运用区块链技术的再制造汽车零部件溯源系统设计

陆一可 祝锡永

摘  要：由于目前汽车零部件再制造行业发展仍处于起步状态，对于其供应链的监管还处于不完善的状态，为了使政府政策以及满足消费者需求，文章将设计一个针对再制造汽车零部件供应链运用区块链技术的溯源系统，并设计了溯源系统总体功能模块和流程，搭建了区块链架构。方案实施将会带来一些正面效益，但也面临较多困难，有待政府和企业共同协作推进系统建设和行业发展。

关键词：再制造；汽车零部件；区块链；溯源

中图分类号：F273    文献标志码：A

DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2024.13.009

Abstract： As the development of auto parts remanufacturing industry is still in the initial stage， the supervision of its supply chain is still in an imperfect state. In order to correspond to the government policy and meet the demand of consumers， the paper will introduce blockchain technology to design a traceability system for the supply chain of remanufactured auto parts. In this paper， the overall functional module of the traceability system is designed and the blockchain architecture is built. The implementation of the program will bring some positive benefits， but it also faces more difficulties， and the government and enterprises need to work together to promote the system construction and industry development.

Key words： remanufacturing; auto parts; blockchain; trace to the source

0  引  言

汽车作为当前社会运用最为广泛，存在体量巨大的交通工具，不仅有着广阔的消费市场，也带动了汽车零部件市场的发展和扩张。而伴随着汽车这一交通工具存在历史的增长，不可避免的会有越来越多的老旧车辆面临报废、维修的局面。针对此类现象，为了早日实现碳达峰碳中和目标，汽车零部件的回收和再制造也逐步进入主流市场，而其供应链目前仍存在许多问题亟待完善，如：缺乏系统监管、尚未建立完整的供应链体系、造假问题频发等。由于科技发展和消费者需求的变化，完善汽车零部件再制造的供应链系统，建立汽车零部件再制造的溯源体系，并在其中运用区块链技术，可以在大幅度提高汽车零部件再制造供应链效率，以满足消费者需求。

1  现状分析

1.1  行业发展现状和存在问题

伴随着我国经济的发展和汽车市场的繁荣，汽车后市场也相应发展扩大。汽车后市场所涵盖的范围广大，包括汽车美容装潢、汽车修理、汽车报废以及汽车零部件再制造等产业。不同细分产业发展情况不尽相同，当前汽车装潢和汽车修理厂遍地开花，而汽车报废和汽车零部件再制造行业却仍处于起步阶段。汽车零部件再制造即对功能性损坏或技术性淘汰等原因不再使用的旧机动车零部件，进行专业化修复或升级改造，使其性能特征和安全环保性能不低于原型新品的过程。不可否认的是，随着环保观念改变和碳排放要求的提升以及消费者的需求转变，在这一行业领域，具有许多尚未开发的潜力和机遇。与此同时，国家对汽车零部件再制造这一产业的关注度已经有大幅度提升，2022年8月，国务院发布了《汽车零部件再制造规范管理暂行办法》，规范汽车零部件再制造行为和市场秩序，保障再制造产品质量，推动再制造产业规范化发展。

而在此基础上，汽车零部件再制造产业化、集聚化、市场化的发展速度仍处于一个迟滞的状态。其原因很大程度在于传统汽车报废和汽车零部件以及汽车维修产业存在面对普通消费者的信息壁垒，消费者对于该行业的产品质量几乎很难界定，从而导致消费者对于目前相对而言较新的再制造汽车零部件市场没有消费信心，也就造成了该行业的需求量低下。需求量低下自然无法吸引大量资本和资源进入该产业，那么汽车零部件再制造产业的发展也就相对的无法推进。

因此，大力发展汽车零部件再制造产业的溯源系统，为汽车再制造零部件供应链上的各环节增强其公信力，既是顺应环保形势，也是改变消费者对于该市场看法的一项强有力的举措。

1.2  研究现状

1.2.1  汽车领域供应链

基于汽车供应链的高价值和对于汽车零部件产品和高精密度要求，该供应链的模式基本已趋向稳定，而现在国内外对于这一领域多是研究该供应链系统或体系提高工作效率和降低成本，如林云[1]针对汽车物流服务供应链（Logistics Service Supply Chain， LSSC）体系构建与应用进行研究。赵振亚、蔺文刚[2]对汽车零件生产物流仿真系统设计，运用新技术对传统供应链进行产业升级。李伟[3]基于5G通信技术和敏捷供应链讨论汽车供应链敏捷化策略。

