本文是一篇物流论文，本文利用区块链技术与供应链环境下重型汽车质量管控相结合，构建一套供应链环境下重型汽车质量区块链系统。
第1章绪论
1.1研究背景及研究意义
1.1.1研究背景
随着物流行业和基础建设的迅猛发展，近几年我国重型汽车的销量大幅增长，2022年上半年，累计销量突破104万辆，同比2021年增长28.1%。重型汽车相对于普通汽车而言，价格昂贵，因此消费者更加重视其质量问题。目前重型汽车行业高速发展，难免出现质量而召回问题。当重型汽车出现质量问题，因其供应链长且复杂，难以界定质量权责、质量问题也难以溯源，这严重阻碍重型汽车行业的高质量发展。
重型汽车生产供应链复杂，在于供应商多、链条长，一辆重型汽车大约由30000多个零部件组成，涉及原材料、零配件加工、运输仓储、生产工艺、整车装配等大量分散质量信息。重型汽车供应链可分为：原材料供应商、零部件供应商、物流仓储、设计研发、整车厂和经销商。零部件供应商主要负责零部件的设计与制造，如发动机、变速器、传动装置等；物流仓储主要负责运输和储存零部件；设计研发主要负责重型汽车整体及主要零部件的设计与研发；整车厂作为重型汽车供应链上的核心环节，整车厂主要负责对零部件和原材料进行装配；经销商作为重型汽车供应链最后的环节，负责车辆的销售等。
A公司位于S市，作为一家重型汽车生产企业，拥有众多上游供应商。A公司致力于研发、制造和营销各类重型汽车、特殊车辆、专业车及发电机、变速器箱、车桥等总成及其相关零配件，拥有多个知名商用汽车品牌，是国内外重型汽车领域最具竞争力的公司之一，拥有完善的传动结构和动力覆盖范围。A公司目前面临着许多质量问题，根据相关投诉主要集中在于供应商制造的防护装置厚度不足，导致部分车辆被召回；牵引车大梁出现断裂，曲轴质量不佳；刹车盘出现裂痕；牵引车中桥和后桥不一致等。同时A公司对供应链上的供应商、设计研发及物流仓储的监管力度弱，对二级供应商甚至三级供应商的管控力度更差。A公司对原材料和零部件从生产制造到组装成整车的质量管控需要加强。本文利用区块链技术防篡改、可追溯等特点，解决目前A公司供应链环境下重型汽车质量管控出现的痛点问题。
1.2国内外研究现状
1.2.1质量管控与区块链相关研究
自有商品生产以来，就开始对商品的质量进行监管。随着企业生产经营模式的转变，质量监管经历多次变革，质量监管也已经由只有质量监管部门承担到如今质量监管已经突破了单个企业的范畴，由群体进行质量管理，被称为“质量链管理”[1]。在目前的市场环境中，产品在市场中的竞争不仅仅局限在价格和市场份额的竞争，产品质量在竞争中往往是决定性的因素[2]。目前质量监管方式和方法多种多样，如通过区块链技术对商品进行追溯以达到对商品质量监管的目的，徐继平和韩佳琪等(2022)基于区块链技术对粮油的质量进行溯源管控，解决目前粮油存在的安全质量问题[3]。对于汽车行业的质量管控，如将RFID应用于汽车质量管理，实现质量监控过程和质量监控方案的优化。张世宇(2014)在对现有的质量控制与管理的理论进行总结与综述[4]的基础上，开展了汽车零部件不良品质量监控方案的优化设计。汪杰(2016)在找出供应商质量管控中存在的问题基础上，实现了对质量管控过程的优化[5]。
区块链技术因其可追溯、安全和不可篡改等特点，已成为溯源和质量管控的有效解决方案，许多学者进行了大量基于区块链的溯源管控的研究和应用。目前，区块链溯源管控主要应用于四个领域：一是产品质量管控，将关键数据上链，确保数据的真实性和公开性；二是IP确权，减少版权纠纷；三是供应链溯源，对商品质量进行有效控制；四是数字凭证，提供可靠的信息，以便更好地管理和控制商品流通过程中的各种活动，解决唯一性、不可篡改行和有序性。
第2章相关理论与技术
2.1区块链理论基础
2.1.1区块链原理
区块链是一个去中心化的数据库系统，它使用密码算法、哈希算法、P2P通信方法和共识机制等技术实现数据的安全性和可信度。狭义上讲，区块链是一个按时间序列连接的数字架构，它使用非对称加密算法来保证数据的不可篡改性，而广义上讲，区块链则是使用链型储存架构来验证和存储数据，并使用共识方法来产生和修改信息，以确保数据的安全性和可信度。使用非对称加密算法和智能合约方法，区块链可以有效地保护数据安全，并且可以构建一个分布式基础架构和计算方法。比特币系统是区块链技术发展的最初代表，它将P2P方法、分布式存储和共识机制等技术结合起来，形成了一个多方参与、共同发展的分布式共享系统，其核心内容就是建立信任机制，以及实现分布式存储，进而实现信息的安全性和可靠性。区块链技术发展已经从单纯的虚拟货币转变为一个生产方式[26]。
（1）区块链概念
①交易：是指在区块链上的一次操作，包括两个账户之间的转账、添加一次记录、对账本的更新，这些操作都可被叫做交易。每次交易都会生成一个区块，经过区块链所有节点共识后方可生效。
②区块：用来记录一段时间发生的交易。区块包含了区块头和区块体，区块头中包括区块高度、时间戳、Hash值、上一区块的Hash值和一个随机数，其中区块通过区块头中的Hash值和区块高度来进行标识。区块体用来存储实际数据。
③链：链是一种由一系列区块按照时间顺序连接而成的数据记录，它可以捕捉和记录当前区块的位置变动。利用哈希算法，可以产生一组Hash值，并将其存储在当前区块的区块头中，以便与上一次区块进行比对。如图2-1所示为区块链结构图：
2.2超级账本
2.2.1超级账本基本概念
