Potential applications of collaborative intelligence technologies in manufacturing : study of applicability of collaborative intelligence technologies in manufacturing small-and-medium enterprises, collaborative intelligence frameworks, application benefits and adoption barriers

The pacing adoption of Artificial Intelligence (AI) technologies has encouraged researchers to work on the potential change the collaboration between human intelligence and machine intelligence could make to various disciplines. The main goal of this thesis revolves around providing a systematic analysis of the scientific literature referring to the application of artificial collaborative intelligence (CI) in the Manufacturing sector. Aiming to provide a clear mapping of the concept CI, this work reviews the paradigm shift from Industry 4.0 to Industry 5.0, taking us from system-centric manufacturing towards human-centric manufacturing. With a deep focus on AI and Machine Learning, this works reviews the enabling technologies of the new paradigm. Also, this work reviews the recent research efforts towards developing frameworks supporting a bi-directional collaboration between humans and intelligent machines. Additionally, a detailed review on the past literature on Artificial CI empirical studies between 1999-2022 was carried out to highlight the evolution of the topic before and after both Industry 4.0 (I4.0) and Industry 5.0 (I5.0) introduction. Furthermore, this work provides a qualitative analysis of the readiness of manufacturing SMEs (MSMEs) to adopt the recent CI technological advancements. The parameters used for the analysis are the proposed system’s usability in addition to both affordability and maturity of utilized technologies. The qualitative analysis indicated that compared to large enterprises, MSMEs are not yet ready to invest in the majority of recently introduced CI technologies, as it encounters difficulties finding finances, labor skills, and knowledge to be early adopters. This result paves the way for the second research question trying to study the potential impact of artificial CI on MSMEs from a different angle. A literature review on artificial CI a in MSMEs was carried out between 1999-2022 to highlight the popularity of the topic in the entrepreneurial sphere before and after both I4.0 and I5.0 introduction. Later on, adopting a 4-stage lifecycle, this work investigates the potential impact of the recent CI technologies upon the different lifecycle challenges of a MSME including new product development, laborskill gap filling and scaling up operations. Nevertheless, similar to the first research question, this work provides a qualitative analysis of the readiness of manufacturing SMEs to adopt the recent CI technological advancements according to the new perspective. Finally, this work summarizes the main challenges hindering the adoption of CI technologies.

L'adozione graduale delle tecnologie di intelligenza artificiale (AI) ha incoraggiato i ricercatori a lavorare sul potenziale cambiamento che la collaborazione tra intelligenza umana e intelligenza artificiale potrebbe apportare a varie discipline. L'obiettivo principale di questa tesi è quello di fornire un'analisi sistematica della letteratura scientifica relativa all'applicazione dell'intelligenza collaborativa artificiale (CI) nel settore manifatturiero. Con l'obiettivo di fornire una chiara mappatura del concetto di CI, questo lavoro esamina il cambio di paradigma da Industria 4.0 a Industria 5.0, portandoci dalla produzione incentrata sul sistema alla produzione incentrata sull'uomo. Con una profonda attenzione all'IA e all'apprendimento automatico, questo lavoro passa in rassegna le tecnologie abilitanti del nuovo paradigma. Inoltre, questo lavoro esamina i recenti sforzi di ricerca verso lo sviluppo di strutture a sostegno di una collaborazione bidirezionale tra esseri umani e macchine intelligenti. Inoltre, è stata condotta una revisione dettagliata della letteratura passata sugli studi empirici di CI artificiale tra il 1999 e il 2022 per evidenziare l'evoluzione dell'argomento prima e dopo l'introduzione di Industry 4.0 (I4.0) e Industry 5.0 (I5.0). Inoltre, questo lavoro fornisce un'analisi qualitativa della disponibilità delle PMI manifatturiere (MSME) ad adottare i recenti progressi tecnologici CI. I parametri utilizzati per l'analisi sono l'usabilità del sistema proposto oltre all'accessibilità economica e alla maturità delle tecnologie utilizzate. L'analisi qualitativa ha indicato che rispetto alle grandi imprese, le MSME non sono ancora pronte a investire nella maggior parte delle tecnologie di informatica introdotte di recente, poiché incontrano difficoltà a trovare risorse finanziarie, competenze lavorative e conoscenze per essere i primi ad adottare. Questo risultato apre la strada alla seconda domanda di ricerca che cerca di studiare il potenziale impatto dell'IC artificiale sulle MSME da un'angolazione diversa. Tra il 1999 e il 2022 è stata condotta una revisione della letteratura sull'IC artificiale a nelle PMI per evidenziare la popolarità dell'argomento nella sfera imprenditoriale prima e dopo l'introduzione di I4.0 e I5.0. Successivamente, adottando un ciclo di vita in 4 fasi, questo lavoro esamina il potenziale impatto delle recenti tecnologie CI sulle diverse sfide del ciclo di vita di una MSME, inclusi lo sviluppo di nuovi prodotti, il riempimento delle lacune nelle competenze lavorative e l'aumento delle operazioni. Tuttavia, analogamente alla prima domanda di ricerca, questo lavoro fornisce un'analisi qualitativa della disponibilità delle PMI manifatturiere ad adottare i recenti progressi tecnologici di CI secondo la nuova prospettiva. Infine, questo lavoro riassume le principali sfide che ostacolano l'adozione delle tecnologie CI.