On providing a Blockchain-based reverse supply chain traceability of agrochemicals [Sobre o fornecimento de rastreabilidade da cadeia de suprimentos reversa de agroquímicos com base em Blockchain]

Agrochemicals are often used to produce higher crop production rates; however, malicious misuse could cause environmental damage and health problems for both consumers and farmers. Furthermore, despite the increased control of agrochemicals through a regulated reverse supply chain, these products are also vulnerable to theft due to their high financial value. Today, no initiatives in the literature securely approach the problem of tracing agrochemicals along with the stakeholders, joining actions done by manufacturers, farmers, government, and return centers. This article presents the design, architecture, and prototype evaluation of a Blockchain based system for pervasive agrochemical traceability within reverse logistics chains (Agrochemicals Pervasive Traceability Model - APTM), keeping up with agrochemicals along their route on the reverse logistic chain. APTM uses Blockchain technology to monitor eventual illegal activities, generating value for producers that operate strictly within the law. Our contributions are: (i) a gamification mechanism for producers that play the APTM rules; (ii) an architecture composed of modules, functionalities, interconnections, and rules to manage the agrochemical flow. APTM comprises five parts: authentication, route control, Blockchain recording, statistics, notification, and gamification. At the prototype level, our solution achieved a rate of 4,6 transactions per second and a monthly operating cost of approximately US$40.00. Experimental results obtained from prototype simulations demonstrated the system’s ability to maintain 4.6 transactions per second (TPS), validate actor permissions, and manage data persistence across Blockchain, in addition to providing an online agrochemical data visualization along the reverse supply chain.

Os agroquímicos são frequentemente usados para produzir maiores taxas de produção agrícola; no entanto, o uso indevido malicioso pode causar danos ambientais e problemas de saúde tanto para os consumidores quanto para os agricultores. Além disso, apesar do maior controle dos agroquímicos por meio de uma cadeia de suprimentos reversa regulamentada, esses produtos também são vulneráveis a roubos devido ao seu alto valor financeiro. Atualmente, nenhuma iniciativa na literatura aborda com segurança o problema do rastreamento de agroquímicos junto com as partes interessadas, unindo ações realizadas por fabricantes, agricultores, governo e centros de devolução. Este artigo apresenta o projeto, a arquitetura e a avaliação do protótipo de um sistema baseado em Blockchain para a rastreabilidade pervasiva de agroquímicos nas cadeias de logística reversa (Agrochemicals Pervasive Traceability Model - APTM), acompanhando os agroquímicos ao longo de sua rota na cadeia de logística reversa. O APTM utiliza a tecnologia Blockchain para monitorar eventuais atividades ilegais, gerando valor para os produtores que operam estritamente dentro da lei. Nossas contribuições são: (i) um mecanismo de gamificação para os produtores que jogam as regras do APTM; (ii) uma arquitetura composta de módulos, funcionalidades, interconexões e regras para gerenciar o fluxo de agroquímicos. O APTM compreende cinco partes: autenticação, controle de rota, registro de Blockchain, estatísticas, notificação e gamificação. No nível do protótipo, nossa solução atingiu uma taxa de 4,6 transações por segundo e um custo operacional mensal de aproximadamente US$ 40,00. Os resultados experimentais obtidos a partir de simulações de protótipos demonstraram a capacidade do sistema de manter 4,6 transações por segundo (TPS), validar permissões de atores e gerenciar a persistência de dados no Blockchain, além de fornecer uma visualização on-line de dados agroquímicos ao longo da cadeia de suprimentos reversa.