Digital Transformation in the Manufacturing Sector – Tackling Business and Technology Challenges

Titelangaben

Stahl, Bastian:
Digital Transformation in the Manufacturing Sector – Tackling Business and Technology Challenges.
Bayreuth , 2023 . - III, 68 S.
( Dissertation, 2023 , Universität Bayreuth, Rechts- und Wirtschaftswissenschaftliche Fakultät)

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Abstract

Many incumbents in the manufacturing sector strive to leverage the various opportunities offered by digital technologies and therefore embark on digital transformation. Afforded by digital technologies, the development of digital business models represents a central field of action for manufacturers to counter increasing competitive pressure and declining margins. However, manufacturers face, among others, business and technology challenges when moving toward digital business models. Especially for incumbent manufacturers, business challenges include the structured exploration of digital business models and identifying the organizational capabilities required for such new business models. Coming from hitherto mainly hardware-centric business models, this implies far-reaching changes for many companies, in which management must give structure and direction. In addition, in the wake of digital transformation, technology challenges arise from the broad adoption of digital technologies. Here, IT security is a central area of action and a crucial requirement for the successful implementation and sustainable operation of digital business models. Especially in the manufacturing sector, IT security incidents can paralyze entire value chains or threaten a company’s existence through a drain of technical knowhow. Thus, manufacturers need to define proactive and reactive measures to enhance their IT security along with their digital transformation. Many incumbent manufacturers are still struggling to meet business and technology challenges and thus call for applicable research artifacts that provide prescriptive knowledge and offer guidance. However, while existing research provides a valuable base of descriptive knowledge, for example, in archetypal business models or case studies about manufacturers’ digital transformation, there is a research need for prescriptive knowledge with real-world applicability. To address this need, this cumulative dissertation sheds light on manufacturers’ digital transformation and comprises five research articles that include research artifacts to assist in tackling these challenges. First, regarding business challenges, this dissertation examines ways for incumbents to structure the exploration of digital business models. Therefore, research article #1 presents the case study of WashTec, an incumbent car washer manufacturer, revealing how the company successfully explored three digital business models utilizing a structured approach. Hence, the key artifact of research article #1 is a four-phase approach that complements core elements of existing exploration approaches, for example, Design Thinking, with the aspects of strategy and monetization of digital business models. Research articles #2 and #3 address what capabilities manufacturers need to develop based on an identified target digital business model. The two articles use established digital business model archetypes to develop and evaluate maturity models that assist in identifying the technical and non-technical capabilities required. Second, this dissertation examines how manufacturers can meet the technology challenges of increasing IT security requirements associated with moving toward digital business models. In the area of proactive measures, a framework for the strategic consideration of IT security in digitalization projects is presented (research article #4). This artifact enables manufacturers to prioritize IT security according to identified drivers and individual requirements and, thus, to design-in IT security in digital solutions. However, since IT security incidents can never be prevented entirely, research article #5 addresses the area of reactive measures for IT security. Here, a maturity model is developed that provides organizations with a comprehensive perspective on capabilities for developing effective incident response management. In sum, this work contributes to the existing body of knowledge about manufacturers’ digital transformation consisting of both business and technology challenges. This work strives to empower manufacturers in tackling their digital transformation challenges by developing and evaluating applicable artifacts that offer notably prescriptive knowledge. In addition, this work stimulates future research on understanding digital transformation. For instance, by applying the developed artifacts as analytical lenses on a broad scale to generate new descriptive (e.g., by identification of transformation paths and associated theories) and prescriptive knowledge (e.g., deriving industry best practices) in the digital transformation of manufacturers.

