Otomotiv yedek parça tedarik zincirinde orijinallik denetlemesi ve yeniden kullanım/geri dönüşüm süreçleri için blok zincir tabanlı takip sistemi
Blockchain-based tracking system for originality verification and recycling processes in the automotive spare parts supply chain
Yazar: TUĞBA BEKMAN
Danışman: PROF. DR. ENVER ÖZDEMİR
İstanbul Teknik Üniversitesi / Bilişim Enstitüsü / Bilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı / Bilgi Güvenliği Mühendisliği ve Kriptografi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control ; Bilim ve Teknoloji = Science and Technology

Özet:
Otomotiv satış sonrası pazarı, gelişen teknolojiler ve değişen tüketici alışkanlıklarıyla birlikte dönüşüm geçirmektedir.Günümüzde son müşteri ve servisler zamandan ve mekandan bağımsız bir şekilde, daha uygun fiyat teklifleri sunan e-ticaret platformları üzerinden yedek parça satın almayı tercih etmektedirler. Kalpazanlar için herhangi bir güvenlik önlemi olmayan bu platformlar üzerinden sahte yedek parça satışının yapılması hem müşteriler hem de üreticiler açısından olumsuz etkilere sahiptir. Kalite standartlarının altında üretilen bu taklit parçalar hem kullanıcının üreticiye olan güvenini sarsmakta hem de araçların performans ve güvenliğini tehlikeye sokmaktadır. Bu nedenle OEM'lerin e-ticaret yoluyla satın alınan ürünlerin doğrudan müşteri tarafından doğrulanmasını sağlayacak bir uygulama geliştirmesi gerekmektedir. Otomotiv satış sonarası pazarını etkileyen başka bir sorun ise hammadde yetersizliğidir. Sınırlı hammadde kaynakları, yedek parça üretimini ve tedarik zincirini olumsuz yönde etkileyerek müşterilere ulaşmayı ve talepleri karşılamayı zorlaştırmaktadır. Talepleri karşılamak ve hammadde kaynaklarını sürdürülebilir bir şekilde kullanabilmek amacıyla çıkma parçaların ve kullanım ömrünü tamamlamış yedek parçaların geri dönüşüm süreçleri OEM'ler tarafından takip edilmeli ve kontrol altına alınmalıdır.
RFID (Radyo Frekansı Tanımlama), QR kod ve NFC (Yakın Alan İletişimi) etiketleri, otomotiv satış sonrası pazarında tedarik zinciri yönetimi, envanter takibi ve ürün izlenebilirliği gibi alanlarda kullanılmaktadır. RFID etiketleri, her bir parçaya benzersiz bir tanımlayıcı atayarak, tedarik zinciri süreçlerinde doğruluk ve izlenebilirlik sağlar. Bu, otomotiv yedek parça takibi, stok yönetimi ve üretim süreçlerini optimize etmeye olanak tanır. QR kodlar, ürünlerin etiketlenmesi ve tüketicilere hızlı bilgi erişimi sağlama konusunda etkili bir çözümdür. Otomotiv parçaları üzerine yerleştirilen QR kodlar, bakım kılavuzlarından ürün özelliklerine kadar geniş bir yelpazedeki bilgilere anında erişimi mümkün kılar. NFC etiketleri ise temasla çalışarak, özellikle mobil cihazlar üzerinden ürün doğrulama ve bilgi alımını kolaylaştırır. Ancak, bu teknolojik etiketler tek başlarına sahteciliğe karşı yeterli koruma sağlamazlar. QR kodlar, basit bir optik tarayıcı ile kolayca kopyalanabilir ve değiştirilebilir. RFID etiketleri, sinyal yakalama yöntemleri kullanılarak izlenebilir ve kopyalanabilir. NFC etiketleri de fiziksel temas gerektirmelerine rağmen, akıllı cihazlar üzerinden yapılan saldırılara karşı savunmasız kalabilirler. Dolayısıyla, sahteciliğe karşı daha güçlü bir koruma sağlamak için bu teknolojik etiketlerin yanı sıra daha ileri düzey güvenlik önlemleri ve blok zincir gibi entegre çözümler gereklidir. Bu ek önlemler, sahteciliğe karşı daha güçlü bir savunma mekanizması oluşturabilir ve otomotiv endüstrisinde ürün güvenliğini artırabilir.
