使用中的区块链的特性。据我们所知，该阶段在文献中未涉及。因此，本文从两个方面为文献做出了贡献。首先，它整合了其他贡献，同时提出了一种标准且可重复的方法来解决区块链项目中的数字策略设计。其次，我们讨论了新鲜食品交付中用例的结果，展示了实施区块链解决方案的关键方面。本文将讨论区块链将如何帮助降低物流成本和优化运营，其最近的应用以及研究挑战[6]，[35]。本文新颖性的一个基本方面是，与其他基于模拟的贡献相反，我们的分析是针对已真正实现的区块链解决方案。
- 区块链和物流：可能的婚姻
如果供应链管理是一项整合功能，主要职责是将公司内部和公司之间的业务功能链接到一个凝聚力和高绩效的业务模型中，物流被不同的参与者视为属于每个供应链的企业的“理由” [32]。没有物流，就无法提取，转化原材料并将其交付给最终用户[9]，[16]。在过去的十年中，由于引入了新的管理框架（如物理互联网和工业4.0）和新技术（主要是基于ICT的新技术）（如物联网（IoT），业务分析，人工智能和区块链[1]），物流业正在迅速发展。区块链是物流管理和优化中最有前途的技术之一，这要归功于其固有的固有特征，数据完整性和去中心化的操作。但是，如何结合一个真正的区块链物流系统，以及这种婚姻如何以及何时取得成果仍是悬而未决的问题[9]。在下文中，我们快速描述了现代供应链的需求，区块链系统的特征，最后，我们讨论了与技术的可扩展性和成本相关的问题。
- 区块链特征
区块链可以看作是一个分散的数据库，可以在其中存储信息，并且特别适合于资产交易。但是，基于重要支柱的病毒与简单数据库和领先的新兴技术之一有所不同。
从系统设计的角度来看，区块链的关键特征如下：
打开分布式分类帐。区块链被设计为分散化的。因此，数据库是分布式的，所有信息的副本在参与者之间共享。他们无需中央授权即可验证此信息。如果更改了交易，则会创建一个新块并将其链接到先前的块。区块链网络节点之间的账本数据以随机间隔匹配[19]。这种随机匹配是使这项技术免受黑客攻击的原因，因为没有银行信息或当事方身份，并且数据是实时公开的。分散化和实时信息更新相结合，使区块链在涉及不同组织的网络中表现出色。
确实，在供应链应用中鼓励采用它。
共享数据的规则。参与者来管理区块链。他们事先商定了交易类型，这些交易作为智能合约存储在链中。
中间第三方很少。传统的业务交易包括两个部分：有关交易的公共分类帐条目和各方之间的私人消息，涉及身份，交易安全密钥和位置[19]。这两个部分的结合以及对任何进行验证的人都可以访问的系统分散性，可以避免中介受信任的第三方（即银行，交易所，经纪公司或价格报告机构），从而以有限的成本和时间执行交易，并且以一种安全的方式。
基于共识和信任。如上所述，参与者可以独立验证交易。由于分散的存储和数据库的多个副本的存在，参与者一致同意就真相的来源达成共识，从而验证交易。共识机制可以避免错误或欺诈行为可能影响数据库。
密码密封和数据不可移植性。加密是区块链最重要的支柱之一。实际上，一旦验证并记录了交易，就需要数字签名和数据完整性的加密技术（例如，安全哈希算法SHA-256）来避免对块的操纵。这种加密机制使存储在区块链中的数据不可变且唯一。
时间标记和时间顺序图块。顾名思义，区块链由按时间顺序链接的块组成。它们允许用户基于动态数据创建分析。由于这些原因，近年来区块链已应用于不同领域，特别是在公共部门，重点是确定成本和收益的驱动因素[3]。通过收集和分析来自九个多样化的区块链实施的数据，本文强调需要基于经验证据提供对公共部门中区块链实施的经济约束和影响的见解。
在[2]和[25]中，需要分析应用区块链以实现政府服务的好处，重点是采用分布式分类账技术的安全隐患。在本文中，研究了关于经济和社会利益的不同用例。该研究特别强调了区块链如何克服物联网中的安全挑战，例如不同设备的识别和信任管理，信息跟踪，身份验证和访问控制以及基于物联网的应用程序中的责任制。
文献综述突出显示了缺乏基于物流领域用例分析的出版物。此外，关于构建实际用例的方法的文献也存在空白。
- 物流机会
由于系统中不同参与者之间的高度互连以及不同技术框架（城市物流，物理互联网，网络物理系统）的可用性，定义现代物流系统是一项艰巨的任务。
Crainic等人[9]提出了一种可能的模型，其中物流系统是根据多参与者系统来定义的。该图通过社交业务网络（SBN）详细说明了这种情况和复杂性。SBN以标准的视觉方式表示复杂的系统，并且是GUEST方法论的一部分[30]，[36]。SBN是由节点和弧组成的图。节点按类型分组表示玩家，而弧则表示节点之间的关系，其图形表示基于节点的类型（即商业，规范或利益相关者）。该图说明物流系统由于角色之间的相关性而具有更高的复杂性。此外，这种复杂程度只是从各种角度检查系统而来的，其中包括存在多个目标（例如，基于绩效，经济，环境或社会）以及决策的不同级别（例如，实时，操作，战术，或战略）。
