Перспективы проектирования бизнес-архитектуры в цепочке поставок с использованием технологии блокчейн

Настоящая статья призвана показать общие перспективы реализации бизнес-архитектуры с использованием технологии блокчейн в цепочке поставок в рамках проекта (внедрение блокчейн технологии в сети снабжения в колумбийском контексте). Сперва будет дано краткое описание основных элементов, составляющих технологию блокчейн, затем будут даны различные примеры, происходящие между вышеупомянутыми элементами, и, наконец, предложен способ проведения экономического поиска возможного применения.

Ключевые слова: электронная торговля, банковские транзакции, отслеживание продуктов, защита потребителей, интернет вещей IoT, искусственный интеллект AI, машинное обучение, блокчейн, цепочка поставок, API, KPI.

В эпоху цифровых технологий постоянная эволюция человека достигла других уровней. Переход от создания видеоигр к возможности имитировать ситуации, которые раньше казались невозможными, например, перенос транзакций, совершаемых с помощью бумажных денег в цифровой мир (Bitcoin-Ethereum-Corda). Это привело к тому, что компании и микропредприятия стали разрабатывать виртуальные среды для развития своего бизнеса, где стремятся обеспечить больший поток взаимодействий между участниками и элементами, своевременный анализ и информационную безопасность, а также масштабируемость и инновации в своих бизнес-моделях.

Развитие новых технологий росло экспоненциально, что означает, что правительства и правительственные учреждения не могли осуществлять адекватное регулирование использования и объема децентрализованных технологий и, среди прочего, становится невозможным артикуляция каждого элемента. Напротив, если это будет сделано в каком-то случае, это правило уже устареет из-за степени развития, которую этот тип технологии имеет на основе данных через проблемы безопасности, а также технических возможностей для продвижения, которые у них есть.

Риск, связанный с применением этого типа технологии в финансовой системе, цепочках поставок и других секторах, высок, поэтому он воспринимается как угроза при проведении различных разработок, выходящих за пределы любой контролирующей экосистемы, либо со стороны проблемы безопасности, доступ к информации, нарушение конфиденциальности, затраты на внедрение и высокие технологические возможности, требуемые каждой системой и подсистемой, как следствие затрудняют следующий шаг к трансформации среды и к выполнению процессов, тем не менее, рост экосистемы блокчейнов имеет место и в дальнейшем будет увеличиваться.

Компании, которые не проводят реструктуризацию или изменения в своих бизнес-моделях, со временем будут вынуждены уйти с рынка [1]. Постоянное появление новых конкурентов, сильная устойчивость, адаптация к изменениям и инновации знаменуют собой новую эру в цепочках поставок, а также в других секторах экономики.

Согласно Всемирному экономическому форуму, вот тенденции в внедрении новых технологий в опросе нескольких компаний к 2025 году, где показана вероятность применения или принятия этих [2]; облачные вычисления, блокчейн, электронная коммерция, IoT, большие данные задают тон (см. Рисунок 1), поэтому мы заинтересованы в том, чтобы показать в этом документе различные элементы, которые следует учитывать в архитектуре бизнес-модели, и насколько серьезна их возможная интеграция между каждой из этих технологий.

Рис. 1. Технологии, которые, вероятно, будут приняты к 2025 году (по доле опрошенных компаний), В. Э. Ф. [2]

Управление производственно-сбытовыми цепочками представляет собой серьезную проблему для каждого из их участников из-за сложности их процессов, информационных потоков, продуктов и транзакций, поэтому эти потоки требуют прослеживаемости, безопасности и прозрачности. В настоящее время цепочки поставок используют централизованные системы в качестве решения для управления производственно-сбытовыми процессами, однако эти процессы уязвимы для проблем взлома, ошибок и коррупции [3]. В качестве умной альтернативы для решения этих ситуаций используются технологии DLT (Distributed ledger technologies) или технология блокчейн — инструмент, который обещает внести изменения в другие сферы, такие как финансовый сектор, цепочки поставок и другие рынки.

