Design and impact assessment of green information systems: the case of energy and carbon management systems in the supply chain

Abstract

Firms in several industries nowadays implement various practices in order to develop more environmentally sustainable supply chains, under the pressure of stricter regulatory requirements, energy costs’ inflation, increasing requests of supply chain partners and mounting environmental awareness of consumers (Abbasi &Nilsson, 2012; Ashby et al., 2012; Sarkis et al., 2012; Srivastava, 2007). In this context, measuring and managing environmental impacts and, more specifically, the energy consumption and carbon emissions at the different stages of a supply chain, has been recognised as a main issue in the development of sustainable supply chains (Hervani et al., 2005; Lee, 2012; Seuring & Müller, 2008; Seuring & Gold, 2013; Veleva et al., 2003). Despite the fact that organizations have made continuous advances towards energy and carbon management, the benefits have not been fully exploited yet. The lack of standardized environmental performance measures that incorporate both environmental and non-environmental aspects, the absence of systems that gather non-traditional information relating to supply chain performance and the integration of these different types of information have been recognized as the most prevalent factors that lead to the low implementation of energy and carbon management (Hervani et al., 2005).Moreover, the environmental data are either completely absent or merely available at high aggregation levels (Bjorklund et al., 2012; Melville & Whisnant, 2014; Veleva et al., 2003), thus preventing firms from accurately evaluating internal and external performance in environmental terms. While economic and operational data are available in internal systems, various integration issues regarding information technology remain to be tackled before incorporating both environmental and non-environmental aspects (El-Gayar & Fritz, 2006; Lee, 2003). Furthermore, in the realms of supply chain, streamlining the different types of supply chain parties (Hassini et al., 2012) and efficient information sharing and collaboration among supply chain partners must be effectively developed to enable an end-to-end information flow (Banker et al., 2006). The above suggest that the implementation of energy and carbon management in the supply chain is a challenging process and Information Systems (IS) have a strong potential by acting as a tool for managing energy and carbon across the supply chain (Dao et al., 2011; Melville, 2010). Mindful of this potential, a new class of information systems emerges, the Energy and Carbon Management Systems (ECMS) (Melville & Whisnant, 2014, 2014). ECMS is a type of enterprise information systems that "take as inputs various types of environmental data (e.g., electricity and fuel use, furnace combustion, emission factors, employee commuting, and air travel), process that data into usable information, (e.g., megajoules of energy, GHG emissions), and provide enhanced functionality (e.g., automated reporting, managerial dashboards, supply-chain analytics, and workflow management)" (Melville & Whisnant, 2014, 2014). More specifically, these systems should be able to capture energy and carbon-related information from energy-consumption measurement infrastructures, integrate and interoperate with a company's existing enterprise systems (e.g., ERP), interpret and integrate the data received from various sources, and, finally, exchange data with the enterprise systems of supply chain partners. This kind of information systems are being rapidly adopted by firms (Liu & Stallaert, 2010) and represent a growing market that is projected to reach $5.7 billion by 2017 (Melville, 2012; Pike, 2011). Except for supporting energy and carbon management, these systems are expected to impact the enablement of environmental sustainable supply chains by supporting