Industry 4.0 : an adoption maturity model to assess its introduction in manufacturing companies

The recent introduction of new disruptive technologies and infrastructures in manufacturing enterprises, such as the Internet of Things (IoT) and Cyber Physical Systems (CPS), are leading the international manufacturing landscape towards the Fourth Industrial Revolution, also called Industry 4.0, Smart Manufacturing or IIoT (Industrial Internet of Things). In this new digitalized context, companies are facing huge challenges regarding the introduction of this new industrial paradigm, on both organizational and technological capabilities. The transition process put in place by these firms encompasses several companies’ dimensions, from the formulation of strategic plans, to the upgrade of production facilities and products, and the development of new skills and business models. From the existing scientific contributions on the subject, the lack of a framework aimed at effectively managing the transition of companies towards Industry 4.0, was recognized. The present Thesis work aims to offer a tool for the maturity assessment of the adoption process of Industry 4.0 in the domain of manufacturing companies. The model proposed, called Adoption Maturity Model (AMM), allows the identification of the maturity stage of eight indicators grouped in three axes (Strategy, Maturity and Performance) through the evaluations of thirty-five maturity items. Moreover, the application of the AMM on ten industrial cases demonstrates the relevance and the reliability of the designed model, on both managerial and scientific implications. In the light of the data collected during the model validation phase, the study also proposes several contributions in the identification of similar steps related to the development of smart manufacturing, enriching the current scientific literature. The further analysis on companies’ traits have identified the presence of four archetypes, highlighting the existence of the relationship between the enterprise’s manufacturing configuration and the relative Industry 4.0 adoptions and trends.

La recente introduzione di nuove tecnologie e infrastrutture dirompenti in aziende manifatturiere, come l’Internet of Things (IoT) e i Cyber Physical Systems (CPS), stanno conducendo il panorama manifatturiero internazionale verso la cosiddetta quarta rivoluzione industriale, denominata anche come Industry 4.0, Smart Manufacuring o Industrial Internet o Things (IIoT). In un tale contesto digitalizzato, le imprese manifatturiere stanno affrontando vaste sfide, sia organizzative che tecnologiche, riguardanti l’introduzione di questo nuovo paradigma industriale. Il processo di transizione messo in atto da queste imprese, comprende diverse aree aziendali, dalla formulazione di dettagliati piani strategici, al miglioramento di prodotti e impianti di produzione, allo sviluppo di nuove competenze e modelli di business. In riferimento ai contributi scientifici presenti sul tema, è stato riscontrato la mancanza di un modello volto a facilitare la gestione del processo di transizione verso l’Industry 4.0. L’attuale elaborato ha lo scopo di offrire uno strumento per la valutazione del livello di maturità del processo di adozione dell’Industry 4.0 nel panorama manifatturiero. Il modello proposto, denominato Adoption Maturiry Model (AMM), consente l’identificazione del livello di maturità di otto indicatori raggruppati in tre assi principali (Strategy, Maturity e Performance) attraverso la valutazione di trentacinque elementi di maturità. Inoltre, l’applicazione dell’AMM su dieci casi di studio, ha dimostrato la rilevanza e l’affidabilità del modello proposto, sia sulle implicazioni scientifiche che manageriali. Alla luce dei dati raccolti durante la fase di validazione del modello, il seguente lavoro di ricerca propone diversi contributi legati alle fasi di sviluppo di una configurazione Smart Manufacturing, arricchendo l’attuale letteratura scientifica. Le ulteriori analisi condotte sulle caratteristiche distintive delle aziende, hanno individuato la presenza di quattro archetipi, evidenziando l’esistenza di una corrispondenza tra la configurazione manifatturiera delle imprese e i relativi trend e scelte legate all’Industry 4.0.