[论文解读] Non-Fungible Blockchain Tokens for Traceable Online-Quality Assurance of Milled Workpieces

Nicolai Maisch, Shengjian Chen+5 more|arXiv (Cornell University)|Feb 10, 2026

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一句话总结

该论文提出一个基于NFT的框架，使用指向IPFS托管的AAS数据的以太坊NFT来存储和更新加工件的质量数据，实现跨公司可追溯性并通过加密实现隐私保护。

ABSTRACT

This work presents a concept and implementation for the secure storage and transfer of quality-relevant data of milled workpieces from online-quality assurance processes enabled by real-time simulation models. It utilises Non-Fungible Tokens (NFT) to securely and interoperably store quality data in the form of an Asset Administration Shell (AAS) on a public Ethereum blockchain. Minted by a custom smart contract, the NFTs reference the metadata saved in the Interplanetary File System (IPFS), allowing new data from additional processing steps to be added in a flexible yet secure manner. The concept enables automated traceability throughout the value chain, minimising the need for time-consuming and costly repetitive manual quality checks.

研究动机与目标

• 动机在于减少多方制造中的重复人工质量检查。
• 利用实时仿真生成虚拟工件以进行在线质量保证。
• 使用资产管理壳（AAS）和InterOpera子模型来标准化质量数据。
• 建立一个基于NFT/IPFS的框架，以实现安全、可互操作的跨公司数据交换。

提出的方法

• 通过实时铣削仿真创建虚拟工件以推导与质量相关的特征。
• 使用AAS中的Quality Control for Machining子模型表示质量数据并将其序列化为JSON。
• 铸造一个ERC-721 NFT，将指向AAS数据的链接（IPFS URI）存储其中， enabling 在制造步骤更新。
• 用仅与授权伙伴共享的对称密钥对存放在IPFS上的AAS数据进行加密，以保护隐私。
• 使NFT元数据能够引用更新后的IPFS数据，随着制造过程增加新的质量信息。

实验结果

研究问题

• RQ1 实时仿真派生的质量数据如何安全地进行令牌化以实现跨公司追溯？
• RQ2 以太坊NFT结合IPFS能否为铣削工件质量数据在供应链中提供防篡改、可审计的痕迹？
• RQ3 在公共区块链/IPFS上发布QA数据时需要哪些隐私措施？
• RQ4 AAS与InterOpera子模型标准如何在令牌化框架中支持可互操作的质量数据交换？

主要发现

• NFT可以通过指向IPFS存储的QA数据的JSON元数据文件来充当质量证明。
• 存储在IPFS上的数据经过加密，以保护隐私同时保持去中心化的可访问性。
• 随着制造步骤的推进，NFT可更新为新的IPFS URI，保留质量数据的可审计历史。
• 基于AAS的数据模型实现标准化、可互操作的质量信息在供应链伙伴之间的交换。
• 该概念通过一个铣削工件案例和一个测试以太坊环境进行了验证，展示了端到端的铸造与数据关联工作流。