Como o Lean irá potencializar a Indústria 4.0?

Como o Lean atende à Indústria 4.0?

Por várias décadas, os fabricantes usaram princípios e ferramentas lean para reduzir a complexidade operacional e melhorar a produtividade. A abordagem enxuta fornece a base para a excelência operacional, padronizando processos, incutindo uma cultura de melhoria contínua e capacitando trabalhadores no chão de fábrica. Conheçam o Lean Indústria 4.0!

No entanto, dada a crescente complexidade das operações, muitas empresas descobriram que a gestão enxuta, por si só, não é suficiente para enfrentar seus desafios operacionais. Recentemente, um conjunto de tecnologias digitais avançadas conhecidas como Indústria 4.0 surgiu para oferecer novas abordagens para lidar com a complexidade e melhorar a produtividade. Ao implantar a combinação certa de tecnologias, os fabricantes podem aumentar a velocidade, a eficiência e a coordenação e até mesmo facilitar as operações de autogerenciamento da fábrica.

Como o Lean funciona na Indústria 4.0?

Os fabricantes que buscam otimizar suas operações precisam entender a interação entre o gerenciamento Lean tradicional e a Indústria 4.0. Apoiando centenas de programas de excelência operacional nos últimos anos, observamos que as empresas geram sinergias valiosas implementando o gerenciamento Lean e a Indústria 4.0.

Tais benefícios só acontecem se as empresas implementarem os dois de forma holística, em vez de forma independente ou sequencial. Na verdade, na maioria dos casos, a aplicação integrada do gerenciamento enxuto e da Indústria 4.0 - que chamamos de Lean Indústria 4.0 - é a maneira mais eficaz de alcançar o próximo nível de excelência operacional.

Os fabricantes que implementaram com sucesso o Lean Indústria 4.0 podem reduzir os custos de fabricação em até 40% num prazo de cinco a dez anos - consideravelmente melhor do que as reduções capturadas por implantações independentes de Lean ou Indústria 4.0. As maiores reduções de custo são, em muitos casos, alcançadas com tecnologias que melhoram os processos e estruturas da fábrica, por exemplo, otimizando os layouts.

Para capturar os maiores benefícios, um fabricante deve adaptar a aplicação do Lean Indústria 4.0 para abordar seus desafios específicos ao longo da cadeia de suprimentos e no nível da fábrica.

Como obter os benefícios do Lean Indústria 4.0?

Uma recente pesquisa descobriu que as empresas industriais líderes reconhecem a importância do gerenciamento enxuto e da digitalização em seu planejamento de longo prazo. Em uma pesquisa com mais de 750 gerentes de produção, 97% dos entrevistados disseram que o gerenciamento enxuto seria altamente relevante em 2030, em comparação com 70% que disseram que isso é importante hoje. Entre esses entrevistados, 70% disseram que a digitalização da planta seria altamente relevante em 2030, em comparação com 13% que disseram ser importante hoje.

Embora a necessidade de implementar o gerenciamento Lean e a Indústria 4.0 seja clara para muitos fabricantes, eles não têm certeza sobre como combinar os dois para obter o máximo benefício. Nossa experiência mostrou que é essencial que as empresas pensem no Lean Indústria 4.0 em termos de casos de uso - a combinação ideal de ferramentas enxutas e tecnologias digitais. Eles devem, então, selecionar cuidadosamente os casos de uso a serem implementados para abordar de maneira mais eficaz um ponto de dor específico.

Ao usar soluções integradas do Lean Indústria 4.0 para abordar pontos problemáticos, os fabricantes podem obter uma variedade de benefícios. Apresentamos uma seleção de cinco benefícios e destacamos um exemplo para alcançar cada um deles.

Flexibilidade: sensores e software facilitam transições mais eficientes na Indústria 4.0

Os fabricantes querem operações flexíveis que lhes permitam usar uma linha de produção para fabricar vários produtos. No entanto, os benefícios da flexibilidade são difíceis de captar, porque são necessárias trocas demoradas para preparar máquinas para fabricar produtos diferentes. Ao implementar ferramentas enxutas, como SMED, os fabricantes podem remover atividades que não agregam valor da mudança, acelerando significativamente o processo.

As tecnologias da Indústria 4.0 suportam esses esforços. Novos sensores e softwares possibilitam que as máquinas identifiquem automaticamente os produtos e carreguem o programa e as ferramentas apropriadas sem intervenção manual. Como a mudança é automatizada, os operadores podem se concentrar em realizar atividades de agregação de valor.