1.2.2  再制造汽车零部件

我国汽车零部件再制造产业目前仍处于起步阶段，基于该行业现状，多数研究都是对于该行业提出发展的方向性建议和展望，为使报废汽车自回收至再制造达到规模化、市场化、产业集聚化。王岩等[4]阐述了发达国家对报废汽车的管理模式与我国政府相关法规政策走向，分析了发展再制造产业面临的问题，以及产业化发展方向快速推进的动因和机遇。王瑞英[5]对当前汽车零部件企业再制造体系管理过程中存在的问题进行了简要的分析，并做出了一些展望以期对企业作一些指导意见。

1.2.3  区块链应用

区块链是由一系列网络节点构建的一种分布式账本，本身具有不可篡改性、去中心化、去信任化、密码算法安全性和不可否认性等安全属性[6]。在诸如农业、畜牧业等领域利用区块链特性的溯源研究应用已十分广泛。目前，已有不少研究针对各产品或产业的溯源需求，结合区块链相关技术，设计一个基于区块链的具备溯源功能的供应链系统[7]。

2  系统设计和实现功能

2.1  供应链模型

汽车零部件再制造产业与传统汽车零部件制造产业在结构上有相似之处，在供应链的流动顺序上也几乎相同，不同之处在于汽车零部件再制造供应链需要从废旧汽车报废回收这一环节开始，原材料供应商也不再仅仅只有传统的钢铁、橡胶原料等供应商，而是能够提供合格的可供再制造的旧汽车零部件的原材料商。完整的汽车零部件再制造供应链模型如图1所示。

2.2  系统功能设计

为实现能够搭建一个具有公信力的汽车零部件再制造信息溯源系统，首先需明确该系统的用户需求，根据需求设计功能模块。因此，通过对目前市场上的部分具有代表性的汽车修理厂、废旧零件回收商、再制造生产厂商、消费者等进行调研，确定了该系统主要业务流程，根据业务环节和生产进程分为原材料供应商（即废旧零件回收商）、生产商（即再制造生产厂商）、经销商、检测机构、消费者共五个使用角色；注册核验、回收处理、生产制造、检测鉴定、检修销售、查询售后六个功能模块；根据实际使用的需求，用户角色会在相应的节点调用适合的功能模块。系统功能流程示意图如图2所示。

2.2.1  注册核验

在注册核验这一模块中，用户根据自身实际情况选择自己的角色进行注册信息登记，系统信息管理员进行资格验证，验证通过后，用户即可登录角色相对应功能的系统页面进行功能使用。

2.2.2  回收处理

回收处理模块主要包含了对报废汽车的整体回收、废旧零件回收、回收商零件粗处理、粗处理零件的二次出售等需求的功能服务支持。同时系统会对各个环节有必要的各项数据进行收集，这些数据都将上传到云端，各个角色可以对其本身上传的数据进行增加或修改或删除，所有修改记录都会留存在系统后台数据中。

2.2.3  生产制造

生产制造模块主要供再制造生产商操作使用。再制造生产商向原材料供应商采购废旧零部件，验收入库。随后通过系统下达生产计划，系统可根据生产车间和生产线空闲情况分配生产设备资料，并传输各个零部件生产的具体信息数据，如生产开始时间、生产线、操作员工编码、生产完成时间、产成品唯一编码等。在生产完成后，产成品暂时存放在待检测仓库中，等待检测机构统一检测鉴定。这些数据信息也支持增加或修改及删除，会在系统后台保留所有修改记录。