Технология блокчейн — это распределенная база данных общих публичных или частных записей или бухгалтерских книг всех цифровых событий, которые были выполнены и переданы участвующим агентам блокчейн. [4]

Важные элементы, которые мы должны включить или учитывать в архитектуре блокчейна, заключаются в следующем:

Криптография

Несомненно, сердцем блокчейна является криптография, которая позволяет использовать различные методы шифрования данных с целью сохранения конфиденциальности информации, поступающей в сеть, делая их безопасными и надежными с использованием подписанных ключей и цифровых фимов.

Сети блокчейнов криптографически связаны, а также хранят все записи транзакций, совершаемых участниками сети, чтобы понять рабочие процессы, прежде всего их объем, масштабируемость и безопасность сети должны быть определены. Они состоят из следующих элементов и процессов:

1. Узлы — это любое устройство или компьютер, подключенный к децентрализованной сети, позволяющей взаимодействовать и передавать информацию.
2. Запись — это запись всех транзакций, сделанных и распределенных на каждом узле в сети блокчейн.
3. Майнинг — это процесс создания нового легитимного блока с помощью приложения Proof-of-Work. Есть люди, которые посвящают свои узлы «добыче» новых блоков. [4]
4. Консенсус — это алгоритм, в котором все или большинство узлов в сети блокчейн согласны с одной и той же операцией или транзакцией, выполняемой в сети.

Смарт-контракты

Это термин, предложенный Ником Сабо в 1994 году [4]. Смарт-контракты — это небольшие компьютерные программы, которые пишутся в строках кода, они самовосстанавливаются, на них записываются соглашения между двумя или более заинтересованными сторонами, описанные здесь соглашения распределяются по всей сети блокчейнов, обеспечивая выполнение и проверку каждого из соглашений без вмешательства человека.

Система отсчета корпоративной архитектуры

Для проведения глубокого исследования цепочки поставок необходимо знать потоки информации, финансовых ресурсов, продуктов, а также людских ресурсов. Затем устанавливаются отношения, которые существуют между каждым из участвующих участников. В дальнейшем определяется архитектура проектирования применения многослойной технологии в случае блокчейна, как показано на рисунке 1 [5]:

– на уровне 2 каждый пользователь вводится с использованием различных типов биометрической безопасности, в зависимости от того, какую роль он осуществляет в цепочке поставок. Также запланирован смарт-контракт, который обеспечивает последовательность операций в цепочке;

– на уровне 3 ведется управление информационными индикаторами (логистика, качество, финансовые операции), также сохраняется информация для сгенерированного в блоке;

– на уровне 4 производится сбор физической информации с использованием различных систем IoT, здесь генерируются доказательства достоверности и прозрачности информации.

Рис. 2. Архитектура логистической системы блокчейн

Чтобы реализовать архитектуру блокчейна в любой бизнес-модели, необходимо искать иной тип интеграции между различными доступными технологическими платформами блокчейна, такими как Hyperledger, Ethereum, Corda и другими, и существующими бизнес-архитектурами, такими как ERP (планирование ресурсов предприятия) и CRM (система управления взаимоотношениями с клиентами); разработка программного уровня API (промежуточного программного обеспечения), которые уже были разработаны многими компаниями, для обеспечения связи или моста между существующими бизнес-моделями. Эти сервисы поддерживаются облачными сервисами, которые оцениваются по следующим принципам больших данных: объем, скорость, разнообразие, точность и ценность.

Для этой перспективы существуют различные подходы, как это предлагается в [6], где они предлагают визуализировать расположение облачной ERP-системы с элементами больших данных, адаптированными для RFID, в качестве метода управления запасами в цепочке поставок в режиме реального времени, кроме того, в этом документе подчеркивается важность интеграции процессов аналитической иерархии (ANP) в качестве метода многокритериального принятия решений (MCDM), с помощью которого можно оценивать различные компромиссы различных показателей, проводимых в цепочке поставок.

