Development of industry 4.0 systems in SMEs environments

Abstract

Industry 4.0 is the current fourth industrial revolution, which is continuously modifying industrial environments towards technology evolution dealing with ongoing social, economic, and political changes. As a result, companies working in several industries are facing the need for disruptive industrial applications and their business evolution. Small and Medium Enterprises, that traditionally strive to keep up with industrial revolutions since they often are unprepared to understand novelties and to deal with changes that revolutions bring, often fail to identify how they must adapt to new industrial scenario. Dealing with this issue, especially the lack of knowledge of manufacturing Small and Medium Enterprises about new technologies and their gap in recognizing new business principles, this thesis proposes a two-fold approach. Firstly, the recent literature on Industry 4.0 in the engineering field is reviewed for identifying a simple technology stack of Industry 4.0, that can be easily understood also in environments that lack advanced knowledge of technology evolution. The technology stack is provided in the form of a Reference Model, since its suitability for identifying components needed for coping with industrial changes. The model is tested verifying its interoperability with other relevant Reference Models and Architectures of Industry 4.0. Secondly, a Maturity Model is designed, capable of assessing whether manufacturing companies have adopted recent disruptive technologies of Industry 4.0 and they comply with its new business principles, and in which direction they must evolve considering the supply chain in which they do business. The Maturity Model is then tested in the manufacturing and processing agro-food industry of the food valley, located in the Parma district of the Emilia-Romagna region, in Italy.

L'Industria 4.0 identifica l'attuale quarta rivoluzione industriale, in cui la continua evoluzione delle tecnologie permette di rispondere con successo ai continui cambiamenti sociali, economici e politici. Di conseguenza, le aziende, a prescindere dal settore in cui operano, affrontano la necessità di realizzare applicazioni industriali totalmente nuove e far evolvere il proprio modo di fare business. Le piccole e medie imprese, che tradizionalmente soffrono le rivoluzioni industriali poiché spesso sono impreparate a comprenderne le novità e ad affrontare i cambiamenti che ne derivano, spesso non riescono a conformarsi al nuovo scenario industriale. Per affrontare questo tema, e in particolare la mancanza di conoscenza delle nuove tecnologie da parte delle Piccole e Medie Imprese del settore manufatturiero, e la loro incapacità di riconoscere nuovi principi di business, questo lavoro di tesi propone un duplice approccio. In primo luogo, la recente letteratura sull'Industria 4.0 nel campo dell'ingegneria viene rivista per identificare un semplice stack tecnologico dell'Industria 4.0, che possa essere facilmente compreso anche in ambienti che non hanno una conoscenza avanzata delle recenti evoluzioni tecnologiche. Lo stack tecnologico viene proposto nella forma di Reference Model dell'Industria 4.0, in quanto questa tipologia di modello è adatto a identificare i componenti necessari per affrontare i cambiamenti industriali. Il modello viene testato verificandone l'interoperabilità con altri rilevanti modelli e architetture di riferimento dell'Industria 4.0. In secondo luogo, viene progettato un Modello di Maturità in grado di valutare se le aziende manifatturiere hanno adottato le nuove tecnologie dell’Industria 4.0 e si sono adeguate ai nuovi principi di business, e in quale direzione devono evolvere considerando la supply chain in cui operano. Il Modello di Maturità viene poi testato in un ambiente specifico, cioè l'industria agroalimentare manifatturiera e di processo della food valley situata nella provincia parmense in Emilia-Romagna (Italia).