A methodology for exploiting the value potential of digital supply chain ecosystems with System Engineering

Jochen Nürk, Ph.D.

Doctoral thesis

Metodika pro vyčerpání hodnotového potenciálu digitálních obchodních modelů

Abstract:

Průmyslové internacionalizační aktivity a rostoucí obchodní dynamika vedou k slabě har-monizovaným systémům dodavatelského řetězce. Navíc nové obchodní příležitosti z chytrých digitalizačních technologií významně mění obchodní modely a jejich inovační rychlost. Metodická složitost při vyvažování průzkumných a exploatačních aktivit vzrostla, ale požadované úrovně integrace napříč organizačními úrovněmi často nebyly dosaženy. Dosud chybí holistický model řízený systémovým inženýrstvím (SE) pro integrovanou inovaci, transformaci a sladění chytrých obchodních modelů dodavatelského řetězce. Pomocí případových studií v rámci vývoje aplikací SAP pro řízení dodavatelského řetězce (SCM) v prostředí Průmyslu 4.0 a jejich praktického nasazení ve třech automobilových společnostech byly zkoumány hlavní cíle, které výrobní firmy chtějí řešit prostřednictvím digitální transformace, překážky, kterým čelí, a slibné metody zaměření. Pomocí kvalita-tivní analýzy obsahu byly identifikovány a syntetizovány klíčové metody systémového inženýrství (SE), řízení dodavatelského řetězce (SCM) a umělé inteligence (AI) do holis-tického modelu založeného na SE pro transformaci a optimalizaci obchodních modelů, který dříve nebyl v takové úplnosti a stručnosti dostupný. SE bylo vyhodnoceno jako klíčová disciplína pro překlenutí metodických mezer při využívání hodnotového poten-ciálu těchto obchodních modelů a udržení jejich resilience. Jako metodická reakce na identifikované hlavní mezery byl vyvinut holistický rámec, který umožňuje (1) resilienci víceúrovňových dodavatelských řetězců pomocí kolaborativního meta-modelování, (2) transformaci a sémantickou harmonizaci datové infrastruktury eko-systémů dodavatelského řetězce pomocí technologie sémantického webu, což poskytuje předpoklady pro kolaborativní případy využití strojového učení (ML), (3) koncepci plánování a optimalizace dodavatelského řetězce řízenou ziskem, a nakonec (4) holis-tickou koncepci systémového inženýrství pro ambidextrii, která zohledňuje integrované simulace od makro implikací až po lokální vhodné reakce na nesnáze a hodnocení efektiv-ity mezi průzkumem a exploatací a konvergenci schopností. Tímto způsobem byly koncepty z oblasti managementu, jako je teorie ambidextrie, strate-gické sladění, teorie dynamických schopností a inovace obchodních modelů, řešeny meto-dami systémového inženýrství, jako je capability engineering, teorie komplexních adaptiv-ních systémů, a také informatikou, jako např. technologií sémantického webu a strojového učení. Tyto metody byly integrovány a harmonizovány do stručného modelu systémového inženýrství, který je založen na teorii systémů. Model umožňuje optimalizaci obchodních modelů dodavatelského řetězce s cílem zvýšit produktivitu inovací a zvládnout rostoucí obchodní dynamiku prostřednictvím ho.

Abstract:

Industrial internationalisation activities and increasing business dynamics result in weakly harmonised supply chain systems. Moreover, new business opportunities from smart digitalisation technology, significantly change business models and their innovation rate. The methodical complexity for balancing exploration and exploitation activities has risen, but the desired integration levels across organisational levels were often not reached. So far, a holistic systems engineering (SE)-driven model for integrated innova-tion, transformation and alignment of smart SC business models is missing. Using case study research at SAP's Industry 4.0 SCM application development and field organisation and three automotive companies, the top objectives that manufacturing com-panies aim to address with digital transformation, obstacles they face and promising focus methods have been explored. Using qualitative content analysis, key methods for systems engineering (SE), supply chain management (SCM) and artificial intelligence (AI) have been identified and synthesised into a holistic SE-driven model for transforming and op-timising SC business models, which was not available before in that completeness and conciseness. SE has been evaluated as a core discipline for closing the methodical gaps in exploiting the value potentials of such business models and keeping these resilient. As a methodical response to the identified top gaps, a holistic framework has been devel-oped that enables (1) resilience of multi-tier supply chains by a collaborative meta-modelling approach, (2) transformation and semantic harmonisation of SC ecosystems’ data infrastructure using semantic web technology, for providing prerequisites for col-laborative Machine Learning (ML) use cases, (3) a profit-driven SC planning and optimisa-tion conception, and finally, (4) a holistic SE conception for ambidexterity engineering considering integrated simulations from macro implication to local appropriate responses to adversities and evaluations for the effectiveness between exploration and exploitation and the convergence of capabilities. In this way, concepts from management research such as ambidexterity theory, strategic alignment, dynamic capability theory and business model innovations have been ad-dressed by systems engineering methods such as capability engineering, complex adaptive systems theory as well as informatics such as semantic web technology and machine learning. The methods have been integrated and harmonised into a concise systems engi-neering model, which has been grounded in systems theory. The model enables optimising SC business models to increase innovation productivity and master the increasing busi-ness dynamics through a holistic view of exploration, exploitation and performance along the supply chain and life cycles of capabilities.

Keywords

Systémové inženýrství, digitalizace dodavatelského řetězce, podnikové inženýrství, Průmysl 4.0, inženýrství ambidextrie, inženýrství emergence a konvergence

Keywords

Systems Engineering, supply chain digitalisation, enterprise engineering, Industry 4.0, ambidexterity engineering, emergence and convergence engineering

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 8. 2024

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. František Dařena, Ph.D.

Mendel University in Brno

Faculty of Business and Economics

Doctoral programme / field:
System Engineering and Informatics / Economic Informatics