Shedding light on Lean 4.0. Exploring the interplay between lean management and Industry 4.0

Lean management is one of the most researched and discussed approaches in operations management literature. Even though lean was extremely successful over the years, some researchers claim that it has reached its limit. Indeed, nowadays, context is becoming more volatile with more complex market requirements and highly personalised customers demand. The effectiveness of lean practices and tools used since the second half of the 20th century may thus be hindered. In this sense, Industry 4.0 and digital technologies represent a great opportunity to renew lean. The integration between lean and Industry 4.0 will lead to the so called Lean 4.0, that has captured the attention of both practitioners and academicians. While there is much hype on the current discourse on Lean 4.0, it is still blurred how such integration will occur and how to support companies in driving their successful digital transformation. The purpose of this PhD thesis is thus to explore the interplay between lean and Industry 4.0, shedding light on Lean 4.0. More in detail, this study seeks to understand how digital technologies support lean (RQ1), how lean management influence Industry 4.0 and digital technologies implementation (RQ2), and which application space mostly fits Lean 4.0 (RQ3). Different ‘modules’ of studies are designed to address systematically each research question. Predominantly multimethod approach is embraced in order to pursue the research objective, with a combination of quantitative and qualitative methods. How Industry 4.0 support process improvement occurs by mechanisms, that will namely enhance operational execution, or augment decision-making (RQ1). According to scientific literature, the integration between lean and Industry 4.0 will result in a remarkable improve of operational performance to every company. These results provide strong insights to companies that are keen to start their digital transformation. More in detail, according to companies characteristics and lean commitment level, two main digital transformation patterns are found: Sustaining digital transformation pattern and Disruptive digital transformation pattern (RQ2). Even if Lean 4.0 will improve any type of company regardless their production strategy, as in the traditional lean paradigm, companies with a repetitive strategy will still benefit from a higher improvement compared to non-repetitive companies (RQ3). This PhD thesis contributes to the discussion on Lean 4.0, defining its characteristics as well as its boundaries. It represents a strictly required step back compared to the current scientific literature, mostly focused either on theoretical studies or on expected outcome of Lean 4.0. This study aims at outlining a paradigm which characteristics are still too blurred. Practically, findings of this thesis suggest companies how to integrate lean with Industry 4.0, and to make it successful over time. Moreover, it provides guidelines to companies useful to align their expectation accordingly while driving their digital transformation.

Lean management è uno degli approcci più studiati e discussi nella letteratura della gestione delle Operations. Anche se l’approccio lean si è rivelato estremamente di successo negli anni passati, alcuni ricercatori sostengono che abbia raggiunto il suo massimo limite. Infatti, oggigiorno, il contesto di business è molto cambiato, diventando più volatile, con richieste dai consumatori sempre più complesse e customizzate. L’efficacia dell’approccio lean, e delle sue pratiche, potrebbe essere quindi minore. In questo senso, l’Industria 4.0 e le tecnologie digitali possono rappresentare un’occasione favorevole per rinnovare l’approccio tradizionale lean. L’integrazione tra lean e Industria 4.0 porta al così chiamato Lean 4.0, che ha giustamente attratto l’attenzione sia di managers, decision makers che di ricercatori. Tuttavia, nonostante il grande trend e ingaggio sui temi del Lean 4.0, non è ancora chiaro come tale integrazione avverrà e come è possibile supportare le aziende nella loro trasformazione digitale. L’obiettivo di questa tesi di dottorato è quindi di esplorare l’interazione tra Lean management e Industria 4.0, facendo luce sul nuovo paradigma Lean 4.0. Più nel dettaglio, lo studio vuole approfondire come le tecnologie digitali supportano la lean (RQ1), come invece la lean influenza l’Industria 4.0 e l’implementazione delle tecnologie digitali (RQ2), e infine qual è lo spazio applicativo più efficace per il successo del Lean 4.0 (RQ3). Per rispondere sistematicamente a tali domande, sono stati creati diversi “moduli” di studio. Nel dettaglio, è stato seguito un approccio multi-metodo per raggiungere gli obiettivi della ricerca, abbracciando metodologie sia quantitative che qualitative. Le tecnologie digitali supportano il miglioramento dei processi e la lean attraverso alcuni specifici meccanismi, che porteranno a rafforzare (1) l’esecuzione operativa e (2) il processo di decision-making (RQ1). Secondo la letteratura scientifica, Lean 4.0 porterà in qualsiasi azienda risultati importanti in termini di performance operative e questo è fondamentale per supportare le aziende nella loro trasformazione digitale. Tuttavia, la trasformazione digitale stessa deve tener conto delle caratteristiche aziendali e del livello di lean dell’azienda stessa. Infatti, non esiste un'unica via per raggiungere Lean 4.0 con successo, ma anzi è possibile che il pattern di trasformazione digitale sia differente, e nel dettaglio sia Sustaining digital transformation pattern, se l'azienda è altamente lean, e Disruptive digital transformation pattern in caso contrario (RQ2). Inoltre, anche se Lean 4.0 è tipicamente associata a grandi benefici, è bene ricordare che un’azienda con una strategia di produzione ripetitiva ne beneficerà di più, rispetto ad aziende cui la lean è tradizionalmente sono meno indirizzata (RQ3). Questa tesi di dottorato contribuisce alla discussione sulla Lean 4.0, definendo sia le sue caratteristiche che i suoi confini di applicazione. Rappresenta un necessario passo indietro rispetto alla letteratura scientifica disponibile ad oggi, che è principalmente focalizzata su studi teorici o su possibili impatti del Lean 4.0. Lo studio aiuta a delineare un paradigma le cui caratteristiche sono ancora troppo incerte. Inoltre, managers e decision-makers possono sfruttare i risultati della tesi per capire come integrare Lean management e Industria 4.0 e come rendere tale trasformazione di successo nel tempo.