Logistics and service outsourcing: advanced models and tools for supply chain mapping

The present Ph.D. thesis comes from the consideration that distribution networks and logistics networks urgently require new and efficient logistics management strategies to preserve their competitiveness, increase the level of organization and control the increase of system complexity, at the same time. The research explores the fundamental theories concerning Distribution Network Optimization in the presence of Logistics Outsourcing and analyzes the complexity of Supply Networks with a quantitative approach, by proposing new techniques to study specific aspects of a complex logistics network and emphasizing the importance and the need for new systemic approaches in the development of these particular disciplines. The main objectives of the present thesis are: 1. Demonstrate the effectiveness of a new theoretical model of Supply Network Analysis (SNA), derived through a multidisciplinary approach, to study logistics networks, whose basic principles are borrowed from the information theory (Shannon) and the ecological systems theory (Ulanowicz). 2. Show how the design of efficient and durable Supply Networks should be supported by appropriate mathematical models and not only semi-quantitative procedures. 3. Analyze the performance of a Supply Network in the presence of logistics and service outsourcing, with deep insight into the role and the strategic impact of the service providers involved. 4. Develop and validate a new and integrated model for Network Analysis using virtual case instances and real case studies, based on the concept of "information entropy" (Shannon, 1948) and entropic complexity indexes derived by ecology, as a tool that supports mapping and rating activities of a logistics network, decision-making, alternative scenarios analysis and design and reengineering of supply chains. These accomplishments are associated with an appropriate software application. This work, conducted with a profitable interdisciplinary collaboration with the Department of Ecology and Evolution at the University of Chicago, is devoted to investigate goods distribution in supply networks, especially characterized by logistics outsourcing, and to develop better theories on the supply network mapping problem and its application to industrial contexts.

La presente tesi di dottorato nasce dalla convinzione che le reti distributive e i network logistici richiedano urgentemente nuove ed efficienti strategie di gestione per preservare la loro competitività, aumentare il livello di organizzazione e controllare al tempo stesso l’incremento di complessità dei sistemi. La ricerca analizza le teorie fondamentali riguardanti l’ottimizzazione dei network distributivi (Distribution Network Optimization) in presenza di outsourcing logistico (Logistic Outsourcing) e affronta l’analisi della complessità di un Supply Network (Supply Network Complexity Analysis) con approccio quantitativo, proponendo nuove tecniche per studiare aspetti peculiari di una rete logistica complessa e sottolineando l’importanza e la necessità di nuovi approcci sistemici per favorire lo sviluppo futuro di queste discipline. Il lavoro si pone quattro obiettivi principali: 1. Dimostrare l’efficacia di un approccio metodologico di tipo multi-disciplinare allo studio delle reti logistiche, sviluppando efficacemente i principi di base derivanti dalla teoria dell’informazione (Shannon) e dalla teoria dei sistemi ecologici (Ulanowicz). 2. Mostrare come la progettazione di Supply Network efficienti e longevi da un punto di vista logistico debba essere supportata da modelli matematici adeguati e non soltanto da procedure semi-quantitative. 3. Analizzare la performance del Supply Network in presenza di outsourcing di servizi e attività logistiche, comprendendo a fondo il ruolo e l’impatto strategico dei service providers appartenenti alla rete. 4. Sviluppare un nuovo modello organico e integrato di Network Analysis (supportato da un adeguato strumento di calcolo) e validarlo mediante casi studio reali. Il modello, basato sul concetto di “entropia dell’informazione” (da Shannon, 1948) e sulle misure entropiche della complessità delle reti, risulta uno strumento in grado di supportare le attività di mappatura e rating di una rete logistica, coadiuvando così il decision making, l’analisi di scenari alternativi e il supply chain mapping e reengineering. Questi traguardi sono associati allo sviluppo di un opportuno strumento di calcolo per l’applicazione del modello teorico. Il lavoro di ricerca è stato sviluppato grazie ad un’efficiente collaborazione interdisciplinare con il dipartimento di Ecologia ed Evoluzione dell’università di Chicago e, fin dall’inizio, si è posto l’obiettivo di investigare i flussi logistici caratteristici di un Supply Network in presenza di outsourcing della logistica e, più in generale, di fenomeni di integrazione e centralizzazione di rete, apportando un’innovazione sia nella base teorica riguardante la progettazione dei network logistici, sia nella conseguente applicazione pratica in contesti industriali a noi contemporanei.