Introduction to Lean Manufacturing & Lean Management

What is Lean Manufacturing?

Lean manufacturing and lean production are continuous improvement philosophies synonymous with Kaizen or Toyota Motor Corporation’s famous Toyota Production System. The history of lean management or lean manufacturing is traced back to the early years of Toyota and the development of the Toyota Production System after Japan’s defeat in WWII when the company was looking for a means to compete with the US car industry through developing and implementing a range of low-cost improvements within their business.

In brief, lean manufacturing seeks to implement business processes that achieve high quality, safety and worker morale, whilst reducing cost and shortening lead times. This in itself is not unique to Japan. What sets lean management apart, and makes it particularly effective, is that it has at its core a laser-sharp focus on the elimination of all waste from all processes.

The Seven Wastes of Lean Manufacturing

So what do we mean by waste? Here we are referring to any expenditure of resources that doesn’t add value for the customer. In lean manufacturing there are generally considered to be seven types of waste.

1. Over-production against plan
2. Waiting time of operators and machines
3. Unnecessary transportation
4. Waste in the process itself
5. Excess stock of material and components
6. Non value-adding motion
7. Defects in quality

Whilst we discuss these in terms of their origins in the automotive manufacturing industry, this same thinking can apply to almost all industries. These wastes can all be applied, for example, to the preparation and serving of a hamburger, logistics operations or a call center – this thinking is not limited to manufacturing.

Labor and Equipment Effectiveness

We can typically look at the waste within a business process by considering the labour and equipment effectiveness. For example for labour, there’s usually a stark difference between the paid time for a resource and the time that the resource is actually adding value for the customer. We can define this difference through a series of losses.

Laspérdidas sociales, por ejemplo las debidas a las reuniones, suelen ser responsabilidad de la dirección

Lapérdida de utilización es generalmente responsabilidad del supervisor, y puede ocurrir si las piezas no están disponibles o la operación no está preparada para que el operario pueda rendir al máximo.

Lapérdida de rendimiento es responsabilidad del operador. Esto incluye no cumplir con los tiempos estándar y no seguir los procedimientos operativos estándar.

Lapérdida de métodos es responsabilidad de la ingeniería y la gestión de toda la organización. Por ejemplo, si un producto no está diseñado para ser fabricado fácilmente, esto sería responsabilidad del equipo de I+D.

A menudo también nos interesamos por la disponibilidad y la eficacia de los equipos que se utilizan.

Laspérdidas del plan se deben a la programación de equipos que no funcionan

Lapérdida de la parada es el resultado de un cambio o una avería

Lapérdida de velocidad es el resultado de hacer funcionar el equipo por debajo de la velocidad de diseño de la máquina

Lapérdida de calidad se debe a la producción de piezas y materiales defectuosos

El análisis de la eficacia de los equipos es especialmente importante cuando se trata de equipos de alto coste, como en la perforación, la minería o la industria aérea. En estos casos, una empresa sólo gana dinero o aporta valor cuando su equipo está en funcionamiento.

Inspecciones sobre el terreno

En lugar de hablar de la teoría, veamos un par de ejemplos de la industria. He elegido este primer ejemplo como introducción a dos enfoques fundamentales utilizados en el Lean Management, los estudios de tiempo y el muestreo de trabajo. Este ejemplo corresponde a una compañía eléctrica australiana y se centra en el proceso de inspección de activos sobre el terreno. Las empresas de servicios públicos, ya sean de electricidad, agua, gas o telecomunicaciones, tienen la responsabilidad de evaluar continuamente el estado de sus activos, y esto es especialmente cierto para las empresas de servicios públicos que operan en un entorno regulado. Una compañía eléctrica suele tener docenas de inspectores de activos operando sobre el terreno.

La tarea del inspector de activos, en términos sencillos, es llevar a cabo una serie de inspecciones visuales de un poste y su infraestructura asociada (cables, aisladores,ex, etc.) e informar sobre el estado actual y cualquier anomalía. Esta tarea conlleva diferentes niveles de complejidad en función del terreno, la configuración en la parte superior del poste y los requisitos de información, y puede durar entre 5 y 40 minutos para un solo poste.