the implementation of sustainable supply chain practices (Seidel et al., 2013) and enhancing environmental-aware decision-making and knowledge creation in terms of environmental impacts within organizations (Butler., 2011; vom Brocke & Seidel, 2012; Seidel et al., 2013; Shrouf & Miragliotta, 2015). Despite the growing interest for this kind of systems, there is little empirical knowledge on phenomena related to them (Melville, 2012), such as factors associated with their adoption, design guidelines or implementation issues that should be tackled (Melville, 2013). The major stream of research focuses on conceptualization and analysis of IS (Malhotra et al., 2013) and further work should be done on the rigorous artefact design, demonstration and evaluation (Malhotra et al., 2013, Melville, 2013; Seidel et al., 2013). Previous studies imply general design principles for environmental reporting and monitoring tools (Hilpert et al, 2014; Seidel, 2013), identify the different implementation challenges that these systems face, such as enterprise system integration and real-time data acquisition, and highlight the importance of integrating information from different sources (El-Gayar & Fritz, 2006). However, these studies remain rather superficial in their design principles, which remain non-explicitly related to contextual implementation settings, such as the level of technological maturity, data availability-acquisition and integration, or even the organizational aspects motivating the use of such tools and not take into account the supply chain context. Going a step further, researchers must not only work on the actual design of these systems but also establish the “in-field” impact, in order to investigate how these systems impact the implementation of environmentally-sustainable supply chains. Motivated by the above, this research aims at advancing the design of energy and carbon management systems in the supply chain and elaborating on the contextual implementation settings that affect their design. Moreover, it presents an effort to investigate the impact of these systems on the implementation of environmentally sustainable supply chains, by measuring energy and carbon emissions, supporting environmental-aware decision-making in the supply chain (Butler, 2011) and sustainable supply chain practices (Seidel et al., 2013). Given the aforementioned research objective and research questions, we adopt the design science paradigm as methodological backbone, as it is a recommended approach for addressing the issues related with the prescription of a new class of information systems such as Energy and Carbon Management Systems. The ‘design-science research methodology process model’ (Peffers et al., 2007) is used, contributing to the development of the ECMS artifact and the systematic formulation of the basic components of ISDT (Gregor & Jones, 2007) based on an incremental approach. More specifically, initially we define the design’s purpose and scope. Then we derive a set of design requirements from justificatory knowledge, which give guidance to the subsequent specification of the design, and we identify the theory’s core constructs. Moreover, we develop a set of testable propositions that inform the evaluation of the proposed design and which we test during the evaluation step. By using as starting point the above, we work closely with four companies in order to design and develop Energy and Carbon Management System artifacts and to inform the theory’s purpose and scope, design requirements, principles of form and function, and core constructs. Subsequently, we demonstrate the two artifacts, concluding with a set of design and implementation principles that inform form and function and components of the design theory. To sum up, the two main outcomes of this thesis include an ECMS artifact and an Information Systems Design Theory for ECMS that prescribes this new class of Information Systems. The artifact