Blok zincir teknolojisi, dağıtık ve merkezi olmayan bir yapıya sahip olması sebebiyle tedarik zincirindeki paydaşlar arasında herhangi bir otorite olmadan güvenin tahsis edilmesini sağlar ve sahte ürün tespiti ve ürün yaşam döngüsünün takip ve izlenmesi amacıyla kullanılır. Blok zincirin kriptografik güvenlik özellikleri, her bir bloğun önceki bloğa referans vermesini sağlayarak birleşik bir veri bütünlüğü oluşturur. Dağıtık defter özelliği, tüm katılımcılara eşit erişim imkanı tanırken, akıllı kontratlar ise belirli şartların karşılandığı durumlarda otomatik işlemleri başlatarak programlanabilir sözleşmelerin uygulanmasını sağlar. Bu sayede, ürünlerin her bir aşaması, blok zincir üzerinde şeffaf ve izlenebilir bir şekilde kaydedilir. Bu özellikler, ürünlerin geçmişini ve mevcut durumunu takip etmeyi, sahte ürünleri tanımlamayı ve geri dönüşüm süreçlerini yönetmeyi mümkün kılar.
Bu çalışmada önerilen çözümde izinli bir blok zincir olan Hyperledger Fabric platformunun kullanımı tercih edilmiştir. Hyperledger Fabric modüler ve esnek mimarisi ile farklı tedarik zinciri senaryolarına göre özelleştirilebilir çözümler sunmaya olanak tanır. Chaincode olarak adlandırılan akıllı sözleşmelerin kullanımı ile tedarik zincirindeki paydaşlar için güvenilir bir işem ortamı oluşturarak, işlemlerin otomatik olarak zincire yazılmasına olanak tanır. Ayrıca ürünlere token aracılıpıyla dijital bir kimlik ataması yapılarak, fiziksel dünyadaki token-ürün etkilerşimi nfc-etiketler ile sağlanmış olur. NFC-etiket ve tokenların birlikte kullanımı, fiziksel ürünlerin dijital olarak güvenli bir şekilde takip edilmesini ve bu süreçteki her adımın blockchain tabanlı bir defter üzerine kaydedilmesine olanak sağlar. Bu sayede, sahte ürünlere karşı zincir korunmuş olur ve tedarik zinciri boyunca ürün güvenli bir şekilde izlenebilir.
Bu çözüm önerisinin gerçek hayatta uygulanabilmesi için tedarikçi, OEM, servis ve geri dönüşüm fabrikalarının tek bir paydada buluşup, süreçlerini ve mevcut altyapılarını blok zincir sistemine ve NFC-etiketlerin kullanımına uygun hale getirmesi gerekmektedir.

Abstract:
The automotive aftermarket is currently undergoing a profound transformation, primarily influenced by the integration of advanced technologies and the evolving preferences of consumers. In the contemporary era, end consumers and workshops are increasingly inclined to opt for the convenience offered by e-commerce platforms when purchasing spare parts. These platforms not only provide cost-effective solutions but also eliminate the constraints of time and location. However, the absence of robust security measures on these platforms poses a serious threat, allowing counterfeit spare parts to infiltrate the market, causing detrimental effects for both consumers and manufacturers. Counterfeit components, produced below the required quality standards, not only shake the confidence of users in the authenticity of products but also jeopardize the overall performance and safety of vehicles. To combat this challenge, it is imperative for Original Equipment Manufacturers (OEMs) to develop applications that empower customers to directly verify the authenticity of products acquired through e-commerce channels. This proactive approach is crucial for fostering and reinforcing consumer trust while curbing the proliferation of counterfeit products in the market.
Counterfeit components, produced below stipulated quality standards, pose not only a serious threat to consumer safety but also undermine the overall performance and reliability of vehicles. This multifaceted challenge necessitates a proactive response from Original Equipment Manufacturers (OEMs), urging them to develop sophisticated applications that empower consumers to directly verify the authenticity of products acquired through e-commerce channels. This not only reinforces consumer trust but also serves as a crucial deterrent against the proliferation of counterfeit products in the burgeoning online automotive spare parts market, thereby safeguarding both consumers and manufacturers against potential hazards and legal ramifications.
As the preference for online purchasing grows, the susceptibility to counterfeit spare parts becomes more pronounced. The digital landscape provides a fertile ground for illicit actors to introduce substandard components into the market. The ease of creating seemingly authentic online storefronts and the anonymity provided by the internet contribute to the challenge of identifying and curbing counterfeiters. Therefore, the need for stringent security measures, authentication protocols, and robust verification systems is paramount to ensuring the integrity of the automotive supply chain, particularly in the realm of e-commerce.
Simultaneously, the automotive aftermarket grapples with the intricate and systemic issue of raw material scarcity. The limited availability of resources extends beyond mere disruptions in spare part production; it has far-reaching implications, hindering manufacturers' ability to meet the burgeoning demands of the market. In response to this multifaceted challenge, OEMs must adopt a comprehensive and sustainable approach. This involves not only actively monitoring and controlling the reusing of spare parts but also implementing robust recycling programs for end-of-life components.