Согласно исследованию [7], прокси-уровень блокчейна создается для создания модуля между сетью или платформой блокчейна и интегрированными службами API, что делает все блокчейны одинаковыми, повышая производительность сервера. Автор описывает, что создать общий прокси-слой очень сложно, так как необходимо учитывать тип бизнес-модели или предлагаемого решения и его возможности. Однако реализация микросервисов с использованием технологии блокчейн позволит масштабировать эти решения для всей бизнес-модели (см. рисунок 3).

Рис. 3. Блокчейн в эталонной архитектуре. [8]

Эта бизнес-модель позволит:

– Упрощение сложностей, используя смарт-контракты и сеть блокчейнов;

– Взаимодействововать различным подмодулям блокчейна;

– Отслеживать процессы в реальном времени;

– Запуск процессов внутри и вне сети;

– Создать безопасную иерархию и уменьшать провалы сети блокчейна.

С точки зрения цепочки поставок смарт-контракты предлагают множество возможностей, поскольку они обеспечивают совместимость между такими технологиями, как IoT и AI. Например, выполнение следующих действий в торговле автоматически:

Хотя ожидания от смарт-контрактов для автоматизации процессов высоки, они создают проблемы, которые бросают вызов дизайнерам архитектуры, выходящие за рамки простой архитектуры сети, как описано [10], где указываются следующие проблемы:

1. Проблема исправления: проблема исправления или обновления каждого смарт-контракта относится к рассмотрению версий, которые будут применяться до его реализации, некоторые авторы выполняют проверку информации, применяя теорию игр в решении смарт-контракта с использованием методов согласования и проверки протокола.
2. Уязвимости в системе безопасности. Учитывая, что экосистемы блокчейнов состоят из миллионов узлов, когда риск регистрируется в смарт-контракте, вся цепочка оказывается уязвимой, теряя капитал и время; особенно в общедоступных сетях, поэтому рекомендуется проводить автоматические тесты безопасности, с помощью которых можно выявить ошибки и уязвимости в смарт-контракте.
3. Ошибки программного обеспечения: здесь делается ссылка исключительно на функциональные возможности, в которых используются различные методы для выявления ошибок, направленных на выполнение функциональных требований.
4. Вопросы конфиденциальности данных: это очень актуальная тема, поскольку реестр копирует всю информацию во всей цепочке, что делает ее деликатной темой. В этой ситуации рекомендуется интегрировать безопасное оборудование и конфиденциальные приложения как для пользователя, так и для смарт-контрактов.
5. Ограничения производительности, объем и скорость передачи данных — одна из величайших проблем, с которыми сталкивается технология блокчейн, в настоящее время растет сообщество, которое проводит исследования по улучшению факторов производительности, чтобы уменьшить пробелы интеграции с другими технологиями.

Что ожидается от цепочек поставок, использующих смарт-контракты, децентрализованные автономные операции и одновременную аутентификацию всех транзакций, выполняемых в рамках логистических операций; [10] увеличение инфраструктуры технологии IoT позволит шире использовать контракты на основе блокчейна.

Отношения с цепочками поставок и блокчейн

Помимо применения технологии блокчейн во всех вышеупомянутых аспектах необходимо провести оценку приложения с более финансовым подходом, для проекта [11] ожидается сравнение бизнес-архитектуры с использованием ключевых показателей эффективности или KPI (Key Performance Indicator).

KPI являются ключевыми показателями эффективности в компании для измерения транспорта с точки зрения достижения предложенных как конкретных, так и оперативных целей. Эти KPI будут оцениваться в соответствии с изученной цепочкой поставок или там, где установлена технология блокчейн.