generation and the ISDT formulation is based on an incremental and iterative refinement approach that switches between construction phases and evaluation (Markus et al., 2002). More specifically, Demonstration & Evaluation in real-world settings was conducted in two phases, so that the first phase could give feedback to the second round of design and development. During this iterative process, a list of implementation challenges have been identified, imposed by the environmental data availability, the different data granularity levels, the poor data quality, the dependencies and coordination problems due to the need of aligning inputs from multiple partners, the technical integration issues and the absence of automation mechanisms. Evidently, these challenges reveal specific features to be implemented in order to ensure the efficacy of such systems in a real-world context. By following this process, new design and implementation principles have derived from the actual implementation of the artifacts, to inform ISDT components and enhance its validity. In order to investigate the in-field impact of an ECMS, we conducted the demonstration and evaluation phase by employing a field study in four different cases that cover a broad scope of the energy and carbon management, ranging from the supplier of raw materials to the point of sales. Our cases include two representative textile organizations interested in energy-efficiency (a leading textile manufacturer and an international clothing company) and for supply chain issues with two representative fast-moving-consumer-goods (FMCG) organizations interested in sustainability (a retailer and a multinational food manufacturer, global leader in its domain). The final main outcomes of this thesis also include empirical evidence that reveals the impact of ECMS on the enablement of environmentally-sustainable supply chains, through the measurement of energy and carbon emissions, the support of environmental-aware decision-making and the implementation of sustainable supply chain practices.One of the main strengths of this thesis is its interdisciplinary nature, as it interweaves three different disciplines: Information Systems (IS), Operations Management and Environmental Science. Therefore, the contribution of this thesis from a theoretical perspective is found across these three disciplines and focuses on the research streams of IS Design, IS for Sustainability and Energy and Carbon Management. The contributions of this thesis are summarized in the following list: •IS Design: 1.The formulation of an Information Systems Design Theory (ISDT) that prescribes Energy and Carbon Management Systems in the Supply Chain. 2.A set of design and implementation principles that correlate generic energy and carbon management implementation challenges with the design of ECMS, in order to show how these challenges affect the ECMS Design.3.The definition of generic data-models describing the information flows that are required for Energy and Carbon Management.4.A proof-of-concept (two artifacts) for Energy and Carbon Management Systems in the supply chain, that provide insights into how ECMS operate in practice, how they are implemented, and recommendations for their effective implementation and use.5.Providing an exemplar of applying the Design Science research approach in the case of ECMS in the supply chain. 6.Using a more holistic approach that correlates the outcomes of each step of the Design Science approach with the components of the ISDT theory. More specifically, we show how the application of the ‘design-science research methodology process model’ suggested by Peffers et al. (2007) could support the development of the ISDT theory and inform its respective components (Gregor & Jones, 2007). •IS for Sustainability 7.Explore the role of IS on the development of environmental sustainable supply chains by investigating in-depth the emerging class of ECMS and position them in the broader context of information systems addressing sustainability challenges (Green IS research area).8.Provide empirical evidence on how ECMS contribute to the implementation of environmentally sustainable supply chains, by supporting energy and carbon management, environmental-aware decision making and the implementation of environmentally-sustainable supply chain practices.