1. UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI BRESCIA
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA MECCANICA E INDUSTRIALE
DOTTORATO DI RICERCA IN PROGETTAZIONE E GESTIONE
DEI SISTEMI LOGISTICI E PRODUTTIVI INTEGRATI
XXVIII ciclo
Settore scientifico disciplinare: ING-IND/17
TESI DI DOTTORATO
SERVICE ORIENTED BUSINESS MODELS:
A FRAMEWORK AND A TOOLKIT
FOR PRODUCT-CENTRIC COMPANIES
Relatore:
Ing. NICOLA SACCANI
Coordinatore del Dottorato:
Prof. MARCO ALBERTI
Dottorando:
FEDERICO ADRODEGARI
ANNO ACCADEMICO 2014-2015

2. 3
Nel corso degli anni, il presente lavoro di tesi è stato inoltre supervisionato da:
Prof. Marco Perona, Università degli Studi di Brescia (Italia)
Prof. Christian Kowalkowski, Linköping University (Svezia)

3. 4
Abstract (in Italian)
La presente tesi di dottorato, intitolata “Service oriented business models: a framework
and a toolkit for product-centric companies”, illustra il lavoro di ricerca da me svolto
negli ultimi tre anni, presso il dipartimento di Ingegneria Meccanica e Industriale
dell’Università degli Studi di Brescia. Parte di questo lavoro è stato sviluppato
all’interno del progetto di ricerca finanziato dalla Comunità Europea T-REX - Seventh
Framework Programme (FP7/2007-2013) - agreement no 609005 (http://t-rex-fp7.eu).
Al fine di fornire un contributo originale allo stato dell’arte sul tema, questa tesi
si propone di analizzare il fenomeno della servitizzazione come trasformazione
complessa dell’intero business model aziendale. Come illustrato nel Capitolo 1, la
servitizzazione è oggi definita come una strategia competitiva attraverso la quale i
produttori di beni tangibili completano (o addirittura trasformano) la propria offerta
attraverso l’erogazione di servizi. Nell'attuale economia globale, dove il vantaggio
competitivo legato al prodotto è sempre più difficile da mantenere, questa strategia sta
diventando sempre più fondamentale: infatti, le aziende manifatturiere non possono più
contare sui tradizionali modelli di business focalizzati sul prodotto nei quali le
dimensioni competitive sono legate a fattori come il tempo, il costo, la qualità o la
flessibilità. Anche in un settore tecnologicamente maturo, come quello dei beni
strumentali, per rispondere al meglio alle sempre più stressanti esigenze dei mercati e
per poter acquisire un vantaggio competitivo, le aziende stanno quindi tentando di
adottare, in diverse forme, questa strategia.
Sono infatti molti gli esempi ed i riferimenti (Capitolo 2) che si possono trovare,
anche nella letteratura scientifica, a testimonianza di come l’estensione del business dei
servizi nel settore dei beni strumentali possa favorire la differenziazione dell’offerta, la
creazione di nuovi vantaggi competitivi difficilmente imitabili e fonti di profitto,
costanti, redditizie e anti cicliche. Per queste ragioni, analogamente a quanto avvenuto
in altri settori (es. automotive, telefonia, …) i produttori di beni strumentali stanno
quindi riorientando la propria offerta (value proposition), proponendo nuove soluzioni
integrate di prodotto-servizio (i.e. servitizzazione). Tuttavia, nonostante l’esistenza di
vari casi di successo (es. Apple, IBM, Xerox e Rolls Royce), i risultati dell’indagine
esplorativa svolta all’interno di lavoro di tesi (Capitolo 4) sembrano confermare come
ancora oggi l’adozione di nuovi modelli di business orientati al servizio sia limitata,
soprattutto nel mondo delle piccole-medie imprese operanti nel modo dei beni
strumentali.

