Analysing the complexity of the model-based decision making processes within the industrial management context

Purpose The decision-making process plays a key role in organizations. Every decision-making process produces a final choice that may or may not prompt action. Recurrently, decision makers find themselves in the dichotomous question of following a traditional sequence decision-making process where the output of a decision is used as the input of the next stage of the decision, or following a joint decision-making approach where several decisions are taken simultaneously. The implication of the decision-making process will impact different players of the organization. The choice of the decision- making approach becomes difficult to find, even with the current literature and practitioners’ knowledge. The pursuit of better ways for making decisions has been a common goal for academics and practitioners. Management scientists use different techniques and approaches to improve different types of decisions. The purpose of this decision is to use the available resources as well as possible (data and techniques) to achieve the objectives of the organization. The developing and applying of models and concepts may be helpful to solve managerial problems faced every day in different companies. As a result of this research different decision models are presented to contribute to the body of knowledge of management science. The first models are focused on the manufacturing industry and the second part of the models on the health care industry. Despite these models being case specific, they serve the purpose of exemplifying that different approaches to the problems and could provide interesting results. Unfortunately, there is no universal recipe that could be applied to all the problems. Furthermore, the same model could deliver good results with certain data and bad results for other data. A framework to analyse the data before selecting the model to be used is presented and tested in the models developed to exemplify the ideas. Methodology As the first step of the research a systematic literature review on the joint decision is presented, as are the different opinions and suggestions of different scholars. For the next stage of the thesis, the decision-making process of more than 50 companies was analysed in companies from different sectors in the production planning area at the Job Shop level. The data was obtained using surveys and face-to-face interviews. The following part of the research into the decision-making process was held in two application fields that are highly relevant for our society; manufacturing and health care. The first step was to study the interactions and develop a mathematical model for the replenishment of the car assembly where the problem of “Vehicle routing problem and Inventory” were combined. The next step was to add the scheduling or car production (car sequencing) decision and use some metaheuristics such as ant colony and genetic algorithms to measure if the behaviour is kept up with different case size problems. A similar approach is presented in a production of semiconductors and aviation parts, where a hoist has to change from one station to another to deal with the work, and a jobs schedule has to be done. However, for this problem simulation was used for experimentation. In parallel, the scheduling of operating rooms was studied. Surgeries were allocated to surgeons and the scheduling of operating rooms was analysed. The first part of the research was done in a Teaching hospital, and for the second part the interaction of uncertainty was added. Once the previous problem had been analysed a general framework to characterize the instance was built. In the final chapter a general conclusion is presented. Findings and practical implications The first part of the contributions is an update of the decision-making literature review. Also an analysis of the possible savings resulting from a change in the decision process is made. Then, the results of the survey, which present a lack of consistency between what the managers believe and the reality of the integration of their decisions. In the next stage of the thesis, a contribution to the body of knowledge of the operation research, with the joint solution of the replenishment, sequencing and inventory problem in the assembly line is made, together with a parallel work with the operating rooms scheduling where different solutions approaches are presented. In addition to the contribution of the solving methods, with the use of different techniques, the main contribution is the framework that is proposed to pre-evaluate the problem before thinking of the techniques to solve it. However, there is no straightforward answer as to whether it is better to have joint or sequential solutions. Following the proposed framework with the evaluation of factors such as the flexibility of the answer, the number of actors, and the tightness of the data, give us important hints as to the most suitable direction to take to tackle the problem. Research limitations and avenues for future research In the first part of the work it was really complicated to calculate the possible savings of different projects, since in many papers these quantities are not reported or the impact is based on non-quantifiable benefits. The other issue is the confidentiality of many projects where the data cannot be presented. For the car assembly line problem more computational power would allow us to solve bigger instances. For the operation research problem there was a lack of historical data to perform a parallel analysis in the teaching hospital. In order to keep testing the decision framework it is necessary to keep applying more case studies in order to generalize the results and make them more evident and less ambiguous. The health care field offers great opportunities since despite the recent awareness of the need to improve the decision-making process there are many opportunities to improve. Another big difference with the automotive industry is that the last improvements are not spread among all the actors. Therefore, in the future this research will focus more on the collaboration between academia and the health care sector.