•Energy and Carbon Management9.Frame the Energy and Carbon Management in the supply chain, by identifying a set of various dimensions related to them and the respective Key Performance Indicators (KPIs), information flows and required data.10.Identify important Energy and Carbon Management implementation issues and challenges and provide empirical evidence on how to address them.11.Explore the role of IS on supporting Energy and Carbon Management in the Supply Chain, by presenting how the required energy and carbon management data can be collected, integrated, processed and presented in the form of KPIs by an ECMS.On the other hand, this thesis offers support to software engineers/ developers and vendors and organizations want to implement ECMS aspiring energy and carbon management benefits and more sustainable supply chains. The suggested ECMS design theory and the developed artifact can inform software engineers in their efforts to design IS to be used for energy and carbon management in the supply chain. Furthermore, the suggested conceptual model supports componentization and can improve the reusability and integration of the systems, providing benefits for both software engineers and software vendors. Moreover, the identified implementation issues (e.g. data and technical) and the respective implementation principles could constitute ECMS implementation guidelines and facilitate the implementation process. With the outcomes of this thesis regarding the impact of the ECMS, supply chain managers have empirical evidence on the impact of ECMS that could support their future investment decisions. With the various levels of energy and carbon management identified, the supply chain managers can approach the implementation of ECMS as a gradual process, by implementing the energy and carbon management dimensions that are more aligned with the company maturity, measurable data, available information systems and tools, as well as the expected benefits.

Τις τελευταίες δεκαετίες οι επιχειρήσεις σε διάφορους κλάδους, υπό την πίεση των αυστηρότερων νομοθετικών απαιτήσεων, του αυξανόμενου ενεργειακού κόστους, των εντεινόμενων πιέσεων από συνεργάτες στην εφοδιαστική αλυσίδα για επίτευξη βιωσιμότητας καθώς και από την περιβαλλοντική ευαισθητοποίηση των καταναλωτών, εφαρμόζουν πληθώρα πρακτικών προκειμένου να αναπτύξουν περιβαλλοντικά πιο βιώσιμες εφοδιαστικές αλυσίδες (Abbasi &Nilsson, 2012; Ashby et al., 2012; Sarkis et al., 2012; Srivastava, 2007). Σε αυτό το πλαίσιο, η μέτρηση και η διαχείριση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων και ειδικότερα της κατανάλωσης ενέργειας και των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα (Energy and Carbon Management) στα διάφορα στάδια της εφοδιαστικής αλυσίδας έχει αναδειχθεί ως μείζον θέμα (Hervani et al., 2005; Lee, 2012; Seuring & Müller, 2008; Seuring & Gold, 2013; Veleva et al., 2003). Ωστόσο παρά τις προσπάθειες των επιχειρήσεων και τη συνεχή πρόοδο στον τομέα αυτό, τα οφέλη της διαχείρισης της ενεργειακής κατανάλωσης και των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα δεν έχουν ακόμη πλήρως αποκομισθεί. Η έλλειψη τυποποιημένων δεικτών περιβαλλοντικής απόδοσης, η έλλειψη συστημάτων που συγκεντρώνουν μη-παραδοσιακές πληροφορίες (όπως π.χ. ενεργειακή κατανάλωση) και η ενοποίηση διαφορετικού τύπων πληροφοριών έχουν αναγνωριστεί ως οι βασικές αιτίες για την περιορισμένη υλοποίηση της διαχείρισης ενεργειακής κατανάλωσης και εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα (Hervani et al., 2005).