4. 5
Questo è in parte dovuto alla complessità del processo di servitizzazione: questa
strategia, infatti, non rappresenta solo il passaggio da un’offerta orientata al prodotto ad
un’offerta integrata di prodotti e servizi, ma comporta un’articolata trasformazione dei
processi, dell’organizzazione, delle risorse, delle competenze e degli strumenti presenti
nell’azienda. Sviluppare una nuova strategia vincente orientata al servizio richiede
quindi un più complesso ridisegno del business model (Capitolo 1).
Nonostante la crescente attenzione rivolta alla servitizzazione, sia in ambito
accademico che industriale, ancora oggi la letteratura scientifica sembra lontana da una
chiara e condivisa comprensione di questa trasformazione, soprattutto se intesa come
modifica/innovazione del business model aziendale. Come infatti illustrato nel presente
lavoro di tesi (Capitolo 3), l’analisi del processo di servitizzazione attraverso la
prospettiva del business model, risulta poco sviluppata in letteratura: di conseguenza,
pochi sono i metodi e gli strumenti che possano essere messi a disposizione dei
manager per supportare le aziende nel percorso di ideazione, sviluppo ed
implementazione di un nuovo modello di business orientato al servizio (Capitolo 5).
Il presente lavoro di tesi ha quindi permesso di colmare queste carenze,
affrontando tre specifiche domande di ricerca (Capitolo 7):
Reserach Question 1: Quali sono gli elementi che caratterizzano i modelli di
business orientati al servizio nelle aziende prodotto-centriche e come possono
essere descritti e configurati?
Reserach Question 2: Com’è possibile supportare le aziende nel percorso di
servitizzazione (i.e. innovazione del business model orientata al servizio)?
Quali sono gli strumenti che possono essere utilizzati per supportarle?
Reserach Question 3: Come può essere definita e analizzata la maturità
dell’organizzazione, dei processi, delle risorse e delle competenze necessarie
allo sviluppo sostenibile di un modello di business orientato al servizio?
Rispondendo alle suddette domande, il presente lavoro rappresenta un contributo
originale allo stato dell’arte sul tema. Infatti, attraverso la proposta di un innovativo
approccio integrato, questo lavoro ha permesso di:
Sviluppare un nuovo framework, utilizzabile sia nel mondo accademico che
industriale, che identifica e caratterizza gli elementi costitutivi dei modelli di
business orientati al servizio nel settore dei beni strumentali (Capitolo 8);

5. 6
Definire una tipologia che descrive, attraverso diverse configurazioni degli
elementi definiti nel framework, i possibili archetipi di business model che
possono essere adottati dalle aziende nel percorso di servitizzazione(Capitolo 8);
Progettare una metodologia integrata, composta da step interconnessi e relativi
strumenti strategici ed operativi, in grado di supportare le piccole-medie imprese
nel percorso di ideazione, scelta ed adozione di un nuovo modello di business
orientato al servizio (Capitolo 9);
Tra questi strumenti, definire un modello di maturità in grado di analizzare il
grado di orientamento al servizio delle risorse e delle competenze aziendali
necessarie per intraprendere, con successo, il percorso di servitizzazione
(Capitolo 10).
Tali risultati sono stati raggiunti attraverso l’adozione di un approccio multi-
metodologico che comprende:
un’analisi estensiva della letteratura (Capitoli 3, 5, 6),
una survey esplorativa (Capitolo 4),
un’action research in cui i contributi teorici sviluppati (Capitoli 8, 9, 10) sono
stati migliorati e testati in 3 aziende operanti nel settore del machinery,
automation e transportation (Capitolo 11).
Tale approccio, definisce inoltre la struttura del presente lavoro di tesi, che può essere
sintetizzata come in figura:
Figure 1 – Struttura della tesi

6. 7
INTRODUCTION .......................................................................................................................... 11
PART I – CONTEXT AND THEORETICAL BASIS........................................................... 15
1 RESEARCH TOPICS............................................................................................................... 16
1.1 BUSINESS MODEL CONCEPT ............................................................................................... 16
1.1.1 Business model definitions and functions....................................................................... 17
1.1.2 Usefulness of the Business model concept ..................................................................... 21
1.1.3 Business model structure ................................................................................................ 23
1.1.4 Business model research agenda..................................................................................... 30
1.2 THE TRANSITION FROM PRODUCT TO SOLUTION................................................................ 32
1.2.1 Product service system typology .................................................................................... 34
1.2.2 Business models for the transition from products to solutions ....................................... 35
2 CAPITAL GOODS SECTOR .................................................................................................... 37
2.1 OVERVIEW OF THE MACHINE TOOLS, ROBOTICS AND TRANSPORTATION INDUSTRIES ...... 37
2.1.1 Machine tool industry ..................................................................................................... 37
2.1.2 Robotics industry............................................................................................................ 39
2.1.3 Material handling industry and forklift trucks ................................................................ 40
2.2 IMPORTANCE OF SERVICE BUSINESS IN THE CAPITAL GOODS SECTOR............................... 43
2.3 EXPLORATORY CASE STUDIES IN THE CAPITAL GOODS SECTORS ...................................... 47
PART II – LITERATURE REVIEW, EXPLORATORY RESEARCH AND
OBJECTIVES ........................................................................................................................... 52
3 SERVICE ORIENTED BUSINESS MODELS: A SYSTEMATIC LITERATURE REVIEW .............. 53
3.1 PROCESS............................................................................................................................. 54
3.2 FINDINGS FROM THE SYSTEMATIC LITERATURE REVIEW................................................... 55
3.2.1 Descriptive analysis ........................................................................................................ 55
3.2.2 Content analysis.............................................................................................................. 58
3.3 MAIN GAPS AND RESEARCH DIRECTIONS........................................................................... 68
3.3.1 Frameworks and components to describe service oriented business model ................... 69
3.3.2 Level of detail to describe service oriented business model........................................... 69
3.3.3 Service oriented business model types ........................................................................... 70
4 ADOPTION OF SERVICE ORIENTED BUSINESS MODEL IN CAPITAL GOODS INDUSTRIES:
EXPLORATORY SURVEY ............................................................................................................. 71
4.1 PRELIMINARY FRAMEWORK............................................................................................... 71
4.2 SURVEY PROTOCOL AND SAMPLE DESCRIPTION ................................................................ 72
4.3 DESCRIPTIVE RESULTS ....................................................................................................... 75
4.3.1 Value Proposition – main evidences............................................................................... 75
4.3.2 Key resources – main evidences..................................................................................... 78