2.2.4  检测鉴定

检测鉴定会在回收处理和生产制造两个环节提供功能服务支持，原材料供应商及再制造生产商可以通过系统发送待检测需求，可以自行选择或是直接听由分配系统中的检测机构。但仅有检测机构可以在该模块中上传检测是否合格的数据信息，包括：二次销售的废旧零件是否符合再制造标准；完成再制造生产加工的产成品零部件是否通过质量检测。该模块不允许检测机构对上传的数据信息进行修改，目的是为了使得检测结果更加可信。

2.2.5  检修销售

当再制造汽车零部件生产完成后将进入到销售阶段，为确保消费者体验，只有经过系统资格核验的经销商会被授权再制造汽配零件的销售、更换和维修。在检修销售这一模块中，经销商可以通过系统提前订购汽配零件，也可以根据消费者的下单情况直接从生产商调货。生产商接到经销商订单后则会发往经销商处。

同时，消费者将使用该功能模块查询到可以提供溯源信息的再制造汽车零部件的渠道，取得经营授权的经销商汽车修理厂，并且直接在系统上下单，选择去修理厂检修或是直接购买所需要的汽配零件到指定的汽修厂更换。经销商作为有资质的汽修厂，将为消费者直接完成汽车零部件的更换或装配，只有在经过授权的经销商处完成零部件装配或更换的产品才可以获得相应的质保。在此模块中，生产商、经销商、消费者将会参与使用，并上传各自的数据信息。

2.2.6  查询售后

查询售后这一功能模块主要是为消费者和经销商提供售后保障，经由系统销售正规产品进行质保，对有质量问题的产品进行维修或召回。面向经销商以及普通消费者用户提供数据查询的入口，以便追溯信息。该模块仅提供数据查询功能，普通用户没有权限对其中的数据信息进行任何改动。

2.3  区块链总体架构

以区块链为底层技术的再制造汽车零部件溯源系统，可以借助区块链技术的不可篡改性、去中心化、密码算法安全性和不可否认性等安全属性，在汽车零部件再制造领域中进行创新应用，实现再制造汽车零部件自回收报废到拆解加工以及检测鉴定的全流程数据共享、信息防伪溯源等。从技术层面上来说，该系统构建路径主要包括几方面内容：厘清供应链上各个角色对于再制造汽车零部件溯源系统的业务需求与功能需求，根据需求规划基于区块链的系统功能模块以及运作模型，并在此基础上设计溯源系统的层次架构及建设方案。

在上一节的系统功能设计中已阐明了系统设计的功能模块及其所满足的需求，在此基础上设计共计五层的区块链架构，包含存储层、服务层、接口层、功能层以及应用层。再制造汽车供应链溯源系统区块链架构示意图如图3所示。

2.3.1  存储层

根据再制造汽车零部件溯源系统的功能设计可知，由于有多个不同的供应链角色参与到这个系统的应用而每一个不同的供应链角色所拥有的权限是各不相同的，联盟链的形式与本次系统的功能设计相对匹配，因此可以选用联盟链进行开发。各个供应链角色可以使用系统，并在系统上进行数据的增加或修改，而这些数据都将被存储在区块链中。

2.3.2  服务层

汽车零部件再制造供应链上的各个角色对于该溯源系统的需求各不相同，为达成这些需求则需要各个角色之间相互配合，因此设立共同目标即：高效可信，协同作业。为保证目标能够顺利完成，通过区块链技术将合作转化成算法，并形成统一的共识机制、签名机制等，封装于服务层内。

运用了机制则能够保证系统的运行规则由区块链的智能合约决定，不能被系统中供应链上的某一角色所任意篡改，从而可以保证每一条数据的真实性与有效性。

2.3.3  接口层

接口层主要嵌入各类应用程序或底层协议，为汽车零部件再制造系统上各供应链角色即节点成员提供人机交互入口。

2.3.4  功能层

主要实现旧汽车零部件回收信息、拆解信息、再制造许可的授予和获取、再制造信息、合格性检验信息、储存信息、销售渠道等信息的记录功能，以及消费者消费下单、产品溯源信息查询等前端功能。而再制造汽车零部件供应链中的角色及其相对应的需求和其所提供的信息数据决定了汽车零部件再制造溯源系统上各相对应节点成员对信息存储与使用的权限。