Estudios de tiempo

Los estudios de tiempo y el muestreo de trabajo son importantes herramientas de lean manufacturing que pueden utilizarse para analizar el proceso de inspección de activos. Los estudios de tiempo implican el análisis de ciclos individuales de un proceso, en este caso la inspección de un solo polo. Se registra el movimiento del inspector y el desplazamiento de las herramientas y se enumera cada elemento individual (paso) del proceso junto con el tiempo necesario para completarlo.

Definition of time study, from: Salvendy, G. Handbook of Industrial Engineering, Second Edition, John Wiley & Sons, New York, 1992.

Time studies are used to help us understand:

• What elements (steps) exist within the process?
• What order are they performed?
• Does a standard operating procedure exist, and is it being adhered to?
• Is there variability in the way the process is run from cycle to cycle, or between inspectors?

We can then use the results of the time study to understand where improvements can be made to reduce the time required for the task and improve consistency. Improvements are found through analysing each element and then working through a process of eliminate, combine, rearrange and simplify.

Eliminate – Question whether or not the work or operation can be omitted, and eliminate those which are unnecessary. It is necessary to consider elimination before any other improvements.

Combine and Separate – For those operations which cannot be eliminated, study the manner in which they should be performed. The study should be done without bias from accepted ideas or prejudice. Attempt to reorganize work in as simple a way as possible. This is combination and separation.

Rearrange and Substitute – Consider questions such as when to do, in what order, how can work be done easily, etc.

Simplify – Consider improvements to make each operation simple and easy, to shorten distances, to lessen weight etc.

An example of each in the context of the asset inspection example is given here:

Eliminate – Remove the need for the inspector to walk around the car to fetch tools, by storing tools on the same side of the car as the inspector.

Combine and Separate – Merge the tasks of wire inspection by binoculars and photographing top of pole by providing inspector with binoculars that include a camera function.

Rearrange and Substitute – This can refer to changing the order of the elements or changing the layout of the work area. An example of the later would be to attach lighter tools required for the inspection to the inspector and attach other tools to a board which can be easily attached and detached to the pole (e.g. by use of magnets).

Simplify – Reduce the time required to upload photos during each inspection by using wireless upload to laptop rather than wired upload.

Through some simple changes and low-cost improvements, its possible to develop a standard layout and procedure that allows the inspector to complete 58% more inspections in the same amount of time.

Time studies are often carried out manually using a stopwatch and clipboard, however increasingly time study software is being deployed to help increase the speed and accuracy of time studies.

Standard Work

Time studies play a role in the development of standard work, often defined as standard operating procedures (SOPs). Standard work plays a critical role in achieving the following:

• Determine the capacity of equipment and facilities
• Enable effective work scheduling, maximizing output and utilization
• Give management data to trace the difference between standard and actual times
• Compare the time needed for different work methods
• Evaluate the productivity of equipment to be purchased
• Facilitate efficient layout of the production floor
• Balance work force with the available work
• Facilitate accurate cost determination in advance of actual production
• Identify and resolve safety and quality issues

Work Sampling

Work sampling is often used together with time studies. The purpose of work sampling is to understand how an operator uses his or her time during the course of a day’s work. A record of activities is taken at a set interval, for example every minute, and a day is summarised according to time spent performing main tasks, performing auxiliary tasks and idle.

The purpose of work sampling is to help identify how more time can be allowed for performing main (value-adding) tasks as opposed to auxiliary tasks such as setup and shutdown, and tasks that are not work-related.

Although not the main role of work sampling, the mere act of carrying out a work sampling activity can help in identifying a wide range of improvement topics relevant to the task be studied.

Application of Lean Manufacturing for Dealership Process Improvement

The second example I’d like to show is for an Automotive Dealership that adopted lean manufacturing practices. This example is based on the Dealership Process Improvement offering that has been implemented in quite a number of countries with the purpose of improving customer experience and dealership productivity.

