Structuring reconfigurability as a managerial capability in manufacturing plants

Nowadays, reconfigurability has grown in importance for manufacturing firms in order to deal with ever changing market requirements or technological advances. While literature offers much knowledge on it from a technology-oriented perspective, there is a gap of knowledge from a managerial-oriented perspective: operations managers should be aware of how this capability is built; moreover, they should understand how newly available technologies enrich the reconfigurability of their manufacturing plants. This thesis focuses on the characteristics a factory should have to ensure the managerial capability of reconfigurability. To do so, literature review have been adopted as primary methods, with the twofold objective of (i) capitalizing the consolidated technology-oriented knowledge on reconfigurability, and (ii) capturing under-development knowledge on new technologies. As a main result, this thesis develops the conceptualization and structuration of reconfigurability as a managerial capability in manufacturing. To conceptualize reconfigurability, six core characteristics – i.e., modularity, integrability, diagnosability, scalability, convertibility and customization – have been identified, exploiting technology-oriented literature. To justify their exploitation for managerial-oriented purposes, the six characteristics have been classified according to the phases of system lifecycle in which they act; moreover, their relationships have been investigated within and across production levels – i.e. workstation, system and factory levels. Overall, the conceptualization has allowed decomposing reconfigurability as a “game-of-strength” of characteristics; specifically, the “game-of-strength” consists in a network of supporting-relationships required to ensure the capability to be reconfigurable at factory level. To structure reconfigurability, further characteristics induced by new technologies have been identified and their relationships with the characteristics of reconfigurability have been justified. The structuration has allowed to envision how new technologies enrich the reconfigurability of a factory. Relying on the main result of the thesis as theoretical background, exploratory and descriptive insights from manufacturing cases have been collected in order to keep field sensitivity. These insights confirm the interest on reconfigurability from a managerial-oriented perspective: in the analysed cases, not only the expected technological aspects have emerged; interestingly, managerial aspects of reconfigurability – intended as actions valorising the “game-of-strength” of characteristics – have been successfully implemented. Thus, insights have shown the relevance of adopting a perspective that embraces the whole factory so to boost technological aspects themselves. Furthermore, to capture further insights for the theory developed in this thesis, an investigation focused on process industry has been done, extending the study beyond the field where research on reconfigurability has originated, i.e. discrete manufacturing. This investigation has primarily supported the conceptualization of reconfigurability. Overall, the contribution of this thesis for researchers is the extension of consolidated technology-oriented theory on reconfigurability for managerial-oriented exploitation. Moreover, the thesis aims to be one of the first contributions finding synergies between the consolidated knowledge on reconfigurability and the growing knowledge on Cyber-Physical Systems (CPSs), which are one of the most significant technological levers cited by researchers when referring to innovation in manufacturing. For industrial users, the conceptualization and structuration of reconfigurability can be seen as a preparatory step to build a methodology supporting manufacturing firms in gaining awareness of their operational capability to be reconfigurable.

Al giorno d’oggi, la riconfigurabilità riveste una rilevanza crescente per le aziende manifatturiere, consentendo di fronteggiare richieste di mercato sempre più variabili o l’avanzamento tecnologico. Mentre la letteratura offre molte informazioni dal punto di vista tecnologico, sembra esserci un gap di conoscenza dal punto di vista gestionale: i responsabili delle Operations dovrebbero poter conoscere di come questa capacità si può costruire; in aggiunta, dovrebbero poter capire come le nuove tecnologie possono arricchire la riconfigurabilità dei loro impianti produttivi. Questa tesi è focalizzata sulle caratteristiche che una fabbrica dovrebbe avere per assicurarsi la capacità gestionale di riconfigurabilità. A tale scopo, le principali metodologie adottate sono analisi di letteratura, con il duplice obiettivo di: (i) capitalizzare la consolidata conoscenza sulla riconfigurabilità dal punto di vista tecnologico, e (ii) catturare conoscenza in fase di sviluppo sulle nuove tecnologie disponibili. Il principale risultato di questa tesi è la concettualizzazione e strutturazione della riconfigurabilità come capacità gestionale nel manifatturiero. Al fine di concettualizzare la riconfigurabilità, sei caratteristiche fondamentali – ovvero, modularità, integrabilità, diagnosticabilità, scalabilità, convertibilità e customizzazione – sono state identificate, sfruttando la letteratura sulla riconfigurabilità che adotta una prospettiva orientata alle tecnologie. Per giustificare il loro sfruttamento per scopi gestionali, tali caratteristiche sono state classificate rispetto alle fasi del ciclo di vita del sistema in cui agiscono; inoltre, sono state studiate le loro relazioni - all’interno di e attraverso – livelli produttivi diversi (i livelli considerati sono: stazione, sistema e fabbrica). Nel complesso, la concettualizzazione ha permesso di scomporre la riconfigurabilità in un “gioco-forza” di caratteristiche; nello specifico, tale “gioco-forza” consiste in una rete di relazioni di supporto, richiesta per assicurare la capacità di riconfigurabilità a livello di fabbrica. Per strutturare la riconfigurabilità, sono state identificate ulteriori caratteristiche indotte dalle nuove tecnologie e le loro relazioni con le caratteristiche della riconfigurabilità sono state giustificate. La strutturazione ha permesso di vedere come le nuove tecnologie arricchiscono la riconfigurabilità della fabbrica. Prendendo come principale riferimento teorico il risultato della tesi, osservazioni esplorative e descrittive da casi manifatturieri sono state raccolte al fine di mantenere una certa sensibilità sul campo. Tali osservazioni confermano l’interesse per la riconfigurabilità dal punto di vista gestionale: nei casi analizzati, non sono emersi solamente i previsti aspetti tecnologici, ma sono stati implementati con successo anche aspetti gestionali della riconfigurabilità – intesi come azioni che valorizzano il “gioco-forza” tra caratteristiche. Quindi, le osservazioni hanno mostrato la rilevanza di adottare una prospettiva che abbracci l’intera fabbrica, tale da rinforzare gli aspetti tecnologici stessi. In aggiunta, per catturare ulteriori osservazioni a supporto della teoria sviluppata in questa tesi, si è condotta una investigazione focalizzata sull’industria di processo, di fatto estendendo lo studio al di fuori dell’industria manifatturiera discreta, che è il campo in cui la riconfigurabilità ha avuto origine. Tale investigazione ha supportato principalmente la concettualizzazione della riconfigurabilità. Nel complesso, il contributo di questa tesi per il mondo accademico è una estensione della teoria già consolidata dal punto di vista tecnologico, atta ad abilitarne lo sfruttamento dal punto di vista gestionale. Inoltre, la tesi mira ad essere uno dei primi contributi finalizzato alla ricerca di sinergie tra la consolidata conoscenza sulla riconfigurabilità e la conoscenza in fase di sviluppo sui sistemi cyber-fisici (CPS), che rappresentano una delle leve tecnologiche più significative quando si parla di innovazione nella letteratura sul manifatturiero. Per gli utenti industriali, la concettualizzazione e strutturazione della riconfigurabilità può essere vista come un passo propedeutico alla costruzione di una metodologia che supporti le aziende manifatturiere nel raggiungere consapevolezza della loro capacità operativa di riconfigurabilità.