2.3.5  应用层

主要包含汽车零部件再制造溯源系统上各成员接入该区块链后进行的基础性操作，包含自回收到生产再到检测鉴定各个环节信息数据的录入以及后端系统管理员对于用户角色的授权管理等。记录的信息上传到联盟链中，包含完成各个工序的时间、信息上传者的唯一身份编码等内容，以最大程度地保证信息的真实性和可靠性。

3  系统应用优势

汽车作为我国人民日常出行最为普遍的交通工具，质量保障就是对人民群众的生命财产安全最优的保障。而运用区块链技术到再制造汽车零部件溯源系统就可以大大提升这一保障的可靠性。基于此，该系统的运用存在以下几点优势。

3.1  再制造汽车零部件信息来源清晰

相对于以往传统的汽车零部件制造业，尤其是汽车副厂件的汽车零部件制造产业几乎完全不透明的生产制造状况来说。运用了区块链技术的汽车零部件再制造供应链可以实现几乎从源头到最后零售的全过程信息化，关键步骤上链，随时查询验证，对于普通消费者而言，大幅度提升了消费体验和效率。

3.2  提升信息数据可信度、保障产品质量

运用基于区块链的汽车零部件再制造溯源系统，并使用物联网、RFID等技术，可以实现监督监控供应链链上各角色的回收、鉴定、生产制造等环节的具体情况，并详细记录其物流、信息流、资金流等信息，从而尽可能杜绝再制造汽车零部件供应链上各角色的作假可能性，提升信息数据的可信度，进而保障再制造汽车零部件质量安全的可靠性。

3.3  供应链运转效率提升成本降低

通过采用基于区块链的汽车零部件再制造溯源系统，将许多以往传统的企业间的采购、议价等耗时耗成本的运作环节依托溯源系统，直接在系统上进行，可以减去不少线下传统采购的成本，同时又能够获得系统提供的区块链技术所带来的保密性保证，而系统同时可以满足一对一、多对一、多对多等各种形式的各个供应链角色之间的相互沟通和配合，也就相应的在时间、空间等各方面大幅提升了效率。

4  总结与展望

再制造汽车零部件供应链的发展还处于起步阶段，且汽车零部件确实是一类切实关系到人民群众出行的人身财产安全的产品。因此，引进基于区块链的汽车零部件再制造溯源系统对于提升再制造汽车零部件的安全性和可靠性确实是大有可为的，有助于实现再制造汽车零部件来源、生产制造流程、检测鉴定许可等信息可查询；消费者消费产品质量有质保、产品问题可追究等目标。

但目前为止，在汽车零部件再制造领域相应的政府监管、行业标准并不是很明晰，区块链技术在汽车零部件再制造供应链方面的应用仍处于起步阶段。为使得汽车零部件再制造领域快速发展，达到产业规模化、集聚化、效益化，首先，政府应当进一步加快制定针对该领域的各项相应技术标准和法律法规，以促进汽车零部件再制造领域规范化、标准化发展；同时，行业内部也应当加快进行自我制定相应的产品质量的统一标准。两者相互配合，加大激励强度，鼓励与扶持再制造汽车零部件供应链中各个企业运用区块链技术发展自身业务，实现再制造汽车零部件供应链的持续优化。

参考文献：

[1] 林云. 汽车物流服务供应链体系构建与应用研究[D]. 重庆：重庆大学，2011.

[2] 赵振亚，蔺文刚. 物流视域下的汽车零件生产物流仿真系统设计[J]. 科学技术创新，2022（7）：1-4.

[3] 李伟. 5G环境下汽车零件敏捷供应策略研究[D]. 北京：北京邮电大学，2020.

[4] 王岩，杨洪芳，李宝生，等. 报废汽车再制造产业化发展浅析[J]. 再生资源与循环经济，2010（9）：32-35.

[5] 王瑞英. 汽车零部件再制造的发展与展望[J]. 时代汽车，2020（15）：144-145.

[6] 王利朋，关志，李青山，等. 区块链数据安全服务综述[J]. 软件学报，2023，34（1）：1-32.

[7] 吕福如. 基于区块链的物流信息溯源系统[D]. 南京：南京邮电大学，2021.