Navigating logistics performance through a material flow perspective: a conceptualization of material flows synchronization and its operationalization in modern logistics systems

Logistics systems’ performance has been challenged by growing complexity, driven by stringent order fulfillment and delivery requirements and shortages of critical resources. As a result, interruptions in physical flows have become more frequent and impactful, resulting in the buildup of buffers or waiting times across logistics activities from order receipt to order delivery. This has reignited interest in understanding how the continuity of physical flows impacts logistics systems’ performance. Aligning with the renewed interest in flow-oriented problems, this thesis adopts a material flow perspective to study the concept of material flows synchronization. To this day, potential for conceptual and operational development of material flows synchronization has been limited by the fragmented nature of extant literature that fails to provide a cohesive understanding of the opportunities for synchronizing material flows and the elements to act upon to tackle such opportunities. Focusing on the logistics systems within the nodes and along the links of distribution networks, this thesis follows the broad objective of developing the concept of material flows synchronization and investigating its application in today’s complex and resource-constrained logistics activities. This entailed a first phase of conceptual development and, upon the identification of the most promising research gaps and directions for advancing synchronization-related research, a second phase of operationalization of the concept. Results are articulated in a collection of four papers (three journal papers and one conference paper). Findings from the conceptualization phase uncovered the fundamental elements characterizing material flows synchronization in logistics systems as well as the main directions to advance research on the topic. Results from the operationalization phase of the research showed instead how technological support allows to keep material flows synchronized both within warehousing nodes and at the intersection with transportation activities through the dynamic alignment of interdependent activities. Specifically, results show how such alignment can be achieved through synchronization-driven interventions at multiple levels, from strategic-tactical actions on technology configuration to operational-level policies regulating interdependent activities’ workflows. As a result, this thesis contributes to the conceptual and operational advancement of material flows synchronization in logistics systems, offering the possibility for theory building in the field as well as an organized structure and actionable directions for future research to build upon. Furthermore, it provides guidance in the operationalization of the concept of synchronization in practice, proposing tools to support companies in the reduction of material flows misalignments and resulting inefficiencies along their distribution networks, also considering available technological opportunities.

Le prestazioni dei sistemi logistici sono state messe alla prova da una crescente complessità, determinata da requisiti sempre più stringenti in termini di evasione degli ordini e consegna, nonché dalla carenza di risorse critiche. Di conseguenza, le interruzioni nei flussi di materiale sono diventate più frequenti e impattanti, causando l’accumulo di buffer o la creazione di tempi di attesa tra le attività logistiche che intercorrono dalla ricezione dell’ordine fino alla sua consegna. Questo ha riacceso l’interesse verso la comprensione di come la continuità dei flussi di materiale influenzi le prestazioni dei sistemi logistici. In linea con questo rinnovato interesse per i problemi di flusso, questa tesi adotta una prospettiva basata sui flussi di materiali per studiare il concetto di sincronizzazione. Ad oggi, lo sviluppo concettuale legato alla sincronizzazione è stato limitato dalla natura frammentata della letteratura esistente, che non riesce a fornire una comprensione coerente delle opportunità di sincronizzazione dei flussi di materiale e degli elementi su cui intervenire per coglierle. Concentrandosi sui sistemi logistici sia all’interno dei nodi sia lungo i collegamenti delle reti di distribuzione, questa tesi persegue l’obiettivo generale di sviluppare il concetto di sincronizzazione dei flussi di materiale e di analizzarne l’applicazione nelle attività logistiche odierne, caratterizzate da elevata complessità e vincoli di risorse. Questo ha comportato una prima fase di sviluppo concettuale e, successivamente, a seguito dell’identificazione dei gap e delle direzioni di ricerca più promettenti, una seconda fase di operazionalizzazione del concetto. I risultati sono presentati in una raccolta di quattro articoli (tre pubblicazioni su rivista e un contributo a conferenza). I risultati della fase di concettualizzazione hanno evidenziato gli elementi fondamentali che caratterizzano la sincronizzazione dei flussi di materiale nei sistemi logistici, nonché le principali direzioni per sviluppare ulteriormente la ricerca sul tema. I risultati della fase di operazionalizzazione mostrano invece come il supporto tecnologico consenta di mantenere sincronizzati i flussi sia all’interno dei nodi di magazzino sia nell’intersezione con le attività di trasporto, attraverso l’allineamento dinamico di attività interdipendenti. In particolare, i risultati dimostrano come tale allineamento possa essere ottenuto tramite interventi guidati dalla sincronizzazione a diversi livelli, dalle azioni strategico-tattiche sulla configurazione tecnologica fino alle politiche operative che regolano i flussi di lavoro delle attività interdipendenti. Di conseguenza, questa tesi contribuisce allo sviluppo concettuale e operativo della sincronizzazione dei flussi di materiale nei sistemi logistici, offrendo opportunità per la costruzione teorica nell’area di ricerca, nonché una struttura organizzata e indicazioni operative per sviluppi futuri di ricerca. Inoltre, fornisce linee guida per l’applicazione pratica del concetto di sincronizzazione, proponendo strumenti a supporto delle aziende nella riduzione dei disallineamenti dei flussi di materiale e delle inefficienze presenti lungo le reti distributive, anche alla luce delle opportunità tecnologiche disponibili.