Learning the complex world of Industry 4.0 : a causal model for identifying systematically its enablers

Different are the studies and the analysis about the complex system 4th industrial revolution. Nevertheless, a clear definition of the enablers and the structure of Industry 4.0 is still missing. It is known that the 4th industrial revolution encompasses a set of technologies enabling smart products and smart factories integrated into digital processes. Therefore, many companies face the challenge to assess the impacts, the developments and, overall, the enablers summarized under the term Industry 4.0. After an in-depth research among the literature papers, the authors could identify a gap in the systematicity and in the enablers presented. Hence, this thesis work aims at defining a qualitative causal model that covers systematically all the aspects of Industry 4.0 and at creating causal links between variables. The model was created based on the Systems Thinking methodology by J. Sterman. In this way, manufacturing companies can have a guideline to catch all the opportunities that Industry 4.0 can offer. The causal links want to represent the basic structure of Industry 4.0; in other words, if circumstances change, the relationships continuously stay the same. In order to target different profiles of companies, that may have diverse objectives and characteristics, the authors defined some use cases, aided by the creation of a questionnaire. The model was then validated through some validating interviews with academics and professionals. This thesis work, despite being qualitative, allows to give practical indication to companies about the possible impacts the main enablers will have. The present thesis contributes in a novel way to the actual debate among manufacturers, managers, researchers, policy makers and consultants, about the future of the fourth industrial revolution.

Esistono diverse analisi e studi riguardanti l’Industria 4.0. Tuttavia, ancora non esiste una definizione precisa di Industria 4.0. É appurato che il concetto di Industria 4.0 comprenda un set di tecnologie che abilitano l’esistenza di quelli che son detti “prodotti intelligenti” (smart products) e di “fabbriche intelligenti” (smart factories) integrati nei processi digitali. Per questo motivo, diverse aziende stanno affrontando la sfida del dover definire l’impatto, lo sviluppo e, soprattutto, i fattori abilitanti alla base del fenomeno Industry 4.0. Dopo un’attenta e rigorosa ricerca attraverso la letteratura esistente, le autrici di questa tesi hanno potuto evidenziare un gap nella sistematicità e nella presentazione dei fattori abilitanti, all’interno dei lavori analizzati. Perciò, questa tesi punta a definire una lista che copra in maniera sistematica (i.e. completa e rigorosa) i fattori abilitanti di Industria 4.0 e un modello causale qualitativo che contenga questi elementi, collegati da link causali. Questo modello è basato sulla metodologia ideata da John Sterman, che è denominata “Systems Thinking”. In questo modo, le aziende possono avere una guida di riferimento per poter comprendere le opportunità che Industria 4.0 ha da offrire. È importante sottolineare come i collegamenti causali tra le variabili offrano una struttura di base totalmente resistente ai possibili cambiamenti nell’ambiente esterno ai fattori. In altre parole, se le circostanze cambiano, il modello è consistente, ovvero non cambia le proprie relazioni. Per poter andare incontro ai differenti profili aziendali esistenti, che presentano caratteristiche ed obiettivi differenti, le autrici propongono una serie di diversi casi d’uso del modello (use-cases), tramite la creazione di un questionario. Infine, il modello è stato validato attraverso alcune interviste ad accademici, esperti e professionisti. Questa tesi, sebbene presenti un modello qualitativo, permette di dare delle indicazioni pratiche alle aziende riguardanti i possibili impatti che potrebbero avere alcune delle loro scelte, espresse tramite i fattori abilitanti. In conclusione, è opportuno notare come questo lavoro di tesi contribuisca in maniera innovativa all’attuale dibattito tra aziende di manifattura, managers, ricercatori, policy makers, esperti e consulenti riguardante il futuro della quarta Rivoluzione Industriale.