Integration of Lean and Industry 4.0 in a dynamic environment like supply chain, under uncertainty

Supply chain are complex network of interconnected elements divided into n number of echelons. Continuous duress from the different trajectories of the 21st centuries market volatility has made supply chain susceptible to failure from the rising number of uncertainties creating a major disturbance force being ingested into supply chain tiers which has led to poor performance and decrease in the overall designed efficiency. This has compelled supply chain to be in non-equilibrium state with the rapid rising consumption from the market and its ever-changing disparate needs. Taking into account the designs of supply chain in the context of the global networking, it is an imperative need to provide superior paradigm mix which provides the stability to all echelon and control them as a one unit against all challenges. Supply chain now is considered not an individual segregated business model but as one functioning system, through the introduction of ‘open system – closed environment’ approach, the supply chains are modelled from systems approach perspective. Different designs and requirements have been thoroughly studied which are already in place so, as to make a preliminary base for designing a new framework which integrates the aspects of modern system which provides the optimal performance and also keep the design of the supply chain stable. Disturbance have been recognized as forces acting on the system and therefore, moving the variable from its designed value, this change disseminates into all lines of the system. A feedback loop thinking has been adopted to keep the proper balance and continuous behavior of the system’s variable in check. For this a controller has been designed which will feed input change in variable values into the system’s required points and bring the equilibrium in performance. The controller has been identified as the brain behind the systems feedback design, hence, integrates two paradigms, ‘Lean and Industry4.0’ into its working principle. Integration of Lean and Industry 4.0 is considered as the need of the hour and multiple methodologies from the two processes have been interlinked through continuous monitoring of the variable which puts the system in motion against the designed reference variable value. The cross-mix in selection of tool from the two paradigm is based upon the required design characteristic of the controller and embedded into the controller model. Nine lean processes and four Industry 4.0 processes are considered in this control action. The controller behaves as PI (Proportional-Integral) where Lean plant provides proportional values and Industry 4.0 works as an integral hence, bringing steady state error to zero. The framework designed for the integration provides the basis for achieving the Seamless working environment for all member states in a supply chain. Therefore, accomplishing objectives of the system (supply chain) and the Resilience against all infiltrating forces.

La supply chain è una complessa rete di elementi interconnessi divisi in n echeloni. La continua pressione derivante dalle diverse traiettorie della volatilità di mercato del XXI secolo ha reso la supply chain suscettibile di fallimenti a causa del crescente numero di incertezze, creando una forza di disturbo significativa che viene assorbita dai vari livelli della supply chain, portando a una scarsa performance e a una diminuzione dell'efficienza complessiva progettata. Questo ha costretto la supply chain a trovarsi in uno stato di disequilibrio con il rapido aumento del consumo di mercato e le mutevoli esigenze disparate. Tenendo conto della progettazione della supply chain nel contesto della rete globale, è necessario fornire un paradigma misto superiore che garantisca la stabilità di tutti gli echeloni e li controlli come un'unica unità di fronte a tutte le sfide. La supply chain ora non è considerata un modello di business individuale e segregato, ma come un sistema funzionante, attraverso l'introduzione di un approccio "sistema aperto - ambiente chiuso", le supply chain vengono modellate da una prospettiva di sistema. Sono state studiate attentamente diverse progettazioni e requisiti che sono già in atto, al fine di fornire una base preliminare per la progettazione di un nuovo quadro che integri gli aspetti del sistema moderno, fornendo prestazioni ottimali e mantenendo anche la stabilità della progettazione della supply chain. I disturbi sono stati riconosciuti come forze che agiscono sul sistema e, quindi, spostano la variabile dal suo valore di progettazione, questo cambiamento si diffonde in tutte le linee del sistema. È stato adottato un pensiero di feedback loop per mantenere l'equilibrio corretto e il comportamento continuo della variabile del sistema sotto controllo. A tal fine, è stato progettato un controller che fornirà il cambiamento di input nei valori delle variabili nei punti richiesti dal sistema e riporterà l'equilibrio delle prestazioni. Il controller è stato identificato come il cervello dietro il design del feedback del sistema e quindi integra due paradigmi, 'Lean' e 'Industry 4.0', nei suoi principi di funzionamento. L'integrazione di Lean e Industry 4.0 è considerata una necessità del momento e diverse metodologie dei due processi sono state collegate tramite il monitoraggio continuo della variabile che mette in moto il sistema rispetto al valore di riferimento progettato della variabile. La selezione incrociata degli strumenti dei due paradigmi si basa sulle caratteristiche di progettazione richieste dal controller e sono integrate nel modello del controller. In questa azione di controllo, vengono considerati nove processi lean e quattro processi Industry 4.0. Il controller si comporta come un PI (Proporzionale-Integrale), in cui l'impianto Lean fornisce i valori proporzionali e l'Industry 4.0 funziona come un integrale, portando l'errore in stato stazionario a zero. Il quadro progettato per l'integrazione fornisce la base per raggiungere un ambiente di lavoro senza soluzione di continuità per tutti gli stati membri in una supply chain, realizzando così gli obiettivi del sistema (supply chain) e la resilienza contro tutte le forze infiltranti.