A management framework for enhancing asset management decisions in service-oriented business models

Abstract

Dada la cada vez más difícil tarea de competir en términos de calidad y precio en el mercado internacional de equipos industriales, los modelos de negocio centrados en producto están perdiendo su atractivo en detrimento de los modelos de negocio centrados en servicio. En estos últimos, generalmente basados en sistemas de producto y servicio donde ambos conforman una única oferta valor, los clientes compran típicamente el uso o el resultado de los equipos por un determinado tiempo, mientras que la propiedad de los equipos permanece en manos de los proveedores. Esta particularidad conlleva que los proveedores de equipos tengan que asumir la responsabilidad de gestionar los equipos vendidos como si fueran propios, lo cual presenta una importante serie de desafíos y barreras técnicas a la hora de adoptar este tipo de modelos de negocio. En este sentido, la gestión de activos, a través de su capacidad para tomar decisiones destinadas a mejorar el desempeño técnico y organizacional de los mismos, se presenta como una rama de investigación clave para ayudar a los proveedores a superar dichos desafíos; y por tanto para diseñar e implementar de forma exitosa una oferta conformada por sistemas de producto y servicio. Por este motivo, la tesis que se presenta profundiza, tanto a nivel teórico como práctico en las capacidades que aporta la gestión de activos en el contexto de la servitización, contribuyendo en tres aspectos clave al estado del arte. En primer lugar, la tesis propone un marco de gestión que formaliza los pasos que los proveedores de equipos deberían dar para optimizar la gestión de activos en función de los servicios que desean ofrecer. Este marco de gestión incluye los principales trabajos de investigación y desarrollo realizados durante la tesis, entre los que se destacan: herramientas de análisis de datos, para tomar decisiones fundamentadas en la fiabilidad de los equipos; mecanismos de optimización basados en simulación, para tomar decisiones óptimas de gestión de activos bajo el paraguas del sistema de producto y servicio seleccionado; y análisis estadísticos, para tomar decisiones con un enfoque basado en el riesgo. Como segunda aportación a la literatura, se ha complementado este marco de gestión con el desarrollo de soluciones que facilitan la gestión del mantenimiento, ya que es considerado un proceso clave dentro de la gestión de activos y un instrumento crucial para optimizar la explotación de los mismos. En este sentido, la tesis propone un nuevo enfoque para modelar la optimización de las estrategias de mantenimiento de los activos a lo largo de su ciclo de vida, basándose en variables de decisión dinámicas. Este dinamismo posibilita considerar y aprovechar la información cortoplacista del contexto operacional para lanzar las actividades de mantenimiento en escenarios de negocio más favorables. Así, se consigue mejorar tanto el desempeño técnico como organizacional de los activos y, por tanto, se asegura el alineamiento de las estrategias de mantenimiento con las estrategias globales de la organización. Por último, debido a que los proveedores de equipos centrados en una estrategia de servitización se ven obligados a absorber un alto grado de riesgo, con el objetivo de mitigarlo y gestionarlo se propone un enfoque estructurado para facilitar la toma de decisiones en base a riesgo. Este enfoque asegura el éxito en la toma de decisiones con un determinado nivel de confianza, para lo cual incluye dos pilares fundamentales. Por un lado, se evalúan las distintas fuentes de incertidumbre que afectan a los servicios a través de la adaptación y particularización del marco propuesto por De Rocquigny et al. [33]. Por otro lado, se cuantifica el impacto de las fuentes de incertidumbre en los objetivos finales, para lo cual se ha desarrolla do un mecanismo de coste-riesgo-beneficio. Cada uno de los desarrollos mencionados se ha aplicado con éxito tanto al sector eólico como al ferroviario, validando así su idoneidad. En particular, estas aplicaciones analizan algunas de las decisiones más complejas en el contexto de la gestión de activos y la servitización, como son la definición de los contratos, la definición de la estrategia de mantenimiento, la evaluación de la incertidumbre o el análisis de inversiones. En este sentido, y a pesar de la diversidad de las decisiones analizadas, los resultados obtenidos tanto a nivel cuantitativo como a nivel de gestión son satisfactorios. Así, se demuestra la utilidad de las soluciones propuestas a la hora de acompañar a los proveedores de equipos en su estrategia de servitización, ayudándoles a avanzar en la cadena de valor.

Shifting from product-oriented to service-oriented business models is critical for manufacturers aiming at moving up the value chain. As a consequence, business models based on the concept of product-service systems, where both product and services are a single offer, have drawn attention of both researchers and practitioners. On these business models, customers effectively purchase the service of products for a defined use period, whilst the ownership of the product remains at manufacturers’ side, who have to assume the responsibility of managing such products as their own assets. This responsibility entails dealing with several technical challenges which are the source of many barriers that hinder the actual adoption of product-service systems. To this respect, asset management research area presents itself as strategic to face such challenges, especially when it is focused on facilitating decisions concerning the assets in order to enhance their technical and business performance. In this context, the present thesis provides theoretical and practical insights regarding the exploitation of asset management capabilities in the context of servitization, making three major contributions. The main contribution of the thesis is the proposed management framework, which comprehensively considers the different researches and developments performed along it. This management framework formalizes the steps to be adopted by manufacturers in order to optimize their asset management decisions in service-oriented business models, helping manufacturers overcome aforementioned technical challenges and barriers. To this aim, the management framework includes solutions such as data analysis tools, for making decisions based on the reliability of the assets; simulation-based optimisation mechanisms, for making optimal asset management decisions within the boundaries of the product-service system selected; and statistical analyses, for making decisions adopting a cost-risk-benefit approach. Secondly, being maintenance management a key process to be considered within asset management and a pivotal instrument for optimising assets’ exploitation, a novel dynamic opportunistic maintenance optimisation modeling approach is presented. This maintenance strategy ensures that maintenance and organizational strategies are aligned, further enhancing their technical and business performance. In particular, the proposed opportunistic maintenance strategy is based on dynamic reliability thresholds and it allows considering and taking advantage of short-term information in order to trigger maintenance activities at more favourable business contexts. Finally, seeking to mitigate and manage the significant risks absorbed by manufacturers when they turn to an offer based on product-service systems, the thesis proposes a structured riskbased decision-making approach. To this aim, the framework for assessing the uncertainty in industrial practices proposed by De Rocquigny et al. [33] is adopted and particularised for the after-sales services design. Likewise, a specific cost-risk-benefit mechanism which quantifies the uncertainty propagation until the quantities of interest has been developed. This contribution enhances the capabilities of the management framework when facilitating risk-based decisions, further ensuring the success of made decisions with a certain confidence level. The contributions proposed in the thesis have been proven useful and valuable in their application to the railway and wind energy industries; therefore confirming their suitability.Within these applications some of the most challenging decisions to be made in the context of servitization and asset management are analyzed and discussed, such as contracts’ pricing, maintenance strategy definition, uncertainty assessment or investment analysis. These results, as well as the managerial insights provided, demonstrate the usefulness of the contributions for supporting service-oriented business models decisions, despite the diverse nature that such decisions might have; therefore helping manufacturers move up the value chain.