Επιπρόσθετα, τα περιβαλλοντικά δεδομένα είτε απουσιάζουν πλήρως ή είναι απλώς διαθέσιμα συγκεντρωτικά (Bjorklund et al., 2012; Melville & Whisnant, 2014; Veleva et al., 2003), εμποδίζοντας έτσι τις επιχειρήσεις να αξιολογήσουν με ακρίβεια τόσο την εσωτερική όσο και την εξωτερική περιβαλλοντική απόδοση. Ενώ ακόμη και όταν τα οικονομικά και τα δεδομένα λειτουργιών είναι διαθέσιμα, διάφορα θέματα που αφορούν στην ενοποίηση των υπαρχόντων συστημάτων εξακολουθούν να χρήζουν αντιμετώπισης (El-Gayar & Fritz, 2006; Lee, 2003). Επιπλέον, στην εφοδιαστική αλυσίδα ο συγχρονισμός των διαφόρων εμπλεκόμενων (Hassini et al., 2012) και η αποτελεσματική συνεργασία και ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ αυτών πρέπει να αναπτυχθούν αποτελεσματικά προκειμένου να καταστεί δυνατή η από άκρη σε άκρη ροή των πληροφοριών (Banker et al., 2006). Τα παραπάνω καταδεικνύουν ότι η υποστήριξη της διαχείρισης της ενεργειακής κατανάλωσης και του διοξειδίου του άνθρακα στην εφοδιαστική αλυσίδα είναι μια απαιτητική διαδικασία και τα πληροφοριακά συστήματα μπορούν να λειτουργήσουν ως εργαλείο που θα υποστηρίξει την υλοποίηση της σε όλη την εφοδιαστική αλυσίδα (Dao et al., 2011; Melville, 2010).Λαμβάνοντας υπόψη αυτή τη δυνατότητα, μια νέα κατηγορία πληροφοριακών συστημάτων ανακύπτει, τα Συστήματα Διαχείρισης Ενεργειακής Κατανάλωσης και Εκπομπών Διοξειδίου του Άνθρακα (Energy and Carbon Management Systems) (Melville & Whisnant, 2014). Τα Συστήματα Διαχείρισης Ενεργειακής Κατανάλωσης και Εκπομπών Διοξειδίου του Άνθρακα (ECMS) είναι ένας τύπος επιχειρησιακού πληροφοριακού συστήματος που «λαμβάνει ως εισόδους διαφόρους τύπους περιβαλλοντικών δεδομένων (π.χ. κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας και καυσίμων, συντελεστές εκπομπών, μετακίνηση εργαζομένων και αεροπορικά ταξίδια), επεξεργάζεται αυτά τα δεδομένα σε χρήσιμες πληροφορίες (π.χ. megajoules ενεργειακής κατανάλωσης, εκπομπές αερίων θερμοκηπίου), και παρέχει βελτιωμένη λειτουργικότητα (π.χ. αυτοματοποιημένη υποβολή εκθέσεων, διαχειριστικούς πίνακες, αναλύσεις εφοδιαστικής αλυσίδας και διαχείριση ροής εργασιών)" (Melville & Whisnant, 2014).Πιο συγκεκριμένα, τα συστήματα αυτά θα πρέπει να ανακτούν και να αποθηκεύουν πληροφορίες που σχετίζονται με την ενεργειακή κατανάλωση και τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα από υποδομές μέτρησης της ενεργειακής κατανάλωσης, να ενσωματώνουν και να διαλειτουργούν με τα υφιστάμενα εταιρικά συστήματα (π.χ. ERP), να ερμηνεύουν και να ενοποιούν τα δεδομένα που λαμβάνονται από διάφορες πηγές και να ανταλλάσσουν δεδομένα με τα επιχειρησιακά συστήματα των εταίρων στην εφοδιαστική αλυσίδα. Αυτό το είδος των πληροφοριακών συστημάτων υιοθετείται με ταχείς ρυθμούς από τις επιχειρήσεις (Liu & Stallaert, 2010) και αντιπροσωπεύει μια αναπτυσσόμενη αγορά που προβλέπεται να ανέλθει στα 5,7 δις $ μέχρι το 2017 (Melville, 2012; Pike, 2011). Εκτός από τη διαχείριση της ενεργειακής κατανάλωσης και των εκπομπών του διοξειδίου του άνθρακα, τα συστήματα αυτά αναμένεται να επηρεάσουν την ανάπτυξη περιβαλλοντικά βιώσιμων εφοδιαστικών αλυσίδων υποστηρίζοντας την εφαρμογή περιβαλλοντικά βιώσιμων πρακτικών (Seidel et al., 2013) καθώς και την ενίσχυση της δυνατότητας λήψης αποφάσεων με βάση τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις των εταιρειών (Butler, 2011; Vom Brocke & Seidel, 2012; Seidel et al., 2013; Shrouf & Miragliotta, 2015).Παρά το αυξανόμενο ενδιαφέρον για τα συστήματα αυτού του τύπου, η εμπειρική γνώση για φαινόμενα που σχετίζονται με αυτά, όπως οι παράγοντες που σχετίζονται με την υιοθέτησή τους, οι αρχές σχεδίασής τους ή τα ζητήματα εφαρμογής τους (Melville, 2013), είναι περιορισμένη (Melville, 2012). Ο βασικός όγκος της υπάρχουσας έρευνας επικεντρώνεται στην ανάλυση των πληροφοριακών συστημάτων, ενώ περαιτέρω έρευνα θα πρέπει να διεξαχθεί για την ενδελεχή σχεδίαση, επίδειξη και αξιολόγηση αυτών (Malhotra et al., 2013, Melville, 2013; Seidel et al., 2013). Προηγούμενες μελέτες παρουσιάζουν γενικές αρχές σχεδίασης για εργαλεία δημιουργίας και