The typical customer experience in taking one’s car for a service involves dropping the car off at a dealership or mechanic in the morning and picking it up in the evening. As part of the Dealership Process Improvement program, a One Hour Express Service offering can be provided.

During the lecture we looked at an analysis that focuses on movement and tasks performed as part of a standard service. The changes include the move to using two mechanics working in unison, and other improvements that are simple and not capital intensive. The ordering and assignment of tasks allows each mechanic to reduce the amount of walking they do, and the design of the express service trolleys allows for more convenience and less movement away from the work area. The result is that the service can be carried out with two mechanics in under a third of the time it originally took with one mechanic.

Benefits associated with these improvements include

• Customer convenience associated with maximum one hour wait time
• Standardised process has positive impacts on quality
• Better utilisation of space – a greater number of cars can be serviced without having to increase the number of service bays
• The planned approach has many benefits that extend beyond just the service itself

The example relates only to the service component, but there are many other aspects to the Dealer Process Improvement offering. These include:

• Pro-active customer contact
• Customer appointment
• Personalised customer reception
• Confirming price and delivery time
• Customer care (Coffee, showroom tour, etc.)
• Workshop scheduling
• Parts stocking & Picking
• Repair order and processing of quality work
• Repair order completion and invoicing
• Customer Information and car return
• Customer after-service contact
• Concern prevention and resolution

La oferta de mejora de los procesos de los concesionarios se ha personalizado e implantado para un gran número de empresas de automoción.

Conceptos y herramientaslean manufacturing

Estos son sólo un par de ejemplos, centrados en el desperdiciomovimientos (6º en la lista de desperdicioanterior) porque es fácil de visualizar. ElLean Management y el lean manufacturing abarcan mucho más. A continuación se muestran algunos de los conceptos y herramientas que se suelen encontrar en lean.

• Process Levelling and Flow
• Performance Management
• Push vs Pull Production
• Visual Management
• Standardisation
• Target Setting
• 5S
• TPM
• SMED
• Kanban
• Poka-yoke
• Just-In-Time
• Root cause analysis

However, lean is not so much about using a set of tools to implement spot changes, but more about how to foster continuous and sustained improvement across companies – and this is an area that Japanese companies are particularly strong in and an area where much of the English literature available on lean is lacking.

5S

5S is a set of practices that is the foundation of a lean company. A simple definition of the five practices follows:

Seiri (Sort) – Identify and separate the necessary, occasionally used and unnecessary items.

Seiton (Set in Order) – Arrange necessary and occasionally used items into clear designated storage positions.

Seiso (Shine) – Thoroughly clean the workplace and equipment. Cleaning is an inspection.

Seiketsu (Standardise) – Visual aids, 5S manuals, 5S audits. Standardise 1-3S.

Shitsuke (Sustain) – Practice 5S to the point where it is a natural part of your work.

In Japan there are entire books devoted to the practice of 5S, and different companies have different interpretations and implementations of these practices to suit their own requirements and philosophy. A few visual examples follow:

Arriba: El proceso de llevar a cabo simplemente las 2S, es decir, Ordenar y Colocar en su sitio, hace que sea más fácil encontrar las herramientas cuando se necesitan, y con menos posibilidades de lesionarse.

Cuando hay un lugar definido para cada cosa, como en el ejemplo anterior, o cuando se utilizan tableros de sombra, es muy fácil entender si falta algo con un solo vistazo. Esto ayuda a evitar paradas para buscar herramientas en un entorno de fabricación y, en algunos entornos como los hospitales, puede significar la diferencia entre la vida y la muerte en una situación de emergencia.

Cuando hay un lugar definido para cada cosa, como en el ejemplo anterior, o cuando se utilizan tableros de sombra, es muy fácil entender si falta algo con un solo vistazo. Esto ayuda a evitar paradas para buscar herramientas en un entorno de fabricación y, en algunos entornos como los hospitales, puede significar la diferencia entre la vida y la muerte en una situación de emergencia.