These recycling initiatives serve a dual purpose – addressing raw material scarcity and contributing to a more sustainable and environmentally responsible automotive industry. By embracing circular economy principles, OEMs can significantly reduce their ecological footprint, ushering in an era where responsible consumption and production practices take center stage. Initiatives such as extended producer responsibility (EPR) can further enhance the recycling ecosystem, ensuring that products are efficiently managed throughout their entire lifecycle.
In the pursuit of enhanced traceability within the automotive aftermarket, various technological solutions have emerged as integral components. Technologies like RFID (Radio-Frequency Identification), QR codes, and NFC (Near Field Communication) tags play pivotal roles in optimizing supply chain processes. RFID tags, by assigning unique identifiers to each component, ensure accuracy and traceability. This not only streamlines spare part tracking but also enhances inventory management and production processes, ensuring a seamless flow of components through the supply chain.
Similarly, QR codes serve as effective labeling solutions, providing consumers with rapid access to a plethora of information, from maintenance guides to detailed product specifications. Meanwhile, NFC tags, leveraging contact-based methods, streamline product authentication and information retrieval, especially through mobile devices. However, despite their technological advancements, these tags are not impervious to the ever-evolving threat of counterfeiting.
QR codes, susceptible to optical scanner-based replication, lack the robustness required to thwart sophisticated counterfeiters. Similarly, RFID tags, while effective, can be traced and duplicated through signal-capturing methods. Even NFC tags, though requiring physical contact, can be vulnerable to attacks initiated through smart devices. To establish a comprehensive defense against counterfeiting, it is imperative to augment these technological tags with advanced security measures and integrated solutions, such as blockchain technology.
Blockchain technology, distinguished by its decentralized structure, emerges as a powerful tool in addressing the multifaceted challenges of trust allocation and counterfeit product detection within the automotive supply chain. The decentralized nature of blockchain enables trust without the need for a central governing entity. The cryptographic security features intrinsic to blockchain, including referencing each block to the preceding block, ensure unified data integrity across the entire chain.
Moreover, the distributed ledger feature of blockchain further democratizes access, granting equal participation rights to all stakeholders involved in the automotive supply chain. Smart contracts, another hallmark of blockchain technology, automatically initiate transactions when predefined conditions are met, facilitating the execution of programmable contracts. This transparency and traceability offered by blockchain enable the recording of each stage of a product's lifecycle in a secure and verifiable manner.
From the manufacturing phase to distribution and eventual recycling, blockchain provides an immutable and transparent ledger, offering detailed insights into the history and current status of products. This capability proves invaluable in tracking and managing products, identifying counterfeit items, and overseeing recycling processes, thus addressing multiple challenges simultaneously.
In proposing a tangible solution, this study strongly advocates for the use of the permissioned blockchain platform, Hyperledger Fabric. The choice is rooted in Hyperledger Fabric's modular and flexible architecture, allowing for the customization of solutions tailored to diverse supply chain scenarios. This adaptability ensures that the implementation can cater to the unique needs and complexities of the automotive aftermarket.
The implementation of smart contracts, referred to as Chaincode in Hyperledger Fabric, stands out as a key element in creating a reliable processing environment for supply chain stakeholders. This facilitates the automatic recording of transactions onto the blockchain, ensuring an efficient and trustworthy system. Additionally, the assignment of digital identities to products through tokenization adds another layer of security.
In this proposed solution, products receive a digital identity through tokenization, and the interaction between physical tokens and products is facilitated through NFC tags. This combined utilization of NFC tags and tokens establishes a secure digital tracking system for physical products. Each step in the product's journey, from production to recycling, is recorded on a blockchain-based ledger, providing an unassailable defense against counterfeit products and ensuring secure traceability throughout the supply chain.
However, for this solution to materialize in real-world applications, a collaborative effort is indispensable. It requires suppliers, OEMs, workshops, and recycling factories to converge under a unified agenda. These stakeholders must not only adapt their processes but also overhaul their current infrastructures to seamlessly integrate with blockchain systems and the utilization of NFC tags.
This collaborative approach is not just a prerequisite for the successful implementation of the proposed solution; it signifies a paradigm shift toward a more secure, transparent, and sustainable automotive aftermarket. By aligning their efforts, stakeholders can collectively address the multifaceted challenges posed by counterfeit products, raw material scarcity, and the imperative need for sustainable practices.
In essence, the proposed solution not only navigates the automotive aftermarket toward a secure and sustainable future but also safeguards consumer trust and fortifies the industry's resilience amid the ever-evolving challenges it faces. It sets the stage for an industry that embraces innovation, prioritizes consumer well-being, and adheres to environmental responsibility, fostering a future where the automotive aftermarket thrives as a beacon of technological advancement and sustainable practices. The journey towards this transformative future requires a steadfast commitment to collaboration, innovation, and the shared goal of ensuring a resilient, responsible, and thriving automotive aftermarket ecosystem.