Lean production planning : simulation study of lean practices integration and Industry 4.0 technologies in a multi-product multi-resource internal supply chain

Nowadays, companies are facing many challenges: globalization, demand uncertainty and customers’ individualization. To successfully achieve better performances in such a complex environment, firms have been investing in supply chain management, which introduces the concept of collaboration and interaction with the other actors of the supply chain, and in lean management, which focuses on waste reduction to reach higher levels of production quality and shorter lead times. Moreover, the fourth industrial revolution is offering many opportunities for companies by means of all the radical solution that are being developed. The aim of this research is to understand how combined efforts of Lean Management practices impact performances of the whole network and its actors and how Industry 4.0 technologies can support and enhance the implementation of Lean practices. Indeed, the analysis of the existing literature showed that these two topics are under-explored. To explore the issues, a simulation model of a multi-level and multi-product Production Chain was developed, using Python SimPy. The performances of the single actors, as well as of the whole Production Chain, were measured in terms of inventories level. Results achieved demonstrate the existence of positive synergetic effects in the implementation of multiple Lean techniques, and in their extension at multiple levels of the Production Chain, which allow for superior reductions of inventories levels. Moreover, they prove that the integration of Industry 4.0 technologies within a Lean Production Chain can improve the coordination of order sequencing and dispatching within the network, to achieve further cost reductions, and help enhancing the benefits of Lean initiatives across the Production Chain.

Al giorno d’oggi, le compagnie si trovano ad affrontare numerose sfide: la globalizzazione, l’incertezza della domanda e l’individualizzazione dei clienti. Per riuscire a raggiungere migliori prestazioni in un ambiente così complicato, le aziende hanno investito nella filosofia del supply chain mangement, che introduce il concetto di collaborazione e interazione con gli altri attori della filiera produttiva, e nella filosofia del Lean Management, che si concentra sulla riduzione degli sprechi per poter raggiungere livelli maggiori di qualità produttiva e tempi di produzione minori. In aggiunta, la quarta rivoluzione industrial offre numerose opportunità alle compagnie attraverso le soluzioni radicali in via di sviluppo. Lo scopo di questa ricerca è di capire come gli sforzi combinati delle pratiche del Lean Management impattano le prestazioni dell’intera rete produttiva e di tutti gli attori in essa coinvolti e come le tecnologie dell’Industria 4.0 possono supportare e migliorare l’implementazione delle pratiche Lean. Infatti, la letteratura esistente analizzata mostra che questi argomenti sono ancora poco studiati. Per approfondire i problemi sopra esposti, è stato sviluppato un modello di simulazione di una filiera produttiva multi stadio e multi prodotto con Python SimPy. Le prestazioni dei singoli attori, come anche dell’intera filiera produttiva, sono state misurate in termini di livelli di scorte. I risultati ottenuti dimostrano l’esistenza di un effetto sinergetico positivo nell’implementazione di tecniche Lean multiple, e nella loro estensione a diversi livelli della filiera produttiva, che permettono maggiori riduzioni dei livelli di scorte. Inoltre, mostrano che l’integrazione delle tecnologie dell’Industria 4.0 all’interno di una filiera produttiva Lean può migliorare la coordinazione del sequenziamento e del rilascio degli ordini all’interno della rete per poter raggiungere ulteriori riduzioni di costo, e può aiutare ad accrescere i benefici delle iniziative Lean attraverso la filiera produttiva.