Scalability of Blockchain-based Supply Chain Management Systems

Abstract

Det er en økende interesse for bærekraftighet og bærekraftig utvikling. FN har kom- met med en rekke mål for bærekraftig utvikling for verdenssamfunnet for å kunne motvirke den voksende klimakrisen. Ett av FNs mål omhandler behovet for teknol- ogiske nyvinninger, for å forbedre og endre industrier og tjenester av alle slag. Blockchain er en forholdsvis ny teknologi, med potensiale for å drastisk en- dre industrier. Blant de mulige bruksområdene finner vi systemer for håndtering av forsyningskjeder. Forsyningskjeder er en essensiell del av nær sagt alle indus- trier, og kan involvere kommunikasjon mellom alle verdensdeler. Det er imidlertid visse problemer med konvensjonelle forsyningskjeder. Ved å bruke blockchainte- knologi til å forbedre systemer for håndtering av forsyningskjeder kan man poten- sielt forbedre dagens standard. For å lære mer om følgene av å bruke blockchain- teknologi i forbindelse med systemer for håndtering av forsyningskjeder foreslår vi de følgende forskningsspørsmålene: • Hvordan kommer et blockchainbasert system for håndtering av forsyningskjeder til å yte på ulike skalaer? • Hvor gjennomførbart er det å bruke blockchainbaserte system for håndtering av forsyningskjeder i bærekraftige industrier? For å besvare forskningsspørsmålene våre lagde vi en simulering av en forsyn- ingskjede, basert på den åpne kildekoden til prosjektet Hyperledger Fabric. Vi gjen- nomførte 60 ulike tester med simuleringen, som vi brukte til å samle data om sys- temets ytelse. Disse dataene ble så satt i kontekst og analysert. Vi fant at tiden som trengs for å registrere en transaksjon øker med så mye som 50% etter hvert som systemet vokser. Antallet noder i systemet later ikke til å påvirke ytelsen nevneverdig. Med et høyere antall produkter virker det imidlertid som at systemet blir tregere. Resultat viser at vårt blockchainbaserte system for håndtering av forsyningskjeder later til å skalere godt. Bedre simuleringer og videre testing er imidlertid nødvendig for å undersøke flere bruksområder i mer detalj.

Sustainability and sustainable development are topics of growing public interest. The UN have proposed several goals for sustainable development for the global society, in order to face the growing climate crisis. Among the goals from the UN is a call for technological innovation, in order to improve and disrupt industries and services on all levels. Blockchain is a fairly novel technology, which offers possibilities of radically changing industries. Among the possible use cases of the blockchain technology, is that of supply chain management systems. Supply chains are an essential part of nearly every industry, and involves parties all around the globe. However, there are several weaknesses with current supply chains. Utilizing blockchain technology to improve supply chain management systems, offers a possibility improve upon current practices. To learn more about the implications of using blockchain tech- nology for supply chain management systems, we propose the following research questions: • How will a blockchain-based supply chain management system perform on different scales? • How viable is a blockchain-based supply chain management systems for use in sustainable industries? In order to answer our research questions, we created a simulated supply chain based on the open source project Hyperledger Fabric. Using the simulation, we performed 60 tests with varying configurations, from which we gathered data on the performance of the system. The data was then contextualized and analyzed. We found that as the system grows, the time needed to submit transactions to the blockchain increases by up to 50% at the largest scale tested. The total time per transaction is still low, but more research should be done to see if the increase persists when the system grows even larger. The size of the ledger grows at a constant rate to the number of transactions. The number of nodes in the network does not appear to affect the performance. However, with higher numbers of products, there appears to be a slowdown in the system. In conclusion, our blockchain-based supply chain management system appears to scale well. However, improved simulations and further testing are necessary in order to investigate more use cases in more detail.