παρακολούθησης περιβαλλοντικών εκθέσεων (Hilpert et al, 2014; Seidel, 2013), αναγνωρίζουν διάφορες προκλήσεις υλοποίησης που αντιμετωπίζουν τα συστήματα αυτά, όπως η ενοποίηση με υπάρχοντα συστήματα και η ανάκτηση δεδομένων σε πραγματικό χρόνο, και τονίζουν τη σημασία της ενοποίησης των πληροφοριών από διαφορετικές πηγές (El-Gayar & Fritz, 2006). Ωστόσο, οι μελέτες αυτές στερούνται βάθους ανάλυσης ως προς τις αρχές σχεδίασης τους και δεν σχετίζονται ρητά με τις συνθήκες του περιβάλλοντος εφαρμογής, όπως το επίπεδο της τεχνολογικής ωριμότητας, η διαθεσιμότητα των δεδομένων, η ανάκτηση και η ενοποίηση των δεδομένων ή ακόμη και τις οργανωτικές πτυχές που υπαγόρευσαν τη χρήση τους, και δεν αφορούν το πλαίσιο της εφοδιαστικής αλυσίδας. Επεκτείνοντας την έρευνα, οι ερευνητές πρέπει πέρα από την πραγματική σχεδίαση αυτών των συστημάτων να μελετήσουν σε πραγματικό περιβάλλον πώς αυτά τα συστήματα επιδρούν στην υλοποίηση περιβαλλοντικά βιώσιμων εφοδιαστικών αλυσίδων.Ορμώμενη από τα παραπάνω, η διατριβή αυτή στοχεύει στο να προάγει τη γνώση στη σχεδίαση των συστημάτων διαχείρισης ενεργειακής κατανάλωσης και εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα στην εφοδιαστική αλυσίδα. Εξετάζει εκείνους του περιβαλλοντικούς παράγοντες που σχετίζονται με την υλοποίηση αυτών των συστημάτων καθώς και το πώς αυτοί επηρεάζουν τη σχεδίασή τους. Επιπρόσθετα, συνιστά μια προσπάθεια για τη διερεύνηση των επιπτώσεων αυτών των συστημάτων στην ανάπτυξη περιβαλλοντικά βιώσιμων εφοδιαστικών αλυσίδων μέσω της μέτρησης της ενεργειακής κατανάλωσης και των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα (Butler, 2011), την υποστήριξη αποφάσεων με περιβαλλοντικά κριτήρια και την υλοποίηση βιώσιμων πρακτικών στην εφοδιαστική αλυσίδα (Seidel et al., 2013).Λαμβάνοντας υπόψη το αντικείμενο της έρευνας και τα προαναφερθέντα ερευνητικά ερωτήματα, η Επίστημη της Σχεδίασης (Design Science) υιοθετήθηκε ως μεθοδολογική βάση αυτής της έρευνας καθώς είναι μια προσέγγιση που συνιστάται για την αντιμετώπιση ζητημάτων που αφορούν την περιγραφή μιας νέας κατηγορίας πληροφοριακών συστημάτων. Πιο συγκεκριμένα, χρησιμοποιήθηκε το μοντέλο που προτάθηκε από τους Peffers et al. (2007) ακολουθώντας μια σταδιακά αυξανόμενη προσέγγιση. Αυτό το μοντέλο συνέβαλε στην ανάπτυξη του τεχνουργήματος (artifact) και τη συστηματική διαμόρφωση των βασικών συστατικών της Θεωρίας Σχεδίασης του Πληροφοριακού Συστήματος (Information Systems Design Theory) (Gregor & Jones, 2007). Αρχικά ορίστηκε ο σκοπός και το αντικείμενο της σχεδίασης (purpose and scope). Στη συνέχεια, έγινε εξαγωγή μιας σειράς απαιτήσεων σχεδιασμού (design requirements) που καθοδήγησαν τις προδιαγραφές της σχεδίασης και εντοπίστηκαν οι βασικές έννοιες της θεωρίας (core constructs). Επιπλέον, αναπτύχθηκαν μια σειρά από προτάσεις (testable propositions) που αποτέλεσαν τη βάση και ελέγχθηκαν κατά τη φάση της αξιολόγησης. Χρησιμοποιώντας ως βάση τα παραπάνω, υπήρξε στενή συνεργασία με τις τέσσερις εταιρείες, προκειμένου να σχεδιαστούν και να αναπτυχθούν τα Συστήματα Διαχείρισης Ενεργειακής Κατανάλωσης και Εκπομπών Διοξειδίου του Άνθρακα και να ενημερωθούν τα επιμέρους συστατικά της θεωρίας (ο σκοπός και η εμβέλεια της θεωρίας (purpose and scope), οι απαιτήσεις σχεδίασης (design requirements), οι αρχές μορφής και λειτουργίας (form and function) και οι αρχές υλοποίησης (principles of implementation)). Στη συνέχεια, παρουσιάζονται τα δύο τεχνουργήματα και προτείνεται ένα σύνολο αρχών σχεδίασης και υλοποίησης. Συνοψίζοντας, τα δύο κύρια αποτελέσματα αυτής της διατριβής περιλαμβάνουν ένα τεχνούργημα (artifact) ενός Συστήματος Διαχείρισης Ενεργειακής Κατανάλωσης και Εκπομπών Διοξειδίου του Άνθρακα και μια Θεωρία Σχεδίασης Πληροφοριακών Συστημάτων που προδιαγράφει αυτή τη νέα κατηγορία των Πληροφοριακών Συστημάτων.