Inter-Organizational Business Processes in the Industry 4.0 Era

Abstract

A Indústria 4.0 exige integração digital ponto a ponto das cadeias de abastecimento e uma nova lógica de processo de negócio que ultrapassa os limites das organizações. A mudança é de uma operação partilhada para uma transformação partilhada. Os processos de negócio são cada vez mais digitalizados e descentralizados em empresas que adotam a Indústria 4.0. Esta dissertação propõe e avalia uma extensão de Business Process Modeling and Notation (BPMN) de modo a responder a estes desafios. Como metodologia de trabalho foi selecionado o design science research, de modo a identificar diversos atributos e requisitos para a modelação de processos de negócio inter-organizacionais na Indústria 4.0 (IOBP 4.0), propor um Modelo de Domínio Conceptual da Extensão (CDME) e uma representação gráfica dos conceitos de extensão. A extensão proposta fornece uma descrição integrada de (1) elementos privados/partilhados do processo, (2) fases de produção local/distribuída e (3) estratégia de incorporação de tecnologia na rede de produção.A dissertação começa com uma revisão da literatura sobre processos de negócio inter- organizacionais, gestão de processos de negócio, modelação de processos de negócio, Indústria 4.0 e BPMN. A seguir, são apresentadas as etapas desenvolvimento da extensão BPMN IOBP 4.0, seguidas dos novos elementos de extensão. De seguida é apresentada uma proposta de abordagem para melhoria de processos de negócio IOBP 4.0, baseada na abordagem Plan-Do-Check-Act (PDCA) e ainda uma proposta de diretrizes para a utilização da extensão IOBP 4.0 em atividades de modelação de processos de negócio. Por fim, é apresentada uma demonstração e avaliação da extensão em duas empresas.Os resultados finais desta dissertação são de grande importância de modo a prestar auxilio na transformação digital do setor da indústria, com processos de negócio cada vez mais digitais e partilhados. Para a teoria, o trabalho contribui para a lógica de gestão de processos de negócio, na área da transformação digital, recentemente introduzida no campo de SI: suporte para pontos de contato coordenados, infraestrutura tecnológica flexível e participantes capacitados. Para a prática, é proposta uma abordagem para a modelação de IOBP 4.0 que garante a visibilidade das atividades de manufatura e oferece suporte à inovação de processos partilhados. A gestão do equilíbrio pontuado dos processos de negócio que abrangem as fronteiras de diversas organizações será uma prioridade para esta década.

Industry 4.0 calls for end-to-end digital integration of supply chains and a new boundary- spanning logic of process design. It is a shift from shared operation to shared transformation. Hence, business processes are increasingly digitized and decentralized in companies adopting Industry 4.0. This dissertation proposes and evaluates a Business Process Modelling and Notation (BPMN) extension to deal with these challenges. Design science has been selected as the research approach to identify several attributes and requirements for Inter-Organizational Business Processes in Industry 4.0 (IOBP 4.0), propose a Conceptual Domain Model of the Extension (CDME) and a graphical representation of the extension concepts. The proposed extension provides an integrated description of (1) private/shared process elements, (2) local/distributed manufacturing stages, and (3) technology incorporation strategy in the production network.The dissertation starts with a literature review on inter-organizational business processes, business process management, business process modelling, Industry 4.0, and BPMN. Next, the steps of the design of the IOBP 4.0 BPMN extension are presented, followed by the new extension elements. Next, a proposal of an approach for IOBP 4.0 business process improvement, based on the Plan-Do-Check-Act (PDCA) approach and the proposal of design guidelines for the use of the IOBP 4.0 extension in modelling activities. Finally, a demonstration and evaluation of the extension in two case companies is presented.The final results of this dissertation are relevant to assist in the industry's digital transformation with increasingly shared, digitalized and decentralized business processes by introducing an extended notation for the modelling of IOBP 4.0. For theory, this work will contribute to the BPM logic of digital transformation: support for coordinated touchpoints, flexible manufacturing and technological infrastructure, and empowered participants. For practice, it proposes an approach to model IOBP 4.0 that ensures manufacturing visibility and supports shared process innovation. Managing the punctuated equilibrium of boundary spanning business processes will be a priority for this decade.