I Principi Fondanti del TPS: la Struttura Filosofica alla Base dellaLean Production

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I principi fondanti del Toyota Production System sono organizzati in quattro livelli (Toyota Way): filosofia di lungo termine, processo ottimizzato, sviluppo delle persone e problem solving sistematico. Non sono tecniche isolate ma un sistema coerente: adottarne solo alcuni produce miglioramenti temporanei. Il rispetto per le persone e il miglioramento continuo sono i due pilastri culturali che rendono il TPS sostenibile nel tempo, distinguendolo da qualsiasi altra metodologia produttiva.

I Principi Fondanti del TPS. C’è un errore che molte aziende commettono quando si avvicinano alla Lean Production: trattano il Toyota Production System come un catalogo di tecniche. Prendono le 5S, aggiungono qualche kanban, disegnano una cella a U, e si aspettano i risultati di Toyota. Poi, dopo qualche mese, i miglioramenti si assottigliano, le abitudini vecchie riaffiorano, e il cantiere lean si esaurisce senza aver cambiato davvero nulla.

La risposta, quasi sempre, è la stessa: hanno copiato gli strumenti senza comprendere la filosofia che li genera e li sostiene. Il TPS non è un insieme di tecniche: è un sistema di pensiero. Un sistema costruito su principi filosofici precisi che guidano ogni decisione, dalla progettazione degli impianti alla gestione delle persone, dalla pianificazione strategica alla risposta quotidiana ai problemi. Comprendere questi principi è il prerequisito per qualsiasi implementazione lean duratura.

The foundation of the TPS house

The foundations of the TPS house are represented by:
Heijunka: i.e. levelling. In order to ensure that production avoids waste, is efficient and responds quickly to market demands, it is essential not only to plan but also to balance production. The Kanban method and the OEE indicator are some of the tools that help to level demand.
Standardised Work (standardised work): i.e. the set of operating procedures developed by all company personnel involving machinery and materials aimed at maximising the quality and efficiency of processes, while ensuring a high degree of predictability and safety at work.
Kaizen: that is, change for the better, continuous improvement. Every day is a quest for perfection that must never end. Apply the Kaizen It does not require large investments, but it does require the optimisation of available resources used to eliminate inefficiencies. It leverages specific problem-solving techniques.

TPS house
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Problem Solving
Fishbone diagram
A3 method

Heijunka

Heijunka box
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Heijunka is the levelling of production that balances the workload within the production cell, while also minimising supply fluctuations.

In order to correctly size the Heijunka Box, it is necessary to know the Takt Time, which we know to be the maximum time within which a product must be manufactured or a service performed in order to satisfy customer demand. Once the Takt Time for a product line is known, a production schedule must then be defined. Providing the production department with all the production Kanbans at the same time certainly does not help with production planning, and there would be no image of Takt Time in the department.


Therefore, this type of subdivision should be avoided. So what can be done? You can calculate the so-called production pitch, which is equal to the Takt Time multiplied by the quantity of the product that is placed in a package/container or defined on a Kanban card.

A practical example of Heijunka Box

Let us assume that the kanban card shows 10 pieces per package and that the takt time is, for example, 90 seconds/piece: the pitch is calculated as the product of these two quantities.


PITCH = (10 pieces x 90 seconds/piece) = 900 seconds (equal to 15 minutes)


In practice, the pitch tells us that every 15 minutes a Kanban card (work instruction) will be released and the material produced in the previous period will be collected. Once we understand the pitch and its meaning, it is quite straightforward and easy to build the Heijunka Box.

Nel nostro caso quindi l’Heijunka Box sarà costruito (per un turno di 8 ore) di 32 colonne corrispondenti agli incrementi del pitch nelle 8 ore lavorative. Se il pitch dovesse risultare troppo corto (ad esempio 5 minuti, che porterebbe ad avere 96 possibili posizioni per il pitch), di solito si agisce per il multiplo di pitch (ad esempio in ogni posizione possono essere posizionati 3-4 cartellini Kanban che devono essere fatti in quel periodo incrementale).

