Circular supply chain in the era of Industry 4.0 : a model to support approaching firms in the circular transition

The integrated benefits of Circular Economy (CE) and Industry 4.0 (I4.0) have fostered the transformation from a linear to a circular model able to capture additional value and integrate Supply Chain (SC) activities. CSCs allow the reduction of waste production and the achievement of self-sustaining production. However, the research domain lacks a holistic and systematic approach able to present the characteristics of Circular Supply Chains (CSCs) and, at the same time, guide approaching firms interested in the circular transition. The final aim of this work is to compensate the presented gap by proposing a CSC transitional model which addresses the evolution from a linear to a CSC providing support to practitioners. To do so, a broad analysis and classification of the literature review have been conducted. Furthermore, the work has presented the main barriers that might undermine the circular process. Finally, thanks to the gathered and classified information, a CSC model containing practices and approaches has been built. Findings have shown a predominance of economic and environmental aspects over the social ones; of Big Data Analytics (BDA), Internet of Things (IoT) and Cloud for the I4.0 technologies, of Reuse-Recycle-Remanufacturing (3Rs), Waste Management (WM) and Material and Energy Efficiency (M&EE) for the CE strategies and of environmental indicators as Life Cycle Assessment (LCA) and emissions level for the performance measurement. Moreover, significant Circular Business Models (CBMs) and design practices such as Product Service Systems (PSS), structural flexibility and closing resource loops have proved to be successful. Three barriers (i.e. poor management support, lack of coordination and collaboration among SC members and lack of technical infrastructures) have resulted as the main practical impediments in the realization of the transition. The value of the work is threefold since it enlarges the knowledge around CSC providing a complete and accurate literature review analysis, it contributes to the CSC practices building a practical guide to sustain the transition and it supports managers dealing with sustainability and CSC decision-making process.

L’avvento della CE e delle tecnologie di I4.0 hanno favorito la transizione da un modello lineare ad uno circolare in grado di integrare le attività della SC. La CSC permette una riduzione dello spreco ed il raggiungimento di una produzione autosufficiente. Tuttavia, il dominio di ricerca risente della mancanza di un approccio olistico e sistemico in grado di trattare le caratteristiche della CSC e, allo stesso tempo, di guidare le imprese interessate alla transizione circolare. L'obiettivo finale di questo lavoro è quello di colmare il divario presentato proponendo un modello che affronta l'evoluzione da un modello lineare a uno di CSC fornendo pratiche ed approcci utili a gestire con successo la transizione. Per fare ciò, è stata condotta un'ampia analisi di revisione della letteratura atta a riconoscere e comprendere le carenze dell’ambito di ricerca ed acquisire conoscenze fondamentali per strutturare le parti seguenti. È stata successivamente realizzata una classificazione in 5 categorie definite sulla base dell'argomento dei diversi contributi. Inoltre, il lavoro presenta le principali barriere che potrebbero minare la riuscita del processo circolare. Infine, le informazioni raccolte e classificate, sono state usate per la strutturazione del modello. Quanto ottenuto ha mostrato una predominanza degli aspetti economici e ambientali su quelli sociali; delle tecnologie di BDA, IoT e Cloud e di indicatori ambientali come LCA e il livello di emissioni per la misura delle prestazioni. Inoltre, CBMs e pratiche di progettazione come PSS, flessibilità strutturale e closing resource loops si sono dimostrati validi e diffusi. Riguardo le barriere, lo scarso supporto gestionale, la mancanza di coordinamento e collaborazione tra i membri della SC e la mancanza di infrastrutture tecniche sono risultati i principali impedimenti pratici alla realizzazione della transizione. Il valore del lavoro è triplice poiché amplia la conoscenza della CSC fornendo un'analisi completa della letteratura, contribuisce alle pratiche di CSC realizzando una guida pratica per la transizione e supporta i managers nella gestione della sostenibilità e del processo decisionale di una CSC.