7. 8
4.3.3 Key activities – main evidences...................................................................................... 80
4.3.4 Partnerships – main evidences........................................................................................ 85
4.3.5 Channels – main evidences............................................................................................. 85
4.3.6 Customer relationship and segmentations – main evidences......................................... 87
4.3.7 Revenue model and cost structure – main evidences..................................................... 89
4.4 BARRIERS AND MAIN GAPS: EMPIRICAL EVIDENCES.......................................................... 91
4.4.1 Driver and obstacles........................................................................................................ 91
4.4.2 Challenges in the transition to service oriented business models ................................... 92
4.5 SUMMARY OF THE EXPLORATIVE STUDY........................................................................... 98
5 SUPPORTING METHODS AND TOOLS FOR THE TRANSITION TO SERVICE ORIENTED
BUSINESS MODELS.................................................................................................................... 103
5.1 BUSINESS MODEL INNOVATION: RELEVANCE AND MAIN GAPS........................................ 103
5.2 BUSINESS MODEL INNOVATION PROCESS MODELS: AN OVERVIEW.................................. 104
5.3 METHODS AND TOOLS FOR SERVICE ORIENTED BUSINESS MODEL INNOVATION............. 110
6 MATURITY MODEL CONCEPT: AN OVERVIEW.................................................................. 120
6.1 MATURITY MODEL DEFINITIONS AND FUNCTIONS ........................................................... 121
6.2 MATURITY MODEL APPLICATIONS ................................................................................... 123
6.2.1 Maturity models for service business development...................................................... 126
7 RESEARCH QUESTIONS AND DETAILED OBJECTIVES....................................................... 136
PART III – CONCEPTUAL DEVELOPMENT.................................................................. 138
8 A NEW SERVICE ORIENTED BUSINESS MODEL DESCRIPTION FRAMEWORK AND
TYPOLOGY ................................................................................................................................ 139
8.1 A SERVICE ORIENTED BUSINESS MODEL DESCRIPTION FRAMEWORK .............................. 139
8.1.1 Value Proposition – detailed description ...................................................................... 141
8.1.2 Key resources – detailed description ............................................................................ 142
8.1.3 Key activities – detailed description............................................................................. 143
8.1.4 Partnerships – detailed description ............................................................................... 146
8.1.5 Channels – detailed description .................................................................................... 147
8.1.6 Customer relationship and segmentation – detailed description................................... 147
8.1.7 Revenue model and cost structure – detailed description............................................. 149
8.2 A NEW SERVICE ORIENTED BUSINESS MODEL TYPOLOGY................................................ 151
8.2.1 A – Ownership oriented business models..................................................................... 152
8.2.2 B – Service oriented business models........................................................................... 155
8.2.3 Detailed description of the service oriented business model types............................... 161
8.2.4 Multiple business models.............................................................................................. 183

