Enhancing energy management in industrial plants: a novel holistic model to lead SMEs towards industry 5.0

The fifth industrial revolution, known as Industry 5.0, aims to a human-centric position in the production process. The Technology, as an absolute concept, has been for long time the target to achieve but disappointments, specially in the environmental and mankind well-being, have shifted the paradigm. Industry 5.0 postulates the holistic vision of human development and sustainability. All major international organizations concur in projecting energy consumption increase in order to provide a growing worldwide population with higher quality of life standards. Industry 5.0 concept can offer solutions resulting in lower consumption, costs, emissions. However, prior research offered limited contributions on which approach Small and Medium Enterprises should adopt to address the energy challenge: only few studies have approached this topic at all. To address the gap, this study presents a systematic literature review to identify what to measure and outlines a methodology about how to enable energy enhancements. The review, based on 85 papers extracted by the initial pool of 525 documents, classifies four dimensions: holistic vision, data, technology, actionable plans. The insights from the literature review provide the basis for a novel model proposed by the author of this thesis. With a sense of pragmatism, this work outlines a framework to identify gaps and address them in SMEs. The model, with a four-stage approach, aims to capture energy efficiency and to develop organization energy culture. The former enables SMEs competitive advantages, the latter activates long-term sustainability. The model has been validated on two Italian SMEs belonging to the manufacturing system, one operating in the metallic structures the other working in the plastic food packaging for leading companies. The tests have been furtherly endorsed by energy managers interviewed at the site visits. This work has the ambition to help with the environmental challenge ahead of us all.

La quinta rivoluzione industriale, nota come Industria 5.0, mira ad una posizione centrale dell’uomo nel processo produttivo. La Tecnologia, come concetto assoluto, è stata per lungo tempo l’obiettivo da raggiungere ma il disappunto, specie nel benessere dell’ambiente e dell’umanità, hanno spostato il paradigma. Industria 5.0 postula la visione olistica dello sviluppo umano e della sostenibilità. Tutte le maggiori organizzazioni internazionali concordano nel proiettare incrementi di consumi energetici al fine di fornire alla crescente popolazione mondiale una più alta qualità degli standard di vita. Industria 5.0 può offrire soluzioni che risultino in ridotti consumi, costi, emissioni. Tuttavia, ricerche precedenti hanno offerto contributi limitati circa quale approccio le Piccole e Medie Imprese dovrebbero adottare per indirizzare la sfida energetica: solo pochi studi hanno approcciato questo argomento. Per indirizzare la mancanza, questo studio presenta una revisione sistematica della letteratura al fine di identificare cosa misurare e definisce una metodologia sul come attivare miglioramenti energetici. La revisione, basata su 85 pubblicazioni estratte da un gruppo iniziale di 525 documenti, classifica quattro dimensioni: visione olistica, dati, tecnologia, piani attuabili. Le indicazioni provenienti dalla letteratura forniscono le basi per un nuovo modello proposto dall’autore di questa tesi. Con senso di pragmatismo, questo lavoro propone un processo per le PMI al fine di individuare le opportunità ed indirizzarle. Il modello, con un approccio in quattro fasi, punta a catturare efficienza energetica e sviluppare la cultura dell’energia nelle organizzazioni. La prima abilita i vantaggi competitivi delle PMI, la seconda attiva la sostenibilità nel lungo periodo. Il modello è stato validato in due PMI italiane appartenenti al sistema manifatturiero, una operante nelle strutture metalliche, l’altra nella produzione di contenitori alimentari di plastica per aziende primarie. Le prove sono state ulteriormente avallate da energy manager intervistati durante le visite sul campo. Questo lavoro ha l’ambizione di aiutare con la sfida ambientale che abbiamo di fronte.