В настоящее время один случай оценки эффективности KPI в цепочке поставок используется Walmart, где было обнаружено, что многие из их поставщиков не соответствуют показателю OTIF (On Time, In Full). [12]

OTIF (вовремя, в полном объеме) — это показатель, который измеряет количество партий, поставляемых по указанному графику, т. е. все суммы, согласованные с клиентом на согласованную дату, должны быть выполнены, имея в виду, что эта дата также не должна быть ожидаемой, поскольку она сопряжена с штрафами и расходами на техническое обслуживание запасов и удушье распределительных центров [13]

Например, walmart использует этот индикатор:

Оценка OTIF = дела, полученные в окне / общее количество заказанных дел.

И для расчета заказанных общих случаев используется:

Поскольку мы видим, что это показатель, отражающий состояние поставок и удовлетворенность клиентов, большинство проблем, наблюдаемых при расчете этого показателя, заключается в том, что транзакции, извлеченные из любой ИТ-системы, зависят от манипуляций с человеком, перемещения товаров, попыток мошенничества с системой [12] и в других случаях с помощью предположений [13], в качестве решения этой проблемы используется интеграция с сетью блокчейн, используя смарт-контракты и поддерживаемые технологии IoT.

Внедрение технологии блокчейн обеспечит улучшение цепочки поставок, измеряемое индикатором OTIF, поскольку в соответствии с ее характеристиками неизменности и децентрализации она обеспечивает большую прозрачность и прослеживаемость транзакций для заинтересованных сторон с учетом как крупных, так и небольших заказов.

Это обеспечивает лучшую рентгенографию в управлении цепочками поставок и позволяет лучше принимать решения по выявлению изменений в процессах (таких, как влияние хлыста на спрос), сокращению узких мест, отображению времени поставок, реагированию в режиме реального времени и оценке целесообразности автоматизации других процессов.

Современным примером сказанного выше можно посмотреть решение блокчейн (food truth), разработанная компанией IBM, Walmart и применяется в цепи поставок, (лист-зеленый), который использует платформу блокчейн из hyperledger, который позволяет пользователям (заинтересованные стороны) проводить отслеживание всех сделок, совершенных в процессе продукта, а также сеть хранит данные такие как температура, от фермы до магазина [12] и для клиентов предлагает систему хранения данных в облаке(Saas), связь с другими интерфейсами (API) и общение с ERP-системами компаний; одна из проблем этого решения заключается в том, чтобы можно было отследить пищу, используемую в транспортных средствах.

Выводы

Вычислительная мощность в любой области или децентрализованной системе важна, так что меньше времени на обработку выполняется в каждой из транзакций, выполняемых в ней, еще одним элементом уравнения является интеграция с другими приложениями, которые помогают решать различные проблемы в зависимости от искомого решения, подтверждения транзакции и формы оплаты.

Ожидается, что новые платежные системы будут интегрированы посредством смарт-контрактов вместе с интеграцией виртуальных валют, напрямую конкурируя с традиционными компаниями, такими как Master Card или Visa; также стремиться к тому, чтобы эти транзакции были приняты и могли быть использованы участниками цепочки поставок.

Миграция компаний в цифровые экосистемы неизбежна, поэтому спрос на новые рабочие места в будущем или после пандемии требует профессионалов с аналитическими навыками, инновациями, технологическими навыками проектирования и решения проблем и т. д.

Дизайн бизнес-архитектуры, применяемой в сети блокчейн, требует глубоких знаний о роли, которую играет каждый из элементов в ней, а также взаимосвязях или потоках информации, транзакций и товаров в цепочке поставок в настоящее время изучается, однако процесс внедрения этой технологии должен происходить еще одним способом, а не микропроцессами в сети поставок, чтобы технология была масштабируемой и была достигнута возможность взаимодействия с другими технологиями.