Di solito si scende raramente sotto i 10-12 minuti per ogni colonna (5-6 caselle per ogni ora produttiva). Ogni 15 minuti, la persona che gestisce i materiali porta alla produzione il Kanban successivo che sta nella apposita posizione e ritira il Kanban precedente insieme ai prodotti fatti nella fase finale della produzione. Se non è finito tutto il prodotto richiesto nel periodo precedente, si capisce subito che c’è stato qualche problema produttivo che bisogna andare a investigare e scoprirne le cause all’origine.


Si tratta quindi anche di un magnifico controllo visuale della produzione, in quanto quando un capo reparto va a controllare in tempo reale se tutto è a posto, va a controllare l’ora e la situazione sull’Heijunka Box e se non ci sono problemi, tutte le caselle prima di quell’ora dovrebbero essere vuote, invece se ci sono problemi ci saranno alcune caselle ancora piene a significare che si è in ritardo rispetto alla produzione programmata. E questo gli può servire come input per andare a vedere che problemi ci sono ed eventualmente dare delle disposizioni per gli straordinari, per aiuto, per risolvere i problemi e recuperare rispetto al programma.

Anziché avere un programma produttivo dato ad ogni reparto che lo gestisce per sé, come succede nella gran parte delle aziende tradizionali, nelle aziende Lean, attraverso l’utilizzo dell’Heijunka Box e dei cartellini Kanban, si realizza un sistema di trazione dall’ultima postazione lavorativa fino all’inizio del processo. Le quantità di Kanban vengono arrotondate per eccesso. Si dovrebbe comunque cercare di ottenere dei numeri pieni, in quanto ’arrotondamento verso l’alto crea una sovrapproduzione, uno dei sette sprechi che vanno evitati.

heijunka example

Standardised Work

Standard means rule. The standard affects all company functions (production, production support, administration, etc.) and represents the basis for stability and therefore improvement. Work organised according to an efficient production sequence is called standardised work, not to be confused with the use of standards during work activities.
Standardised work consists of applying three concepts:

  • Takt Time
  • Working Sequence
  • In-Process Stock Standard

Takt Time, as already described, is the time that must be used to produce a piece. This time scanning mechanism is based on monthly production scheduling.

Working Sequence refers to the definition of unique sequences of operations for the same process, which leads an operator to produce quality goods efficiently, reducing inventory and the risk of accidents or illness. Standard In-Process Stock is the minimum quantity of components that must always be on hand for production. It allows the operator to do their job continuously, performing the same sequence of operations each time in the same order.

SDCA

Kaizen

The TPS is based on the philosophy Kaizen.
The Japanese term Kaizen is a combination of two words: KAI, which means change, and ZEN, which means better. Hence the meaning of continuous improvement. It is a fundamental concept in Japanese culture, and therefore also found in TPS.

Working according to the Kaizen philosophy means always striving for continuous improvement, based on the assumption that everything we do can be improved. Even when we think we have achieved perfection, this is not actually the case, as everything can and must be improved; the perfection achieved becomes nothing more than a standard, which can be improved upon. All the concepts found in the Kaizen philosophy are then obviously incorporated into the Lean Production system.

Another fundamental concept of Kaizen is that energy comes from below: analysing Lean Production, we see that decisions or suggestions must come from below and must not be imposed from above, as is the case in other production models. This is also why, in order to apply Lean Production, it is necessary to involve all levels of the hierarchy, even the lowest ones.

Furthermore, Kaizen, like Lean Production, is based on small but continuous changes; these changes should also be inexpensive. It is obvious that this continuous improvement is driven by an underlying dissatisfaction, namely the need to change a certain situation or at least improve it.

The interconnection of the three principles

What makes TPS so powerful is not the individual principles in isolation, but their synergistic integration. Heijunka creates the conditions for standardised work, stabilising processes and making it possible to define repeatable operating sequences. Standardised work, in turn, provides the necessary basis for Kaizen: without a benchmark, it would be impossible to measure whether a change actually represents an improvement.

Il Kaizen, infine, arricchisce continuamente sia l’Heijunka che il lavoro standardizzato. Attraverso il miglioramento continuo, si scoprono modi migliori per livellare la produzione e si affinano gli standard di lavoro. Questo ciclo virtuoso genera un sistema che si auto-perfeziona nel tempo, diventando sempre più efficiente, flessibile e capace di rispondere alle esigenze dei clienti.

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