Por exemplo, um fabricante implementou um sistema de rastreamento que usa tags de identificação de RFID em peças de trabalho individuais para classificar cada produto. As estações de montagem usam o sistema para identificar o produto que será produzido a seguir e para definir as ferramentas para os parâmetros corretos. Sem intervenção do operador, a linha de produção pode mudar instantaneamente.

Produtividade: Algoritmos Preditivos Melhoram a Manutenção na Indústria 4.0

Em muitas indústrias de manufatura, avarias e falhas de equipamentos levam a altos níveis de estoque e baixa produtividade. As empresas podem usar métodos enxutos, como manutenção autônoma ou preventiva, para aumentar a eficácia geral do equipamento (OEE). Para usar a manutenção autônoma, por exemplo, as empresas atribuem a responsabilidade por atividades específicas de manutenção do tipo "faça você mesmo" a seus operadores, reduzindo significativamente o tempo de inatividade necessário para corrigir problemas menores.

Os principais fabricantes estão aproveitando ao máximo esses métodos Lean usando algoritmos analíticos avançados e técnicas de aprendizado de máquina para analisar as enormes quantidades de dados coletados pelos sensores. A saída identifica o potencial para quebras antes que elas ocorram. Essas percepções preditivas preparam os operadores para realizar a manutenção autônoma no tempo ideal,

Um produtor de alumínio usa dispositivos móveis para fornecer às suas equipes de manutenção informações em tempo real sobre o desempenho do equipamento, incluindo onde as falhas estão ocorrendo ou prestes a acontecer e suas causas subjacentes. As equipes também usam os dispositivos para acessar documentos de manutenção (como planos de maquinas) e receber orientação remota sobre as ferramentas necessárias para fazer os reparos.

Além de melhorar a produtividade da manutenção, a maior transparência proporcionada pelo Big Data e pela análise geralmente aumenta a eficácia das ferramentas Lean e promove a melhoria contínua.

Velocidade: dados em tempo real aceleram o gerenciamento de produção na Indústria 4.0

Os fabricantes lutam com a complexidade do planejamento de produção, à medida que buscam aumentar o número de variantes de produtos e, ao mesmo tempo, reduzir o tamanho dos lotes. Os operadores usam o gerenciamento de chão de fábrica e outras rotinas diárias - elementos essenciais do gerenciamento enxuto - para reagir diariamente a desvios na produção, identificar problemas e atualizar os funcionários sobre as mudanças necessárias nos planos de produção. No entanto, essas ferramentas não são eficazes para planejar e controlar a produção em tempo real.

Ao aplicar certos algoritmos, os fabricantes podem superar os desafios de gerenciar a produção em tempo real. Dois elementos-chave no uso eficaz de algoritmos são uma “torre de controle” centralizada que coleta dados e direciona todo o movimento do material dentro e fora da fábrica e uma cadeia de valor integrada horizontalmente.

Por exemplo, depois de melhorar a confiabilidade e a estabilidade de seu processo de produção, um fabricante de eletrodomésticos criou um algoritmo que gera planos de produção ideais para cada dia com base em pedidos, utilização de capacidade e estoques. Uma torre de controle consolida os dados coletados de várias fontes em uma cadeia de valor integrada e os alimenta no algoritmo. Com a saída, a empresa pode selecionar planos em tempo real, usando critérios como eficiência, prazo de entrega e prioridade do cliente.

Dados em tempo real também ajudam a melhorar e acelerar os esforços de melhoria contínua. A equipe e os gerentes da linha podem usar dados em tempo real para identificar as causas-raiz dos problemas de desempenho e acelerar a validação de medidas de melhoria, permitindo, assim, uma implementação mais rápida das medidas em toda a fábrica.

As empresas podem usar o monitoramento em tempo real diariamente para encurtar os tempos de reação e resposta. Um fornecedor de peças C (por exemplo, parafusos, porcas e arruelas) conectou os sistemas de câmera aos contêineres de peças nos depósitos e linhas de produção de seus clientes. Os sistemas acionam o reabastecimento automático de peças quando o estoque cai para um mínimo predeterminado, e o fabricante captura os benefícios do reabastecimento just-in-time.

Qualidade: Controle de Qualidade Orientado por Dados Suporta Auto-seleção

A capacidade de produção é desperdiçada se os produtos não atenderem às especificações. Pior ainda, se um fabricante envia produtos de baixa qualidade para os clientes, eles incorrerão em custos mais altos e, provavelmente, perderão a confiança naquele fornecedor. Muitas ferramentas de gerenciamento Lean - como auto-inspeção, poka yoke e jidoka- foram desenvolvidos para reduzir a probabilidade de erros e aumentar a taxa e a velocidade de detecção deles.

