From wheels to wings: assessing UAV's adoption impact on logistics distribution processes

The rapid growth of e-commerce and globalization over the past two decades has transformed the transportation sector, pushing supply chains to seek innovative solutions to meet evolving customer needs. Increasing concerns about externalities such as air pollution, climate change, and traffic congestion, have intensified the challenges for supply chains. Additionally, growing customer expectations and the logistics job market labor shortage have emphasized the urgent need to enhance the distribution processes, which have been identified as the most inefficient in the supply chain. The COVID-19 pandemic further highlighted the necessity for resilient and contactless delivery systems, leading practitioners and researchers to turn their attention to unmanned aerial vehicles (UAVs) – commonly known as drones – as a potential solution to mounting logistics issues. Initially developed for military use, UAVs have made their way into the civil sector, offering benefits such as paving the way to zero-emission logistics, providing contactless deliveries, operating independently from existing ground infrastructure, enabling faster deliveries, and potentially lowering operating costs. Despite these advantages, it is critical to adopt a comprehensive approach to address the growing complexity of work systems. Several researchers highlighted that logistics challenges cannot be solved through individual perspectives of sustainability and resilience: an integrated framework is required. Nevertheless, the literature still has limited adoption of a holistic perspective to research. Even though the relationship between resilience and sustainability is becoming popular in the scientific community, and several researchers have made several calls to perform research aimed at understanding better how Industry 4.0 technologies – such as UAVs – could improve sustainability and resilience in logistics, the specific dynamics of UAV-based delivery systems have not been thoroughly explored. Moreover, existing studies focus heavily on technical optimization – such as optimizing vehicle routing for UAV deliveries or determining the optimal UAV-related facility locations – and regulatory hurdles while overlooking the sociotechnical factors that influence adoption. To truly understand UAVs as "disruptive sociotechnical systems," we must dive into the human-technology interactions crucial for integration. This doctoral thesis aims to address existing gaps by taking a comprehensive approach and employing various methodologies to facilitate the integration of UAVs into logistics distribution processes. The goal is achieved through a structured framework that divides the technology adoption process into three stages: pre-adoption, early adoption, and adoption. In the first stage, the strategic alignment of the technology is assessed, highlighting the effects of UAVs on organizational competitiveness, resilience, and sustainability. The second stage focuses on the operational integration of the technology by pinpointing key factors that impact UAV adoption, considering sociotechnical systems. This method highlights the significance of addressing both the technical and social aspects to guarantee successful integration within the organizational context. Lastly, the third stage focuses on the organizational compatibility of the technology by identifying strategies to improve the adoption rate by considering human-related factors. The findings are presented in a collection of five papers (four journal articles and one book chapter), which enhance the understanding of this process-changing technology.

La rapida crescita dell’e-commerce e della globalizzazione negli ultimi due decenni ha trasformato il settore dei trasporti, spingendo le supply chain a ricercare soluzioni innovative per soddisfare le esigenze in continua evoluzione dei clienti. Le crescenti preoccupazioni riguardo alle esternalità, come l’inquinamento atmosferico, i cambiamenti climatici e la congestione del traffico, hanno ulteriormente intensificato le sfide per le catene di approvvigionamento. Inoltre, l’aumento delle aspettative dei clienti e la carenza di manodopera nel mercato del lavoro logistico hanno messo in evidenza l’urgenza di migliorare i processi di distribuzione, identificati come i più inefficienti all’interno della supply chain. La pandemia di COVID-19 ha ulteriormente evidenziato la necessità di sistemi di consegna resilienti e senza contatto, portando professionisti e ricercatori a concentrare la propria attenzione sui velivoli aerei senza pilota (UAV – Unmanned Aerial Vehicles), comunemente noti come droni, considerati una possibile soluzione ai crescenti problemi logistici. Inizialmente sviluppati per scopi militari, gli UAV hanno trovato impiego anche nel settore civile, offrendo vantaggi quali la possibilità di realizzare una logistica a emissioni zero, fornire consegne senza contatto, operare in modo indipendente dalle infrastrutture terrestri esistenti, garantire tempi di consegna più rapidi e potenzialmente ridurre i costi operativi. Nonostante questi vantaggi, è fondamentale adottare un approccio integrale per affrontare la crescente complessità dei sistemi di lavoro. Diversi ricercatori hanno sottolineato come le sfide logistiche non possano essere risolte attraverso singole prospettive di sostenibilità o resilienza: è necessario un framework integrato. Tuttavia, la letteratura presenta ancora un'adozione limitata di una prospettiva olistica nella ricerca. Sebbene la relazione tra resilienza e sostenibilità stia acquisendo popolarità nella comunità scientifica e numerosi studiosi abbiano lanciato appelli per approfondire come le tecnologie dell’Industria 4.0, come gli UAV, possano migliorare sostenibilità e resilienza nella logistica, le dinamiche specifiche dei sistemi di consegna basati su UAV non sono ancora state esplorate in modo approfondito. Inoltre, gli studi esistenti si concentrano principalmente sugli aspetti di ottimizzazione tecnica, come l’ottimizzazione dei percorsi di consegna dei droni o la determinazione delle posizioni ottimali delle strutture associate agli UAV, e sulle questioni normative, trascurando però i fattori sociotecnici che influenzano l’adozione. Per comprendere realmente gli UAV come “sistemi sociotecnici trasformativi”, è necessario approfondire le interazioni uomo-tecnologia che risultano cruciali per la loro integrazione. Questa tesi di dottorato mira a colmare tali lacune adottando un approccio integrale e impiegando diverse metodologie per facilitare l’integrazione degli UAV nei processi di distribuzione logistica. L’obiettivo viene raggiunto attraverso un quadro strutturato che suddivide il processo di adozione della tecnologia in tre fasi: pre-adozione, adozione anticipata e adozione. Nella prima fase viene valutato l’allineamento strategico della tecnologia, mettendo in luce gli effetti degli UAV sulla competitività organizzativa, la resilienza e la sostenibilità. La seconda fase si concentra sull’integrazione operativa della tecnologia, individuando i principali fattori che incidono sull’adozione degli UAV, considerando la prospettiva dei sistemi sociotecnici. Questo approccio sottolinea l’importanza di affrontare sia gli aspetti tecnici sia quelli sociali per garantire un’integrazione efficace nel contesto organizzativo. Infine, la terza fase si focalizza sulla compatibilità organizzativa della tecnologia, identificando strategie per migliorare il tasso di adozione considerando i fattori legati alle persone. I risultati della ricerca sono presentati in una raccolta di cinque contributi (quattro articoli scientifici e un capitolo di libro), che arricchiscono la comprensione di questa tecnologia capace di trasformare profondamente i processi logistici.