Driving digital transformation in manufacturing through quality 4.0: an industrial case study

In the current context of rapid technological evolution, digital transformation has become more relevant and necessary than ever for organisations. Many manufacturing companies aspire to the goals of Industry 4.0 and Industry 5.0, while still operating on fragmented information systems and partially digitalized processes. This is particularly evident in quality management, where innovation advances more slowly than in other functions and where an integrated vision of opportunities and possible solutions is often lacking. As a result, a significant limitation emerges: for many firms, the challenge does not lie in adopting new technologies, but in progressively building the digital maturity required to effectively integrate them. This research aims to develop and apply a model capable of guiding the digital transformation in a structured and gradual way, demonstrating how the integration of Industry 4.0 technologies into traditional quality management systems can improve inspection efficiency and data traceability across production processes. The model—developed through a preliminary review of digital maturity assessment tools and a systematic literature review on quality in Industry 4.0—was applied to a real industrial case study, conducted within an Italian multinational company producing agricultural machinery. Through a structured methodology encompassing initial assessment, identification of criticalities and opportunities, project development and implementation, and final evaluation, the company was guided through a digital transformation pathway of the Quality function. The results highlight a significant increase in digital maturity across management, control, technology and organizational areas, along with tangible operational benefits such as reduced inspection times, more effective data utilization and greater energy efficiency. This thesis demonstrates that a progressive approach grounded in the development of digital maturity represents a concrete and effective way for integrating Quality 4.0 tools into manufacturing processes. Furthermore, it introduces a structured and actionable pathway for the adoption of Industry 4.0 solutions through a replicable and scalable model for a coherent and sustainable digital evolution.

Nell’attuale contesto di rapida evoluzione tecnologica, la trasformazione digitale delle imprese è più che mai rilevante e necessaria. Molte aziende manifatturiere ambiscono agli obiettivi di Industria 4.0 e Industria 5.0, operando tuttavia ancora su basi informative frammentate e con processi solo parzialmente digitalizzati. Questo è ancora più evidente nella gestione della qualità, dove l’innovazione procede con maggiore lentezza rispetto ad altre funzioni e dove, spesso, manca una visione integrata delle opportunità e delle possibili soluzioni. Ne deriva un limite significativo: per numerose aziende la sfida non consiste tanto nell’adottare nuove tecnologie, quanto nel costruire progressivamente la maturità digitale necessaria per integrarle in modo efficace e scalabile. La presente ricerca si propone di sviluppare ed applicare un modello in grado di guidare la trasformazione digitale in maniera strutturata e graduale, dimostrando come l’integrazione delle tecnologie di Industria 4.0 nei tradizionali sistemi di gestione della qualità possa migliorare l’efficienza dei controlli e la tracciabilità dei dati lungo i processi. Il modello, sviluppato a partire da una ricerca preliminare sugli strumenti di valutazione della maturità digitale e da una revisione della letteratura sulla qualità nell’Industria 4.0, è stato applicato ad un caso industriale reale, presso una multinazionale italiana produttrice di macchine agricole. Mediante una metodologia articolata che comprende valutazione iniziale, identificazione di criticità e opportunità, sviluppo del progetto, implementazione e valutazione finale, l’azienda è stata guidata in un percorso di digitalizzazione della Qualità. I risultati mostrano un incremento significativo della maturità digitale nelle aree di gestione, controllo, tecnologia e organizzazione, oltre a benefici operativi concreti quali la riduzione dei tempi di collaudo, un utilizzo più efficace dei dati e una maggiore efficienza energetica. Questa tesi dimostra che un approccio progressivo fondato sullo sviluppo della maturità digitale rappresenta una via concreta ed efficace per integrare gli strumenti della Qualità 4.0 nei processi manifatturieri. Il presente lavoro propone inoltre un percorso strutturato per l’adozione di soluzioni di Industria 4.0 attraverso un modello replicabile e scalabile per un’evoluzione digitale coerente e sostenibile.