Linux基金会于2015年推出了超级账本，旨在将区块链技术普及到各行各业，它是第一个可以使用标准编程语言编写应用功能的区块链开发系统，其中的组件可以满足开发者的需求，实现数据溯源、保护隐私等功能。目前Hyperledger发展迅速，作为一项全球合作的项目，其涉及的领域包括银行、供应链、金融、物联网等。联盟成员包括IBM、Linux基金会等为Hyperledger开发和应用做出贡献的组织，其目标是建立一个强大的、业务驱动的区块链架构。
Hyperledger Fabric作为一个区块链框架，具有模块化的特点及优势，Hyperledger Fabric本身由大量的组件构成，可以做到各种功能的即插即用，实现功能与组件的随意搭配。Hyperledger Fabric拥有一个特殊的函数，它可以认证参与者的身份，以确保他们在进入区块链时能够安全地进行贸易。这使得构建区块链时不需要重新编译相关函数，只需插入该模块即可，因此，HyperledgerFabric与以太坊不同，它不要求匿名矿工进行贸易认证，也不要求相关货币进行鼓励措施，而且它也不要求昂贵的挖矿计算来进行贸易，这大大提高了区块链的安全性和可靠性。Hyperledger Fabric可以大大缩短延迟，并且支持智能协议，也就是链码，它可以根据协议来进行系统的应用程序逻辑，这与以太坊有着相似之处[29]。
Fabric基本的工作流程是：首先客户端通过SDK发提案，背书节点根据背书策略进行背书；背书节点在进行模拟执行事务，通过返回结果来检测背书策略是否合法；然后客户端将写集交由orderer节点进行排序；最后orderer节点对写集进行验证、排序后生成区块，再将区块交由所有peer节点，让他们更新账本数据。Fabric工作流程中所设计到的重要角色如下描述。
第3章 供应链环境下A公司重型汽车质量管控分析 ....................... 26
3.1 A公司供应链环境下质量管控流程分析 ...................................... 26
3.2 A公司供应链上关键质量分析 .................................... 27
第4章 供应链环境下A公司重型汽车质量区块链系统设计 ........... 36
4.1 基于区块链的重型汽车质量管控流程设计 .................... 36
4.2 质量管控区块链系统框架设计 ........................... 38
第5章 供应链环境下A公司重型汽车质量区块链系统实现 ........... 52
5.1 重型汽车质量区块链环境部署 ................................ 52
5.1.1 网络运行环境部署 .................................. 52
5.1.2 Fabric 平台安装及部署 ................................. 54
第5章供应链环境下A公司重型汽车质量区块链系统实现
5.1重型汽车质量区块链环境部署
搭建基于Hyperledger Fabric平台的区块链网络需要orderer节点、CA节点、peer节点等多个节点组成，受到搭建环境的限制，无法利用多台服务器实现多分布式网络，所以本区块链在docker容器中搭建，通过docker-compose来调用各类节点，在本系统中每个组织代表着一个客户端节点，每个组织中含有一个peer节点，通过一个orderer进行排序。
5.1.1网络运行环境部署
本系统搭建在Ubuntu20.04操作系统中，利用学校GPU资源搭建Ubuntu操作系统，并安装系统所依赖的功能和组件
（1）前期功能安装
①安装Vim，Vim是适用于Linux系统的文本编辑器。②安装Git，Git是一款开放的分布式版本系统，它可以有效地负责管理各种项目的版本，并且可以提供快速、高效的服务。③安装Wget，Wget是一款强大的下载工具，它支援多种方式，包括HTTP、HTTPS和FTP，能够通过HTTP代理来实现文档的下载。④安装CURL，CURL是一种强大的传输开发工具，它能够通过URL语言在命令行下完成文件的传输，无论是通过http、ftp还是其他网络连接，都能够轻松地完成文件的上传。
第6章总结与展望
6.1研究结论
本文利用区块链技术与供应链环境下重型汽车质量管控相结合，构建一套供应链环境下重型汽车质量区块链系统。通过分析供应链环境下A公司重型汽车质量管控现状，结合A公司在质量管控中的痛点问题，实现了供应链环境下A公司关键质量信息的上链存储及查询等功能。
在分析了区块链在汽车追溯与管控领域的应用状况后，设计了一种将区块链技术应用于重型汽车领域的质量管控方案，在经过深入分析与设计后，开发了供应链环境下A公司重型汽车质量区块链系统。该系统运用目前应用前景广泛的Hyperledger Fabric作为底层平台，通过模块化的开发工具实现系统的相应功能。质量区块链系统开发完成后，对供应链上关键质量信息进行上链与查询等相关测试，测试结果表明系统运转良好，能够实现预期相关功能，有效对供应链环境下A公司重型汽车质量进行管控，同时解决了重型汽车供应链上的信息孤岛问题。通过此系统可以降低质量管控成本，提高质量管控效率，解决目前质量门只质检不记录的问题，提高质量问题的可追溯性，降低重型汽车质量问题的出现概率，可以解决A公司目前的质量管控痛点问题。
参考文献（略）