La foto de arriba es de una fundición en Japón, el uso de diseños estándar aquí ayuda a los gerentes de taller a determinar con un solo vistazo si la producción está adelantada o atrasada. Si no hay productos terminados en la posición donde están las banderas, esto representa una situación de retraso en la producción.

Esta instalación de manipulación de bobinas de acero cerca de Nagoya representa un buen ejemplo de logro de las 5S. Los resultados de productividad, calidad y seguridad de este entorno de trabajo son importantes. Esto proporciona una base que permite aplicar eficazmente el trabajo estándar, la gestión visual y otros elementos del Lean Management.

Kanban

Toyota es una de las mayores empresas del mundo, situándose en el puesto 14 en términos de ingresos y con 300.000 empleados en todo el mundo. La empresa fabrica aproximadamente 10 millones de coches al año. Si suponemos que cada coche tiene una media de 30.000 piezas, son 300.000 millones de piezas las que se manejan anualmente en las operaciones globales de Toyota.

Puede resultar sorprendente saber que el sistema de programación y gestión de inventarios que está en el centro de estas operaciones no es un complejo sistema de planificación de recursos empresariales, sino un concepto extraordinariamente sencillo: el de la tarjeta Kanban. Aquí hay una lección para el futuro CIO o CTO de que la mejor solución para manejar la complejidad no siempre va a ser un sistema de información de vanguardia de alto costo. Al considerar primero el proceso y luego el sistema, Toyota pudo identificar esta herramienta como una solución adecuada para ayudar a gestionar su cadena de suministro.

El uso del kanban se rige por una serie de reglas sencillas. Las reglas del kanban son las siguientes:

1. Saque el kanban del contenedor cuando utilice la primera parte
2. El siguiente proceso recibe el kanban del proceso anterior
3. Produzca sólo el producto y el volumen especificados en el kanban activado
4. No produzca nada sin un kanban
5. Transportar siempre el producto con un kanban
6. No utilice nada que no tenga un kanban adjunto

Aunque el concepto es sencillo, el uso de Kanban no es recomendable para la mayoría de las empresas. La correcta implementación del kanban requiere una estricta disciplina para ser eficaz, y sin una buena base de 5S y otros fundamentos lean, la implementación del kanban está destinada al fracaso. Algunas de las mejores empresas lean de Japón, como Rinnai, esperaron 10 años después de iniciar su Transformación Lean antes de considerar el uso de kanban: sin los fundamentos y la cultura lean debidamente establecidos, un sistema kanban puede ser perjudicial.

Empresas de éxito lean manufacturing

Aquí tenemos un resumen de los rasgos distintivos de las empresas que están teniendo éxito con la implantación de lean. Estos señalan que el role de la persona que está en la cima de la empresa es de suma importancia para desarrollar y fomentar una cultura lean manufacturing.

As our own benchmark for a successful lean company, we keep turning back to Rinnai under the leadership of the late Chairman Susumu Naito. The company’s motto is “Quality is our Destiny” and even in his late 80’s, Chairman Naito continued to spend time on the shop floor every day together with his employees in a never-ending push towards perfection.

Agile Management

Related topics worth being aware of are that of agile management and agile software development. Richard Durnall, Chief Technology Officer for REA Group, credits lean thinking and agile management for much of REA Group’s success over recent years.

Entre otras ventajas, lean y agile ayudan al Staff del Grupo REA a colaborar más eficazmente y a acortar los plazos de lanzamiento de nuevos servicios y funciones para sus clientes.

Puntos Clave

En resumen, algunos de los puntos clave de esta sesión, especialmente para los aspirantes a CIO o CTO, son los siguientes.

• Lean manufacturing / Lean Management no es un proyecto, es una cultura
• La filosofía de la lean manufacturing es la de la mejora continua mediante la eliminación de desperdicio
• Las normas permiten el proceso de mejora
• lalean manufacturing nos aleja de apagar incendios y nos lleva a una disciplina de trabajo en la empresa
• Recuerde: el proceso antes que el sistema