Η κατασκευή του τεχνουργήματος καθώς και η διαμόρφωση της θεωρίας σχεδίασης βασίζεται σε μια αυξητική και επαναληπτική προσέγγιση, όπου οι φάσεις της κατασκευής και της αξιολόγησης εναλλάσσονται (Markus et al., 2002). Πιο συγκεκριμένα, η επίδειξη και η αξιολόγηση σε πραγματικές συνθήκες διεξήχθη σε δύο φάσεις, έτσι ώστε η πρώτη φάση να μπορεί να ανατροφοδοτήσει το δεύτερο γύρο της σχεδίασης και της ανάπτυξης. Κατά τη διάρκεια αυτής της επαναληπτικής διαδικασίας, εντοπίστηκαν διάφορες προκλήσεις υλοποίησης που επιβάλλονται από τη διαθεσιμότητα των περιβαλλοντικών δεδομένων, τα διαφορετικά επίπεδα λεπτομέρειας των διαθέσιμων δεδομένων, την κακή ποιότητα των δεδομένων, τις εξαρτήσεις και τα προβλήματα συντονισμού λόγω της ανάγκης εναρμόνισης των εισροών πληροφορίας από διάφορους εταίρους, τα θέματα τεχνικής ενοποίησης και την απουσία μηχανισμών αυτοματισμού. Οι προκλήσεις αυτές αποκαλύπτουν τα ειδικά χαρακτηριστικά που πρέπει να υλοποιηθούν προκειμένου να διασφαλιστεί η αποτελεσματικότητα των συστημάτων αυτών σε ένα πραγματικό περιβάλλον. Ακολουθώντας αυτή τη διαδικασία, νέες αρχές σχεδίασης και υλοποίησης προήλθαν από την πραγματική υλοποίηση των τεχνουργημάτων, ενημέρωσαν τη θεωρία σχεδίασης και ενίσχυσαν την εγκυρότητά της.Προκειμένου να διερευνηθεί η επίδραση των συστημάτων αυτών στο πεδίο εφαρμογής, η φάση της επίδειξης και της αξιολόγησης διεξήχθη χρησιμοποιώντας τη μελέτη πεδίου (field study) ως προσέγγιση σε τέσσερις διαφορετικές περιπτώσεις εταιρειών, οι οποίες καλύπτουν ένα ευρύ πεδίο διαχείρισης ενεργειακής κατανάλωσης και εκπομπών του διοξειδίου του άνθρακα που εκτείνεται από τον προμηθευτή των πρώτων υλών έως και το σημείο πώλησης. Οι περιπτώσεις μας περιλαμβάνουν δύο αντιπροσωπευτικές εταιρείες του κλάδου της κλωστοϋφαντουργίας που ενδιαφέρονται για την ενεργειακή απόδοση τους (ο κορυφαίος κατασκευαστής κλωστοϋφαντουργικών προϊόντων και μια διεθνής εταιρεία ενδυμάτων) και δύο αντιπροσωπευτικές εταιρίες του κλάδου των ταχέως κινούμενων προϊόντων που ενδιαφέρονται για τη βιωσιμότητα (μία αλυσίδα λιανεμπορίου και μία πολυεθνική εταιρία παραγωγής τροφίμων, παγκόσμιο ηγέτη στην κατηγορία της). Τα κύρια αποτελέσματα αυτής της διατριβής περιλαμβάνουν επίσης εμπειρικά στοιχεία που αποκαλύπτουν τις επιπτώσεις αυτών των συστημάτων στην ανάπτυξη περιβαλλοντικά βιώσιμων εφοδιαστικών αλυσίδων μέσω της μέτρησης της ενεργειακής κατανάλωσης και των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα, της υποστήριξης λήψης αποφάσεων με βάση περιβαλλοντικά κριτήρια και την υλοποίηση βιώσιμων πρακτικών στην εφοδιαστική αλυσίδα.Ένα από τα βασικά χαρακτηριστικά αυτής της διατριβής είναι η διεπιστημονική φύση της, καθώς βασίζεται και συνυφαίνει τρεις διαφορετικούς κλάδους: Πληροφοριακά Συστήματα, Διοίκηση Λειτουργιών και Περιβαλλοντική Επιστήμη. Ως εκ τούτου, η θεωρητική συνεισφορά αυτής της διατριβής εκτείνεται σε αυτούς τους τρεις τομείς και επικεντρώνεται στα ακόλουθα ερευνητικά ρεύματα: Σχεδίαση Πληροφοριακών Συστημάτων, Πληροφοριακά Συστήματα για την επίτευξη Βιωσιμότητας και τη Διαχείριση της Ενεργειακής Κατανάλωσης και των Εκπομπών του Διοξειδίου του Άνθρακα. Η θεωρητική συνεισφορά της παρούσας διατριβής συνοψίζεται στα ακόλουθα:•Σχεδίαση Πληροφοριακών Συστημάτων: 1.Η διαμόρφωση της Θεωρίας Σχεδίασης που προδιαγράφει τα Συστήματα Διαχείρισης Ενεργειακής Κατανάλωσης και Εκπομπών Διοξειδίου του Άνθρακα στην εφοδιαστική αλυσίδα.2.Ένα σύνολο αρχών σχεδίασης και υλοποίησης που συσχετίζουν τις γενικές προκλήσεις υλοποίησης της διαχείρισης της ενεργειακής κατανάλωσης και του διοξειδίου του άνθρακα με τον σχεδιασμό των συγκεκριμένων συστημάτων, έτσι ώστε να αναδειχθεί το πώς αυτές οι προκλήσεις επηρεάζουν τη σχεδίασή τους.3.Ο ορισμός των γενικών μοντέλων δεδομένων για τις βασικές οντότητες ανά πληροφοριακή ροή που απαιτούνται για τη διαχείριση της ενεργειακής κατανάλωσης και των εκπομπών του διοξειδίου του άνθρακα.4.Η βασιμότητα των εννοιών (proof-of-concept) μέσω δύο τεχνουργημάτων στην εφοδιαστική αλυσίδα, τα οποία παρέχουν πληροφορίες για το πώς το σύστημα λειτουργεί στην πράξη, τον τρόπο εφαρμογής του καθώς και αρχές για την αποτελεσματική εφαρμογή και τη χρήση του.5.