Introducing modularity as enabler for circular economy of automated assembly lines

The concept of circular economy (CE), in which a product is reused after a lifecycle is completed, is becoming more and more important due to resource scarcity and to reduce waste and pollution; therefore, manufacturers need to adapt and develop new business models (BM) to cope with this trend. In this regard, Pay-Per-Use (PPU) is a business model that embraces the concept of CE: the product is no more sold to the customer, but it is the production capacity of the product that is sold as a service. This implies that the client uses the product for a limited period, after which the product will be recollected by the producer. In this context, this thesis deals with the implementation of this BM in manufacturing industry, more specifically in the assembly machines industry. Different aspects must be considered to properly implement this new BM, the first one is related to the impacts that this approach brings to manufacturers, the implementation increases the flow of information between different functions inside company and increases the interactions with the client, but as advantage it reduces the time to market and the reconfiguration time. To properly explain the modifications that this BM brings to companies, an IDEF scheme that explains the flow of information and materials is reported in this work. The other important aspect that must be considered is related to the architecture design of the product that must be easily reconfigurable because it will be used for different purposes by different customers. To allow that, modularity and standardization are two key concepts that must be developed, thus the assembly lines will be composed by different units, the modules, that can be composed to build the final product. Due to introduction of this new product architecture, the configuration process of the product will be impacted and modified. In this work the steps required to configure a modular assembly line suitable for PPU are explained. To properly explain this procedure and to validate it, a real case scenario is analysed considering an Italian SME that produces automated assembly lines.

Il concetto di economia circolare (CE), in cui un prodotto viene riutilizzato una volta che il suo ciclo di vita è concluso, sta diventando sempre più importante a causa della scarsità di risorse e per ridurre sprechi e inquinamento; pertanto, le aziende devono adattarsi e devono sviluppare nuovi business models (BM) per affrontare questa tendenza. A questo proposito, Pay-Per-Use (PPU) è un business model che considera il concetto di CE: il prodotto non viene più venduto al cliente, ma è la capacità produttiva ottenuta dallo stesso che viene venduta come un servizio. Questo implica che il cliente usi il prodotto per un periodo limitato, dopo il quale viene riconsegnato al produttore. In questo contesto, questa tesi tratta l’implementazione di questo BM nel settore della produzione industriale, nello specifico nella produzione di linee di assemblaggio. Diversi aspetti devono essere considerati per implementare questo BM, il primo è relativo agli impatti che questo approccio possa portare ai produttori, l’implementazione aumenta le interazioni con il cliente, ma come vantaggio riduce il time to market e il tempo necessario per la riconfigurazione del prodotto. Per spiegare in maniera esaustiva le modifiche che questo BM possa portare alle aziende, uno schema IDEF che spieghi il flusso di informazioni e di materiali è riportato in questo lavoro. L’altro aspetto fondamentale che deve essere considerato è relativo al design dell’architettura del prodotto che deve essere facilmente riconfigurato poiché verrà usato per scopi differenti da clienti differenti. Per permettere questo, modularità e standardizzazione sono due concetti chiave che devono essere sviluppati; pertanto, le linee di assemblaggio saranno composte da diverse unità fondamentali, i moduli, che possono essere composti per costruire il prodotto finale. A causa dell’introduzione di questa nuova architettura del prodotto, il processo di configurazione del prodotto sarà impattato e modificato. In questa tesi, i passaggi richiesti per configurare una linea di assemblaggio modulare che sia adatta per il PPU sono spiegati. Per spiegare questa procedura e per validarla, un caso reale è analizzato considerando un’azienda italiana che produce linee di assemblaggio automatizzate.