Por exemplo, nossa análise mostra que as auto-inspeções melhoram o processo de fornecer feedback aos engenheiros e operadores, acelerando a detecção de erros e reduzindo o número de defeitos em 50% a 70%. No entanto, para obter zero defeitos, os fabricantes devem oferecer suporte a auto-inspeções usando uma abordagem de análise orientada por dados para identificar as causas-raiz dos erros.

As tecnologias da Indústria 4.0 permitem esse suporte ao fornecer dados de contexto confiáveis ​​e a capacidade de realizar rastreamento detalhado. A análise de erros é aprimorada por meio de, por exemplo, inspeção visual baseada em câmera, modelos de correlação e monitoramento em tempo real dos parâmetros do processo.

Um fornecedor automotivo foi capaz de melhorar significativamente o controle de qualidade usando uma abordagem integrada do Lean Indústria 4.0. Primeiro, o fornecedor implementou um processo de auto-inspeção, dando aos funcionários a responsabilidade de realizar verificações visuais de qualidade de sua produção.

Em seguida, o fornecedor implementou um sistema de câmeras que pode detectar defeitos superficiais. A câmera, vinculada ao sistema de qualidade, cria automaticamente relatórios de falhas e análises detalhadas, reduzindo em 70% o tempo de inspeção visual e de relatório manual. Ao analisar os dados do sistema de inspeção em tempo real, os operadores podem garantir que a saída do processo de produção atenda a altos padrões de qualidade.

Segurança: Sensores e Treinamento em Realidade Virtual Melhoram as Condições de Trabalho

A segurança está entre os KPIs de produção mais importantes. Para garantir a segurança do operador, uma abordagem Lean usa sinais para informar aos operadores onde eles podem andar. Outra abordagem Lean usa rastreamento detalhado de incidentes e quase acidentes para identificar áreas de melhoria. As empresas podem usar sensores sem fio de baixo custo para melhorar a eficácia de tais esforços. Por exemplo, eles podem equipar operadores com sensores que os alertarão para a presença de gases perigosos ou a possibilidade de um choque com empilhadeiras ou caminhões próximos.

As empresas podem melhorar ainda mais a segurança usando a realidade virtual para treinar trabalhadores. O treinamento externo em um ambiente virtual é mais eficiente e eficaz do que o treinamento em um ambiente de trabalho real, e a abordagem atrai a geração mais jovem de trabalhadores. Buscando reduzir a alta taxa de acidentes entre os novos contratados, um provedor de plataformas de serviço desenvolveu sessões de treinamento imersivo em que os trabalhadores praticam tarefas frequentemente perigosas em uma simulação virtual do local de trabalho.

Como quantificar o potencial de melhoria do Lean na Indústria 4.0?

O potencial de melhoria de uma abordagem integrada é significativo. Descobrimos que quando uma das abordagens - iniciativas Lean ou Indústria 4.0 - é aplicada sozinha, ela pode reduzir os custos de produção em aproximadamente 15%. No entanto, em nossa experiência, as empresas que usam a abordagem integrada do Lean Indústria 4.0 podem reduzir os custos de conversão em até 40%. As empresas também utilizaram a abordagem integrada para reduzir os custos associados à má qualidade em 20% e o inventário em processo em 30%.

Como a abordagem integrada permite que o gerenciamento Lean e a Indústria 4.0 sejam mutuamente ativados, seu potencial de melhoria é maior do que a soma das melhorias alcançadas por qualquer uma das abordagens de forma independente. A capacitação mútua promove benefícios além dos limites típicos de qualquer uma das duas abordagens. Por exemplo, o uso de sensores e dados para fornecer total transparência aos gargalos permite que a empresa aprimore o foco de seus esforços Lean para melhorar o OEE.

O tempo de retorno para casos de uso que são implementados corretamente são inferiores a três anos. No entanto, muitas vezes vemos investimentos que excedem os níveis exigidos. Como os benefícios derivados do Lean Indústria 4.0 se correlacionam com a eficiência do processo subjacente, a empresa deve evitar “automatizar o desperdício” na forma de processos que incluem atividades sem valor agregado ou atividades não padronizadas. Se uma empresa investir na implantação de robôs antes dos processos serem otimizados, os robôs realizarão atividades que não agregam valor, como movimentos desnecessários, que reduzem o retorno financeiro da implantação.