Obiettivo I processi decisionali hanno assunto un ruolo fondamentale all’interno delle organizzazioni. L’output di ogni processo decisionale é una scelta che può generare o meno una particolare azione. Frequentemente i professionisti chiamati a prendere decisioni si imbattono nel dicotomico dubbio di basarsi su un processo decisionale tradizionale in cui l’output di una decisione viene usato come input per il successivo step, o di seguire un processo decisionale complesso in cui più decisioni vengono prese simultaneamente. Le implicazioni del processo decisionale hanno un impatto sui differenti attori di una organizzazione. La scelta di quale tipo di processo decisionale utilizzare è difficile da prendere, persino con l’aiuto della letteratura gestionale attuale. Il miglioramento dei processi decisionali è un obiettivo comune di accademici e professionisti. Gli studiosi di management usano diverse tecniche con l’obiettivo di migliorare i diversi processi e, di conseguenza, il medesimo output delle decisioni. Lo sviluppo e la applicazione di modelli su cui basare i processi decisionali può essere di fondamentale aiuto nel risolvere i problemi gestionali che le organizzazioni sono chiamate ad affrontare diariamente. All’interno di questa ricerca vengono presentati e analizzati diversi modelli di processi decisionali, con l’obiettivo di apportare un contributo alla conoscenza attuale della letteratura gestionale. I primi modelli sono propri dell’industria manufatturiera mentre i seguenti sono principalmente utilizzati in quella sanitaria. Nonostante questi modelli siano stati applicati a casi specifici, rappresentano esempi concreti di come vari tipi di processi possano essere applicati alla risoluzione di diversi problemi, e di come essi siano capaci di generare risultati di interesse. Sfortunatamente, non esiste una ricetta universale che possa essere applicata alla risoluzione di qualsiasi tipo di problema. Inoltre, lo stesso modello è in grado di generare ottimi risultati con un determinato tipo di dati e risultati meno soddisfacenti con altri dati. Questa ricerca presenta infine un framework con il quale si pretende analizzare la tipologia di dati a disposizione prima di scegliere il modello decisionale da utilizzare. Questo framework viene poi applicato ai modelli anteriormente citati per testarne le ipotesi. Metodologia Nella prima parte di questa ricerca viene presentata una ampia e completa revisione della letteratura gestionale riguardante le decisioni congiunte, cosí come le diverse correnti di pensiero e le teorie di accademici che si dedicano al tema. Il secondo passaggio metodologico di questa tesi consiste nell’analisi dettagliato dei processi decisionali di più di 50 imprese operanti in diversi settori nell’area della pianificazione della produzione basati sul Job Shop. I dati sono stati raccolti attraverso sondaggi e interviste personali. La parte seguente della ricerca si è concentrata sui processi decisionali di due campi di applicazione tra i più importanti della nostra società moderna: il manufatturiero e l’industria sanitaria. In questa fase, la metodologia può essere riassunta in due grandi fasi. Il primo step consiste nello studio delle interazioni e nello sviluppo di un modello matematico per il rifornimento del processo di montaggio delle automobili dove il problema di “Vehicle routing problem and Inventory” è estato combinato. Il secondo step consiste nell’aggiungere la sequenza di produzione dell’automobile e usare alcune tecniche metauristiche come “colonia di formiche” e “algoritmi genetici” per analizzare se il comportamento si mantiene invariato in problemi di diverse magnitudini. Un simile approccio viene presentato relativamente a un sistema di produzione di semiconduttori e parti usate nell’aviazione, in cui un argano deve giostrare tra una stazione di lavoro e l’altra, e per cui è necessario definire una sequenza di lavoro. In questo caso, la simulazione è stata usata come esperimento di lavoro. In parallelo è stata analizzata la pianificazione delle sale operatorie: gli interventi chirurgici vengono assegnati ai medici chirurghi e successivamente si analizza la pianificazione delle sale operatorie. La prima parte dello studio è stata effettuata in un ospedale adibito all’insegnamento, e nella seconda parte è stata aggiunta l’interazione dell’incertezza. Una volta analizzati i problemi sopracitati, è stato sviluppato un framework con l’obiettivo di descrivere il caso. Infine, nell’ultimo capitolo della ricerca, vengono presentate le conclusioni generali del lavoro. Risultati e applicazioni pratiche Il primo contributo di questa ricerca è un aggiornamento e revisione della letteratura gestionale dedicata ai processi decisionali. Inoltre, vengono presentati i risultati relativi ai potenziali benefici derivanti dai cambi applicati ai processi decisionali. Successivamente vengono presentati i risultati dei sondaggi e delle interviste personali, che evidenziano un disallineamento tra l’opinione dei manager e la realtà derivata dalla propria integrazione delle decisioni che prendono. Il contributo della sezione successiva di questa tesi è un aggiornamento della letteratura relativa alla ricerca operativa, poichè le decisioni congiunte vengono applicate a problemi di rifornimento, sequenzialità e inventario delle linee di assemblaggio. Infine, vengono presentate nuove soluzioni ai vari modelli di pianificazione delle sale operatorie. Al di là del contributo relativo ai metodi di problem solving, il principale contributo di questa tesi è il framework sviluppato con l’obiettivo di pre-analizzare un determinato problema prima di decidere quale tecnica di risoluzione dello stesso applicare. In ogni caso, è importante precisare come non esista una risposta inequivocabile rispetto alla scelta di un processo decisionale sequenziale o basato in decisioni congiunte. Il framework, basandosi sull’analisis di fattori quali la flessibilità della risposta, il numero di attori implicati nella decisione e il rigore dei dati a disposizione, si propone l’obiettivo di dare dei suggerimenti, indizi e consigli su quale metodo usare per risolvere un determinato problema. Limiti della ricerca e spunti di interesse per la ricerca futura La più grande difficoltà incontrata nella prima parte del lavoro è stata il calcolo quantitativo dei potenziali benefici di ciascun progetto, dato che spesso l’impatto di una scelta rispetto a un altra non viene esplicitamente identificato, oppure si basa su benefici qualitativi non quantificabili. La seconda barriera è stata la riservatezza della maggior parte dei progetti, i cui dati confidenziali non possono essere usati né pubblicati. Nel caso specifico dei problemi relativi alle linee di assemblaggio, una maggiore potenza di calcolo avrebbe d’altra parte consentito la risoluzione di problemi più grandi. Per quanto riguarda la sezione dedicata alla ricerca operativa, la mancanza di serie storiche di dati non ha permesso l’esecuzione di un’analisis parallelo nell’ospedale adibito all’insegnamento. Per migliorare il framework proposto, è necessario continuare nella sua applicazione ad un numero maggiore di casi di studio, così da poter generalizzare i risultati, renderli più evidenti e meno ambigui. In questo senso, l’industria sanitaria rappresenta un buon campo di applicazione del framework. Infatti, nonostante sia cresciuta negli ultimi anni la consapevolezza di dover migliorare i processi decisionali, esistono tuttavia ampi margini di miglioramento. Un altro fattore relevante è rappresentato dal fatto che nell’industria dell’automozione le più recenti innovazioni in questo campo non vengono diffuse tra tutti gli attori del sistema. Per queste ragioni, gli sforzi futuri nell’ambito di questa ricerca dovrebbero dirigersi verso il settore sanitario.