8. 9
9 A NEW SERVICE ORIENTED BUSINESS MODEL INNOVATION PROCESS AND TOOLS ....... 184
9.1 SERVICE ORIENTED BUSINESS MODEL INNOVATION PROCESS ......................................... 184
9.2 SUPPORTING TOOLS FOR MOVING TOWARDS SERVICE ORIENTED BUSINESS MODELS ..... 189
9.2.1 Tool 1.1 – As is positioning tool................................................................................... 189
9.2.2 Tool 1.2 – Mind map .................................................................................................... 194
9.2.3 Tool 1.3 – Context mapping tool .................................................................................. 196
9.2.4 Tool 2.1 – New BM configurator ................................................................................. 202
9.2.5 Tool 3.1 – Customer needs analysis.............................................................................. 206
9.2.6 Tool 3.2 – Maturity evaluation tool .............................................................................. 208
9.2.7 Tool 4.1 – Importance effect matrix ............................................................................. 210
9.2.8 Tool 5.1 – Business Case guidelines............................................................................. 213
10 A MATURITY MODEL EVALUATION TOOL FOR SERVICE ORIENTED BUSINESS MODELS
215
PART IV – EMPIRICAL APPLICATION .......................................................................... 236
11 EMPIRICAL TEST.............................................................................................................. 237
11.1 EMPIRICAL RESEARCH METHODOLOGY ......................................................................... 237
11.2 CASE STUDY A ............................................................................................................... 239
11.2.1 Case A – Idea generation............................................................................................ 240
11.2.2 Case A – Future state definition.................................................................................. 249
11.2.3 Case A – Gap analysis ................................................................................................ 258
11.2.4 Case A – Actions definition........................................................................................ 260
11.3 CASE STUDY B ............................................................................................................... 262
11.3.1 Case B – Idea generation ............................................................................................ 263
11.3.2 Case B – Future state definition.................................................................................. 275
11.3.3 Case B – Gap analysis................................................................................................. 281
11.3.4 Case B – Actions definition........................................................................................ 283
11.4 CASE STUDY C ............................................................................................................... 287
11.4.1 Case C – Idea generation ............................................................................................ 288
11.4.2 Case C – Future state definition.................................................................................. 299
11.4.3 Case C – Gap analysis................................................................................................. 307
11.4.4 Case C – Actions definition........................................................................................ 309
CONCLUSIONS ..................................................................................................................... 315
SUMMARY OF CONTRIBUTIONS ................................................................................................. 316
LIMITATIONS AND RESEARCH DIRECTIONS ............................................................................... 318

9. 10
APPENDIX.............................................................................................................................. 319
APPENDIX 1 – SERVICE ORIENTED MATURITY MODEL.......................................................... 320
APPENDIX 2 – LIST OF PAPERS ................................................................................................ 338
ACKNOWLEDGMENTS ...................................................................................................... 339
BIBLIOGRAPHY ................................................................................................................... 340
Glossary
Item Description
BM Business Model
BMC Business Model Canvas
BMI Business Model Innovation
BMIP Business Model Innovation Process
CbM Condition based Maintenance
CRM Customer Relationship Management
CS Case study
DfX Design for X
ERP Enterprise resource planning
FM Fleet management
ICT Information and Communication Technologies
IPS2
Industrial Product Service System
IPSS Integrated Product Service System
LCC Lifecycle cost
LR Literature Review
MM Maturity Model
NSD New Service Development
NPD New Product Development
OEM Overall Equipment Manufacturer
PM Project Management
PDM Product Data Management
PLM Product Lifecycle Management
PSS Product Service System
R&D Research and Development
SE Service Engineering
SME Small and Medium Enterprise
SOBM Service Oriented Business Model
TCO Total Cost of Ownership

10. 339
Acknowledgments
The work described in this thesis has been conducted as part of the project T-REX
(Lifecycle Extension Through Product Redesign And Repair, Renovation, Reuse,
Recycle Strategies For Usage and Reservice oriented business Model), research
project funded by the European Union Seventh Framework Programme (FP7/2007-
2013) under grant agreement no 609005 (http://t-rex-fp7).
The research results presented in this thesis has also been disseminated in the ASAP
Service Management Forum (www.asapsmf.org), a community where scholars and
practitioners from Italian universities and several leading manufacturing companies,
consulting firms and service providers, collaborate in developing research projects
and share findings in the product-services management field
Above all, I would like to personally thank my supervisor Dr. Nicola Saccani for
his enlighten and dedicated guidance along these three challenging years. A special
thanks is to Prof. Marco Perona for his valuable support and all my colleagues at the
RISE Laboratory that have shared with me this journey. I also would like to thank to
Prof. Christian Kowalkowski for his help during my cheerful stay at Linköping
University and during this last tough months of research.
More than anything, I want to say thank to Nicole for her patience and constant
support during these years of working weekends and, most of all, for loving me
everyday: you are my life.
With all my heart, a special thanks is to my parents, my point of reference, and
to my family and friends, absolutely my strength.