Ένα υπόδειγμα εφαρμογής της ερευνητικής προσέγγισης της Επιστήμης της Σχεδίασης στη συγκεκριμένη περίπτωση συστημάτων στην εφοδιαστική αλυσίδα.6.Η χρησιμοποίηση μιας πιο ολιστικής προσέγγισης που συσχετίζει τα αποτελέσματα κάθε βήματος της ερευνητικής προσέγγισης της Επιστήμης της Σχεδίασης με τα συστατικά της Θεωρίας Σχεδίασης Πληροφοριακών Συστημάτων. Πιο συγκεκριμένα, δείχνουμε πώς η εφαρμογή της συγκεκριμένης προσέγγισης που προτείνεται από τους Peffers et al. (2007) μπορεί να υποστηρίξει την ανάπτυξη της θεωρίας και να συμβάλει στη διαμόρφωση των επιμέρους συστατικών της (Gregor & Jones, 2007).•Πληροφοριακά Συστήματα για την επίτευξη βιωσιμότητας7.Διερεύνηση του ρόλου των πληροφοριακών συστημάτων για την ανάπτυξη περιβαλλοντικά βιώσιμων εφοδιαστικών αλυσίδων, εξετάζοντας σε βάθος την αναδυόμενη κατηγορία των Συστημάτων Διαχείρισης Ενεργειακής Κατανάλωσης και Εκπομπών Διοξειδίου του Άνθρακα και τη θέση τους στο ευρύτερο πλαίσιο των πληροφοριακών συστημάτων που αντιμετωπίζουν τις προκλήσεις βιωσιμότητας (ερευνητική περιοχή Green IS).8.Παροχή εμπειρικών δεδομένων σχετικά με το πώς αυτά τα συστήματα συμβάλλουν στην υλοποίηση περιβαλλοντικά βιώσιμων εφοδιαστικών αλυσίδων μέσω της υποστήριξης της διαχείρισης ενεργειακής κατανάλωσης και διοξειδίου του άνθρακα, τη λήψη αποφάσεων με περιβαλλοντικά κριτήρια και την εφαρμογή περιβαλλοντικά βιώσιμων πρακτικών στην εφοδιαστική αλυσίδα.•Διαχείριση της ενεργειακής κατανάλωσης και του διοξειδίου του άνθρακα 9.Οριοθέτηση της διαχείρισης της ενεργειακής κατανάλωσης και των εκπομπών του διοξειδίου του άνθρακα στην εφοδιαστική αλυσίδα, αναγνωρίζοντας διάφορες διαστάσεις διαχείρισης και τους αντίστοιχους απαιτούμενους δείκτες απόδοσης, πληροφοριακές ροές και δεδομένα. 10.Αναγνώριση των σημαντικών ζητημάτων και προκλήσεων υλοποίησης αυτών των συστημάτων κα παροχή εμπειρικών δεδομένων για την αντιμετώπισή τους. 11.Διερεύνηση του ρόλου τους στη στήριξη της Διαχείρισης της Ενεργειακής Κατανάλωσης και των Εκπομπών του Διοξειδίου του Άνθρακα στην εφοδιαστική αλυσίδα, παρουσιάζοντας το πώς μπορούν να συλλεχθούν, να επεξεργαστούν και να ενοποιηθούν τα απαιτούμενα δεδομένα προκειμένου να παρουσιαστούν με τη μορφή δεικτών απόδοσης (Key Performance Indicators, KPIs) από ένα τέτοιο σύστημα.Επιπρόσθετα, η παρούσα διατριβή παρέχει υποστήριξη σε μηχανικούς λογισμικού, σε εταιρείες παραγωγής λογισμικού και σε εταιρείες που θέλουν να εφαρμόσουν τέτοια συστήματα προκειμένου να καρπωθούν τα οφέλη διαχείρισης της ενεργειακής κατανάλωσης και του διοξειδίου του άνθρακα και την ανάπτυξη πιο βιώσιμων εφοδιαστικών αλυσίδων. Η προτεινόμενη θεωρία σχεδίασης και το τεχνούργημα που αναπτύχθηκε μπορεί να καθοδηγήσει τους μηχανικούς λογισμικού στις προσπάθειές τους να σχεδιάσουν τέτοιου τύπου συστήματα. Η προτεινόμενη εννοιολογική αρχιτεκτονική υποστηρίζει το διαχωρισμό σε επιμέρους κομμάτια λογισμικού (componentization), βελτιώνοντας έτσι την επαναχρησιμοποίηση του συστήματος και τις δυνατότητες ενσωμάτωσής του και παρέχοντας οφέλη τόσο για τους μηχανικούς όσο και για τους προμηθευτές λογισμικού. Επιπλέον, τα αναγνωρισμένα ζητήματα εφαρμογής (π.χ. δεδομένα και τεχνικά ζητήματα) και οι αντίστοιχες αρχές υλοποίησης μπορούν να αποτελέσουν κατευθυντήριες γραμμές υλοποίησης αυτών των συστημάτων και να διευκολύνουν τη διαδικασία εφαρμογής τους. Με τα αποτελέσματα αυτής της διατριβής σχετικά με τις επιπτώσεις τους, οι διαχειριστές της εφοδιαστικής αλυσίδας έχουν εμπειρικά στοιχεία σχετικά με τον αντίκτυπο τους που θα μπορούσαν να υποστηρίξουν τις μελλοντικές επενδυτικές τους αποφάσεις. Λαμβάνοντας υπόψη τα διάφορα επίπεδα διαχείρισης της ενεργειακής κατανάλωσης και των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα, οι διαχειριστές της εφοδιαστικής αλυσίδας μπορούν επίσης να προσεγγίσουν την υλοποίηση τους ως μια σταδιακή διαδικασία, υλοποιώντας τις διαστάσεις που υποστηρίζονται από την ωριμότητα της εταιρείας, τα μετρήσιμα δεδομένα και διαθέσιμα πληροφοριακά συστήματα και εργαλεία, καθώς και τα αναμενόμενα οφέλη.