Integrazione dei robot collaborativi nelle PMI manifatturiere: analisi degli impatti produttivi e organizzativi e sviluppo di un modello decisionale

This thesis analyses the impact of collaborative robots on productivity and work organisation in manufacturing SMEs, situating the topic within the broader context of the competitive and technological transformations affecting contemporary manufacturing. The aim of the study is to understand how cobots may represent an automation solution consistent with the needs for flexibility, reconfigurability, and economic sustainability that are typical of SMEs, as well as to define a structured approach for assessing their integration. To this end, the research adopts a multi-method approach based on a literature review, an analysis of cases and applications documented in existing studies, and the development of a dedicated decision-making model. The results show that the benefits associated with the use of cobots are not automatic, but depend on the correct selection of the task, the design of the cell, the balance between operational performance and safety constraints, and the organisation’s ability to support the reconfiguration of work. The applications that appear most transferable to the SME context primarily concern pick-and-place and machine-tending activities, while, at the organisational level, a gradual reallocation of work emerges from executive tasks towards supervisory functions, quality control, and exception management. From an economic perspective, the convenience of adoption proves to be particularly sensitive to utilisation rates, production mix, actual annual operating hours, and reconfiguration times. The main contribution of the thesis lies in the proposal of an operational decision-making model, structured according to a Gate + Scoring logic, capable of integrating technical, economic, and organisational dimensions, making assumptions and trade-offs explicit, and supporting a transparent comparison among integration alternatives. Although empirical validation is still lacking, the study proposes a conceptually robust model that is open to subsequent applications through simulation and/or case study, thereby providing manufacturing SMEs with structured support to guide automation decisions that are more robust, traceable, and consistent with their work system.

La tesi analizza l’impatto dei robot collaborativi sulla produttività e sull’organizzazione del lavoro nelle PMI manifatturiere, collocando il tema nel contesto delle trasformazioni competitive e tecnologiche che interessano la manifattura contemporanea. L’obiettivo del lavoro è comprendere in che modo i cobot possano rappresentare una soluzione di automazione coerente con le esigenze di flessibilità, riconfigurabilità e sostenibilità economica tipiche delle PMI, nonché definire un approccio strutturato per valutarne l’integrazione. A tal fine, la ricerca adotta un approccio multi-metodo basato su revisione della letteratura, analisi di casi e applicazioni documentati negli studi esistenti e sviluppo di un modello decisionale dedicato. I risultati evidenziano che i benefici associati all’impiego dei cobot non sono automatici, ma dipendono dalla corretta selezione del task, dalla progettazione della cella, dall’equilibrio tra prestazioni operative e vincoli di sicurezza e dalla capacità dell’organizzazione di accompagnare la riconfigurazione del lavoro. Le applicazioni maggiormente trasferibili nel contesto delle PMI riguardano soprattutto attività di pick-and-place e machine-tending, mentre sul piano organizzativo emerge una progressiva riallocazione del lavoro da compiti esecutivi verso funzioni di supervisione, controllo qualità e gestione delle eccezioni. Sul piano economico, la convenienza dell’adozione risulta particolarmente sensibile a saturazione, mix produttivo, ore annue effettive e tempi di riconfigurazione. Il contributo principale della tesi consiste nella proposta di un modello decisionale operativo, strutturato secondo una logica Gate + Scoring, in grado di integrare dimensioni tecniche, economiche e organizzative, rendendo espliciti assunzioni e trade-off e supportando una comparazione trasparente tra alternative di integrazione. Pur in assenza di validazione empirica, il lavoro propone un modello concettualmente solido e suscettibile di successive applicazioni tramite simulazione e/o caso studio, fornendo alle PMI manifatturiere un supporto strutturato per orientare decisioni di automazione più robuste, tracciabili e coerenti con il proprio sistema di lavoro.