Proposal of a method to support the implementation of vertical integration in the context of Industry 4.0

Abstract

One of the fundamental principles of Industry 4.0 in the field of intelligent manufacturing is the implementation of vertical integration, that is, the integration of information systems at the different hierarchical levels of the company to provide data flow over time and support decisionmaking. However, the academic literature still needs to present empirical evidence on how vertical integration and the technologies that compose it can be implemented to contribute to the requirements of Industry 4.0. Although vertical integration is presented as a solution to the need for data visibility that Industry 4.0 requires, it is known that there are different ways to implement vertical integration that depend on the desired operational objectives and the characteristics of the companies. Therefore, the technological sets of vertical integration can have different ways of contributing to achieving greater visibility of production processes. This thesis aims to propose a methodology to support companies in the implementation of vertical integration that allows companies to advance in Industry 4.0. The study followed a mixed approach, combining qualitative and quantitative methods. In qualitative terms, the thesis presents a multi-case study of 10 leading manufacturing companies in implementing 4.0 technologies, aiming to understand the main factors that influence these companies in adopting information systems for vertical integration. Furthermore, a multi-case qualitative study in 3 buyer-supplier dyads to understand the implications of information asymmetry in MES purchasing allows vertical integration in Industry 4.0. On the other hand, in quantitative terms, the thesis presents a survey conducted with 132 companies in the machinery and equipment sector, through which the contribution of cybersecurity actions to vertical integration is analyzed, making it possible to achieve greater digital transformation. This thesis demonstrates that the implementation of vertical integration is challenging for companies due to its complexity and novelty but that the methodologies presented contribute to clarifying this implementation. Furthermore, it explores the limitations and nuances of these contributions in different situations. The main contribution of this study is to provide empirical evidence of methodologies that support companies in the implementation of vertical integration in the context of Industry 4.0.

Um dos princípios fundamentais da Indústria 4.0 no domínio da manufatura inteligente é a implementação da integração vertical, ou seja, a integração dos sistemas de informação dos diferentes níveis hierárquicos da empresa para fornecer fluxo de dados no tempo e suporte à tomada de decisão. Contudo, a literatura acadêmica ainda não tem apresentado evidências empíricas sobre a forma como a integração vertical e as tecnologias que a compõe podem ser implementadas de maneira a contribuir com os requisitos da Indústria 4.0. Embora integração vertical seja apresentada como uma solução para necessidade de visibilidade de dados que a Indústria 4.0 requer, é sabido que existem diferentes caminhos para implementação da integração vertical que dependem dos objetivos operacionais almejados e das características das empresas. Portanto, os conjuntos tecnológicos da integração vertical podem ter diferentes formas de contribuição para alcançar uma maior visibilidade dos processos de produção. O objetivo desta tese é propor uma metodologia para suportar as empresas na implementação de integração vertical que permita que as empresas avancem na Indústria 4.0. O estudo seguiu uma abordagem mista, combinando métodos qualitativos e quantitativo. Em termos qualitativos, a tese apresenta um estudo multicasos em 10 empresas de manufatura líderes na implantação de tecnologias 4.0, visando entender os principais fatores que influenciam essas empresas na adoção de sistemas de informação para integração vertical. E ainda, um estudo qualitativo multicascos em 3 díades de comprador e fornecedor para compreender as implicações da assimetria da informação na compra de MES que permita a integração vertical na Indústria 4.0. Por outro lado, em termos quantitativos, a tese apresenta uma pesquisa survey conduzida com 134 empresas do setor de máquinas e equipamentos, através da qual se analisa a contribuição de ações em cibersegurança na integração vertical possibilita alcançar maior transformação digital. A presente tese demonstra que, de fato, a implementação da integração vertical é desafiadora para as empresas devido sua complexidade e novidade, mas que as metodologias apresentadas contribuem para o esclarecimento dessa implementação. Além disso, explora as limitações e nuances dessas contribuições em diferentes situações. A principal contribuição deste estudo é fornecer evidências empíricas de metodologias que suportem as empresas na implementação de integração vertical no contexto da Indústria 4.0.