Como começar a implementação do Lean na Indústria 4.0?

Uma abordagem estruturada é essencial para a implementação bem-sucedida do Lean Indústria 4.0 e para alcançar um nível mais alto de excelência operacional. A jornada da Lean Indústria 4.0 compreende três fases principais: inovar, pilotar e dimensionar.

Inovar no Lean Indústria 4.0

Para iniciar a inovação, a empresa deve ganhar transparência em suas necessidades e desafios de negócios, nas oportunidades de melhoria e na medida em que os facilitadores do Lean Indústria 4.0 estão em vigor.

Durante esta fase, é fundamental que os gerentes e executivos de operações obtenham experiência em primeira mão para que eles entendam o estado da arte em Lean Indústria 4.0.

Para aprofundar seu entendimento de como o Lean Indústria 4.0 poderia ajudá-los, executivos e gerentes de uma empresa de bens industriais participaram de workshops interativos nos laboratórios móveis. Participando de várias rodadas de simulações práticas de um ambiente de produção, os líderes da empresa viram como os casos de uso podem melhorar os processos e o desempenho. Essa experiência ajudou a tornar os princípios e benefícios do Lean Indústria 4.0 mais acessíveis e tangíveis.

Ao longo das rodadas de simulação, apresentou-se aos participantes as ferramentas do Lean Indústria 4.0 que abordam os pontos problemáticos observados em seus processos. Os KPIs de produção padrão, como o OEE e os custos de produção, foram rastreados para que os participantes pudessem ver as maneiras pelas quais a implementação de cada caso de uso melhora o desempenho. Entre as rodadas, os especialistas enriqueceram a experiência de aprendizado fornecendo discussões detalhadas dos princípios relevantes da Lean Indústria 4.0, analisando os resultados da simulação e apresentando os participantes a casos de uso selecionados da Lean Indústria 4.0, como os seguintes:

• Conectando dispositivos inteligentes no chão de fábrica por meio de gateways da Indústria 4.0 que possibilitam o compartilhamento de dados e informações
• Combinando procedimentos operacionais de padrão digital com tecnologia de nuvem e tecnologia de realidade aumentada para melhorar a produtividade dos operadores
• Usando placas de desempenho digital e rastreamento de KPI em tempo real para acelerar os tempos de resposta
• Integrando a tecnologia de impressão 3D para produzir peças de reposição

Uma vez que os participantes da empresa identificaram os possíveis casos de uso, eles os priorizam com base em seu valor, quantificando seu impacto potencial e desenvolvendo um caso de negócios para investimento, de modo que usem apenas aqueles que são financeiramente viáveis. Eles podem então estabelecer um alvo para o estado final e desenvolver um roteiro para alcançá-lo.

Piloto no Lean Indústria 4.0

Para aplicar os insights obtidos, a empresa primeiro testa as soluções em uma parte específica da cadeia de suprimentos ou da fábrica. O objetivo de cada piloto é desenvolver uma solução viável mínima rapidamente e, em seguida, aperfeiçoá-la por meio de iterações usando métodos de desenvolvimento ágeis.

Ao implementar um conjunto inicial de casos de uso, os líderes da empresa podem validar a abordagem e mostrar as oportunidades de criação de valor. Ao mesmo tempo, a empresa deve implantar todos os ativadores relevantes para o Lean Indústria 4.0.

Escala do Lean Indústria 4.0 deve ser flexível

As soluções que foram testadas e refinadas com sucesso em pilotos estão prontas para lançamento em escala em toda a cadeia de suprimentos e instalações. Neste ponto, a empresa deve conduzir o lançamento em uma sequência lógica que permita a integração efetiva de soluções quando implantadas em escala total. O progresso em direção ao estado alvo deve ser rastreado rigorosamente.

Se eles pretendem alcançar o mais alto nível de excelência operacional, as empresas não podem confiar apenas na gestão Lean ou na Indústria 4.0. Nem devem implementar uma técnica sem a outra. As ferramentas enxutas são essenciais para liberar o potencial da Indústria 4.0 e impedir a automação de resíduos. Novas tecnologias digitais são essenciais para alcançar níveis mais altos de impacto de iniciativas enxutas.

Para obter o maior retorno, uma empresa deve projetar maneiras inovadoras de combinar ferramentas enxutas e a Indústria 4.0. Os fabricantes que dominam a capacidade de aplicar o Lean Indústria 4.0 serão os campeões de excelência operacional nos próximos anos.