Программирование в облаке даст возможность управлять сетями блокчейн, однако этап создания инфраструктуры является важной проблемой для разработчиков, исследователей и отраслей, где также необходимо оценить проблемы сетевой безопасности и скорости транзакций, с целью создания ценности для любой отрасли; Точно так же оценка технологий блокчейна, принятых в цепочке поставок, может быть выполнена путем применения KPI в рамках подтверждения концепции.

1. Особенности национальной цифровизации: TRAFFIC надежды. — Текст: электронный // LOGIRUS: [сайт]. — URL: https://logirus.ru/articles/solution/osobennosti_natsionalnoy_tsifrovizatsii-_traffic_nadezhdy.html (дата обращения: 03.12.2020).
2. Всемирный, э. ф. Отчет о будущем рабочих мест 2020 / э. ф. Всемирный. — Текст: электронный // World Economic Forum: [сайт]. — URL: http://www3.weforum.org/docs/WEF_Future_of_Jobs_2020.pdf, (дата обращения: 02.12.2020).
3. Системная архитектура для обеспечения прозрачности социальной устойчивости цепочки поставок на основе блокчейна»// Робототехника и компьютерно-интегрированное производство / В. Г. Венкатеш. — Текст: электронный // ScienceDirect: [сайт]. — URL: https://doi.org/10.1016/j.rcim.2019.101896 (дата обращения: 03.12.2020).
4. Давила, К. Интернет вещей от шумихи до реальности / К. Давила, Я. Тарнов. — 2-e изд. — Швейцария: springer, 2019. — 269–297 c. — Текст: непосредственный.
5. Хeло, П. Блокчейны в операциях и цепочках поставок: модель и эталонная реализация / П. Хeло. — Текст: электронный // Scienc Direct: [сайт]. — URL: https://doi.org/10.1016/j.cie.2019.07.023 (дата обращения: 03.12.2020).
6. Дев, Н. К. Многокритериальная оценка ключевых показателей эффективности цепочки поставок в реальном времени с учетом архитектуры больших данных / Н. К. Дев. — Текст: электронный // Scienc Direct: [сайт]. — URL: https://doi.org/10.1016/j.cie.2018.04.012 (дата обращения: 08.12.2020).
7. Шадаб, М. Интеграция с технологией блокчейн / М. Шадаб. — Текст: электронный // ADEPTIA: [сайт]. — URL: https://adeptia.com/blog/integrating-blockchain-technology (дата обращения: 25.11.2020).
8. Блокчейн в эталонной архитектуре. — Текст: электронный // Prosynergy: [сайт]. — URL: http://prosynergy.com.pe/2019/06/12/blockchain-arquitectura-referencia/ (дата обращения: 01.12.2020).
9. Блокчейн — как технология будущего будет использована в логистике. — Текст: электронный //: [сайт]. — URL: https://www.ablcompany.ru/news/blokcheyn-kak-tehnologiya-budushchego-budet-ispolzovana-v-logistike (дата обращения: 01.12.2020).
10. Хева, Т. Обзор смарт-контрактов на основе блокчейна: приложения, возможности и проблемы / Т. Хева. — Текст: электронный // Science Direct: [сайт]. — URL: https://doi.org/10.1016/j.jnca.2020.102857 (дата обращения: 15.11.2019).
11. Санчес, П. внедрение блокчейной технологии в сети снабжения в колумбском контексте: специальность 23.04.01 «Технология транспортных процессов»: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / П. Санчес; ДГТУ. —, проект в настоящее время находится в разработке. — c. — Текст: непосредственный.
12. применение технологии блокчейн в цепочке поставок. — Текст: электронный // Hyperledger: [сайт]. — URL: https://www.hyperledger.org/learn/publications/walmart-case-study (дата обращения: 01.12.2020).
13. ОТИФ КПЭ — в срок в полном объеме. — Текст: электронный // QPR ProcessAnalyzer: [сайт]. — URL: https://www.qpr.com/kpi/otif-on-time-in-full (дата обращения: 02.12.2020).