因此，物流和（特别是联运）运输是复杂的系统。这种复杂性涉及以下主题中的几个挑战：
城市物流是在市场经济框架内考虑交通环境，交通拥堵和能源消耗的同时，全面优化城市物流和运输活动的过程[29]，[34]。
同色是ALICE路线图的第五条途径。它通过同步模式之间和与托运人之间的多式联运服务，从当前系统到物理互联网的最终愿景迈出了一步变化[28]。
物理互联网是一个开放的全球物流系统，它通过封装，接口和协议建立在物理，数字和运营互连的基础上[26]。
所有这些挑战都有一个共同的需求：收益来自网络效应，而只有通过适当的信息共享才能获得收益。另一方面，必须确保数据共享的安全性，分布性（例如，用于本地优化子系统），并采取与不同法规和谈判有关的一些自动化措施。因此，区块链似乎是实现这些常见问题的自然技术。当前，主要限制是与区块链的可伸缩性和成本有关的问题，以及少数具有明确成本/收益分析的用例。
- 可扩展性和成本
当前，一个悬而未决的问题涉及可扩展性，即可扩展性是指区块链网络可以管理的交易量的限制。以太坊（即比特币使用最广泛的加密货币之一）的联合创始人创造了“可扩展性难题”这一术语，以说明分散，可扩展性和安全性相结合的难题。他表示，区块链系统最多可以具有这三个属性中的两个。根据这个三难困境，比特币和以太坊等公共区块链（即任何人都可以参与）被设计为分散且安全的，从而损害了它们的可扩展性。作为最大吞吐量，它们每秒只能分别完成7和15个事务[4]，[31]。
诸如Quorum和Hyperledger Fabric之类的私有或企业区块链系统（即由受限制的一组用户管理的许可区块链）每秒需要进行的交易数量更高。Quorum指出，根据系统配置，测试已证明每秒可处理数十至数百个事务[5]。Hyperledger Fabric宣称每秒3500笔交易，而IOTA每秒支持180笔交易，目标是在2018年底达到1600笔交易。将区块链性能与主流支付处理器（如Visa信用卡）的性能进行比较，Visa信用卡平均每秒处理2000笔交易，每秒选择率为56000笔交易，可扩展性方面存在差距[10]。特别是，公共区块链在财务上远不能使用，而分散性却较低，企业区块链（尤其是Hyperledger Fabric）的性能和可扩展性更适合使用[31]。但是，私有区块链具有不同的属性和机制，这些机制和机制不可持续，浪费了大量能源[33]。
在本文的其余部分，我们将讨论有关区块链技术成本的其他挑战性问题。尽管不同的贡献表明，区块链可以极大地降低交易成本[18]，但这项技术意味着相当数量的建立成本，特别是对于中小型企业。
- 设计方法
本文中用于用例设计的GUEST方法[30] [36]是由都灵理工大学的研究人员开发的。GUEST旨在为公司提供创新的业务管理框架。目的是提供一种适用于整个决策过程的易于理解的方法，以提高公司的效率和质量。GUEST方法论控制着从最初的想法到实现的过程，为所涉及的不同参与者提供了概念和实践工具，使他们能够在同一结构内交流其愿景，困难和机遇。该方法分五个步骤（GO，UNIFORM，EVALUATE，SOLVE和TEST）进行了阐述，每个步骤都允许参与者监控他们的项目，并同时使应该用于评估的想法，成功，行动和结果
的文档和工具标准化。
为了正确地应用该方法，第一步是定义过程中涉及的不同参与者，确定每个参与者的工作（他们要努力实现的目标），收益（他们正在寻求的具体收益）和痛苦（与工作相关的问题）。
一旦收集了每个演员的工作，收获和痛苦，就可以将其重点突出，从而使他们显得更为重要或紧迫，并通过价值环将其可视化，该环图是一种图形化工具，能够迅速并立即显示演员的实际需求。解决方案画布是GUEST方法中使用的一种分析工具，旨在概述所选解决方案的应用范围，将解决这些问题。解决方案画布分为九个部分：
决策者：谁做出建议的解决方案中列出的决策、其层次结构以及（如果可能）的时间安排。
约束：实施解决方案所需的行动、如何执行这些解决方案、其目标以及可能的技术限制。
决策：做出的决定，
剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[411876]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
