Lean production and Industry 4.0 : a study of Italian low-volume high-variety manufacturers

This work aims at analysing the introduction of the Industry 4.0 paradigm in companies and investigating its integration with Lean Production, the most prominent model in the industrial environment. The systematic analysis of the relevant literature on such topic shows a lack of complete and comprehensive studies. Existing researches often analyse the subject adopting one main perspective, that is how Industry 4.0 technologies affect the existing Lean practices in companies. On the other hand, the opposite perspective, concerning the impact that Lean Production can have on the Industry 4.0 transformation, presents few and very specific studies. This work intends to provide a contribution to the analysis of such perspective, hypothesising that differences in companies’ Lean adoption level also reflect differences in the way they are transitioning to Industry 4.0. This goal is pursued by employing a multiple-case study research design. 19 case studies are conducted on Italian-based companies operating in the low-volume high-variety metalworking sector. Each of the 19 case studies presents two main sources of information. The first one consists of a quantitative survey aimed at evaluating companies’ Lean implementation levels and creating clusters. The second one refers to the conduction of semi-structured interviews on Industry 4.0 topics with company managers. The obtained results confirm the initial hypothesis and highlight differences between clusters related to the following five aspects: the rationale behind Industry 4.0 investments, the magnitude of the change, the impact of technologies on operators, the adopted technologies and their use, the role of government incentives. These results allow to define paths and related best-practices that companies at different Lean levels are following in the Industry 4.0 implementation, providing managers with a guide for performing benchmark analysis and directing investments.

Questo elaborato si propone di studiare l’introduzione del paradigma di Industria 4.0 in azienda e di investigare la sua integrazione con la Lean Production, modello gestionale di riferimento in ambito industriale. Analizzando in modo sistematico la letteratura rilevante, si può notare la mancanza di una visione unica e complessiva sul tema. La letteratura esistente spesso affronta la questione adottando la sola prospettiva dell’impatto che le tecnologie di Industria 4.0 hanno sulle pratiche Lean già presenti in azienda. Al contrario, il punto di vista opposto, relativo all’influenza che la Lean può avere sul percorso di trasformazione verso Industria 4.0, presenta poche pubblicazioni spesso caratterizzate dall’analisi di specifici casi di applicazione. Questo studio mira a completare tale trattazione, ipotizzando che aziende a diversi livelli di implementazione Lean approccino la trasformazione verso Industria 4.0 con scelte e modalità differenti. Tale scopo viene perseguito attraverso la conduzione di 19 casi studio su aziende italiane operanti nel settore metalmeccanico e caratterizzate da bassi volumi e alta variabilità. Ogni caso prevede la somministrazione di un questionario finalizzato alla valutazione del livello di implementazione Lean per la conseguente generazione di clusters, e la conduzione di interviste semi-strutturate con manager d’azienda sulla tematica di Industria 4.0. I risultati ottenuti confermano l’ipotesi iniziale e mostrano differenze tra i cluster relative ai seguenti cinque aspetti: logiche alla base degli investimenti in Industria 4.0, dimensione del cambiamento, impatto delle tecnologie sugli operatori, tecnologie introdotte e loro utilizzo, ruolo degli incentivi statali. Tali risultati consentono di delineare cammini comuni e “best practices” adottate da aziende a diversi livelli di adozione Lean, rappresentando un passo avanti nella trattazione di un tema ancora poco maturo e fornendo alle aziende uno strumento per effettuare analisi di benchmark e pianificare i loro investimenti.