Abstract in weiterer Sprache

Viele Maschinen- und Anlagenbauer sind bestrebt, die vielzähligen Möglichkeiten digitaler Technologien für sich zu nutzen und schreiten daher stetig mit ihrer digitalen Transformation voran. Dabei stellt die Entwicklung digitaler Geschäftsmodelle ein zentrales Handlungsfeld für diese Industrie dar, um steigendem Wettbewerbsdruck und sinkenden Margen zu begegnen. Allerdings stellt die Entwicklung digitaler Geschäftsmodelle die Unternehmen, unter anderem, vor betriebswirtschaftliche und technologische Herausforderungen. Insbesondere für etablierte Hersteller stellt die strukturierte Exploration digitaler Geschäftsmodelle und die Identifikation der notwendigen organisationalen Fähigkeiten eine Herausforderung dar. Ausgehend von bisher überwiegend Hardware-zentrierten Geschäftsmodellen impliziert dies für viele Unternehmen weitreichende Veränderungen, denen das Management Struktur und Richtung geben muss. Darüber hinaus ergeben sich im Zuge der digitalen Transformation, die oftmals mit der breitflächigen Adoption digitaler Technologien einhergeht, Technologie-bezogene Fragestellungen. Hierbei ist speziell die IT-Sicherheit als zentrales Handlungsfeld zu nennen und stellt eine entscheidende Voraussetzung für die nachhaltig erfolgreiche Realisierung digitaler Geschäftsmodelle dar. Denn insbesondere im produzierenden Gewerbe können IT-Sicherheitsvorfälle ganze Wertschöpfungsketten lahmlegen oder durch den Abfluss von technischem Know-how die Existenz eines Unternehmens gefährden. Hersteller müssen daher proaktive und reaktive Maßnahmen definieren, um ihre IT-Sicherheit im Zuge der digitalen Transformation gewährleisten zu können. Um etablierte Unternehmen im Maschinen- und Anlagenbau im Zuge der Bewältigung dieser betriebswirtschaftlichen und technologischen Herausforderungen zu unterstützen, bedarf es anwendungsnaher Forschung, die präskriptives Wissen und Orientierungshilfen bietet. Bestehende Forschung liefert im Bereich des deskriptiven Wissens wertvolle Grundlagen, etwa in Form von archetypischen Geschäftsmodellen oder Fallstudien über die digitale Transformation im produzierenden Gewerbe. Jedoch besteht darüber hinaus ein Forschungsbedarf im Bereich des präskriptiven Wissens, das hohe praktische Anwendbarkeit bietet. Vor diesem Hintergrund werden im Zuge dieser kumulativen Dissertation, die fünf Forschungsbeiträge umfasst, Forschungsartefakte entwickelt, die zur Bewältigung dieser Herausforderungen beitragen sollen. Im Bereich der betriebswirtschaftlichen Herausforderungen untersucht diese Dissertation zunächst, wie etablierte Unternehmen die Exploration digitaler Geschäftsmodelle strukturieren können. Forschungsartikel #1 beleuchtet diesen Aspekt anhand der Fallstudie des Unternehmens WashTec, einem etablierten Hersteller von Autowaschanlagen. Dabei wird aufgezeigt, wie ein strukturierter methodischer Ansatz das Unternehmen bei der erfolgreichen Entwicklung drei digitale Geschäftsmodelle unterstützen konnte. Das zentrale Artefakt des Forschungsartikels ist daher der entwickelte vierphasige Explorationsansatz, der Kernelemente bestehender Methodenansätze, z. B. des Design Thinking, durch die Aspekte der Geschäftsstrategie und Monetarisierung digitaler Geschäftsmodelle ergänzt. Die Forschungsartikel #2 und #3 befassen sich hingegen mit der Fragestellung, welche Fähigkeiten Unternehmen entwickeln müssen, um identifizierte digitale Zielgeschäftsmodelle realisieren zu können. Die beiden Artikel entwickeln und evaluieren dabei Reifegradmodelle, die auf etablierten Archetypen digitaler Geschäftsmodelle aufbauen. Diese Modelle sollen Unternehmen dabei unterstützen, die für die jeweiligen digitalen Geschäftsmodelle notwendigen technischen und nichttechnischen Fähigkeiten zu identifizieren. Darüber hinaus wird in dieser Dissertation untersucht, wie Hersteller den technologischen Herausforderungen der steigenden IT-Sicherheitsanforderungen im Zusammenhang mit der Entwicklung digitaler Geschäftsmodelle begegnen können. Im Bereich der proaktiven Maßnahmen wird ein Framework für das Management IT-Sicherheit in Digitalisierungsprojekten entwickelt (Forschungsartikel #4). Dieses Artefakt ermöglicht es den anwendenden Unternehmen, die IT-Sicherheit entsprechend identifizierten Treibern und individuellen Anforderungen zu priorisieren und somit die IT-Sicherheit als integralen Bestandteil bei digitalen Lösungen zu betrachten. Da IT-Sicherheitsvorfälle jedoch nie vollständig verhindert werden können, adressiert Forschungsbeitrag #5 den Bereich der reaktiven Maßnahmen zur IT-Sicherheit. Hier wird ein Reifegradmodell entwickelt, das Organisationen eine ganzheitliche Perspektive auf die Fähigkeiten zur Entwicklung eines effektiven „Incident Response Managements“ bietet. Insgesamt trägt diese Arbeit zum Stand der Forschung über die digitale Transformation im Maschinen- und Anlagenbau bei, die sowohl betriebswirtschaftliche als auch technologische Herausforderungen mit sich bringt. Die Arbeit zielt dabei darauf ab, die Unternehmen bei der Bewältigung dieser Herausforderungen zu unterstützen, indem sie anwendbare Artefakte entwickelt und evaluiert, die insbesondere präskriptives Wissen liefern. Darüber hinaus soll diese Arbeit zukünftige Forschung zum Verständnis der digitalen Transformation anregen. Dies könnte beispielsweise durch die Anwendung der entwickelten Artefakte als analytische Linsen in im Zuge breiter angelegter Studien im Maschinen- und Anlagenbau erreicht werden. So könnte neues, deskriptives (z. B. durch die Identifikation von Transformationspfaden und zugehörigen Theorien) und präskriptives Wissen (z. B. durch die Ableitung von Best Practices der Branche) für die digitale Transformation im Maschinen- und Anlagenbau generiert werden.