Proposta de um modelo para implementação de tecnologias digitais em sistemas de manufatura com base na abordagem Toyota Kata

Abstract

As novas revoluções industriais estão influenciando como os sistemas de manufatura operam, redefinindo a integração entre o mundo real e o digital com novos conceitos e tecnologias. Porém, ao longo da última década, percebeu-se que a utilização dessas tecnologias só faz sentido se os sistemas de manufatura já estiverem operando sem desperdícios. Dessa forma, o debate sobre a integração entre Lean ? sendo considerada como uma abordagem referência para a redução de desperdícios e otimização de processos ? e os conceitos da Indústria 4.0 têm sido amplamente discutidos, tanto pela academia, quanto pelas organizações. Nesse contexto, ao longo dos últimos anos, percebeu-se que a atenção sobre as melhorias nos sistemas de manufatura esteve demasiadamente voltada para a implementação e utilização de novas tecnologias digitais, sem levar em conta a sua relação com os colaboradores, principalmente aqueles do ambiente fabril. Surgiu, assim, a partir de uma iniciativa Europeia, a discussão sobre a necessidade de trazer de volta as pessoas para o centro da discussão sobre a implementação de melhoria nos sistemas de manufatura em conjunto com a utilização de novas tecnologias digitais, movimento este recentemente denominado de Indústria 5.0. A principal diferença em relação aos termos é que, antes, as atenções estavam voltadas para a automação dos processos, considerando os aspectos dos Sistemas Ciber-Físicos, sensores, internet das coisas etc. Agora, esse contexto é complementado com a consciência de que são os colaboradores que devem ter autonomia para implementar os conceitos relativos à I4.0. Assim, unindo as tecnologias digitais com a capacidade humana de adaptação, criatividade e resolução de problemas para garantir a sustentabilidade das melhorias implementadas nos sistemas de manufatura. Dessa forma, ao analisar a literatura especializada sobre o tema, foi possível identificar que ainda existe uma lacuna do conhecimento acerca de como implementar novas tecnologias com a participação ativa dos colaboradores. Nesse contexto, esta tese de doutorado tem como objetivo propor um modelo para a implementação de tecnologias digitais em sistemas de manufatura com base na abordagem Toyota Kata. Com base nos constructos identificados na revisão de literatura, o modelo proposto possui três fases: (i) pré-implementação, que utiliza os conceitos de Starter Kata, pensamento sistêmico e categorização Cynefin, (ii) implementação Lean, com a definição da visão, a implementação de práticas Lean e o desenvolvimento de novas práticas Lean, e (iii) implementação I4.0, com a implementação de tecnologias digitais, o desenvolvimento de sistemas Ciber-físicos e a predição de cenários por meio de simulações. Nesse contexto, os ciclos de melhoria da abordagem Toyota Kata têm como propósito operacionalizar a implementação de melhorias de forma contínua, tornando os colaboradores agentes ativos na gestão e execução das inovações, descentralizando as decisões e promovendo um ambiente de inovação participativa. A partir de uma pesquisa ação, o modelo proposto foi utilizado por uma empresa para guiar os colaboradores no processo de implementação de melhorias e tecnologias digitais no sistema de manufatura. Assim, diversas ações voltadas à redução de desperdícios e à otimização dos processos produtivos foram implementadas. Para avaliar o modelo proposto sob a perspectiva dos colaboradores envolvidos em sua aplicação, foi utilizado um questionário, permitindo a coleta de feedback sobre cada uma das fases do modelo. Os resultados apontam que o modelo proposto alcançou os objetivos esperados, guiando os colaboradores por meio das três fases propostas. Dessa forma, as decisões foram centralizadas nos próprios colaboradores, que passaram a conduzir melhorias com base em rotinas estruturadas. Isso resultou em avanços como a sistematização do registro de problemas, digitalização de processos, organização do ambiente fabril e maior sustentabilidade das melhorias.

Abstract: The new industrial revolutions are influencing how manufacturing systems operate, redefining the integration between the physical and digital worlds through new concepts and technologies. However, over the past decade, it has been observed that utilizing these technologies only makes sense if manufacturing systems are already operating without waste. As a result, the discussion on integrating Lean?widely regarded as a benchmark approach for waste reduction and process optimization?and Industry 4.0 (I4.0) concepts has gained significant attention from both academia and organizations. In this context, in recent years, researchers have shown an excessive focus on implementing and utilizing new digital technologies for improving manufacturing systems, often neglecting their relationship with employees, particularly those on the shop floor. This led to a European initiative advocating for the need to bring people back to the forefront of discussions about manufacturing system improvements alongside digital technology implementation?a movement recently termed Industry 5.0 (I5.0). The main distinction between these terms lies in their focus. Previously, attention was centered on process automation, emphasizing aspects like Cyber-Physical Systems, sensors, and the Internet of Things. Now, this context is complemented by the realization that employees must have the autonomy to implement I4.0-related concepts. Thus, digital technologies are combined with the human capabilities of adaptability, creativity, and problem-solving to ensure the sustainability of improvements in manufacturing systems. An analysis of the specialized literature on this subject reveals a knowledge gap in understanding how to implement new technologies while actively involving employees. In this context, this doctoral dissertation aims to propose a model for implementing digital technologies in manufacturing systems based on the Toyota Kata (TK) approach. Drawing on constructs identified in the literature review, the proposed model comprises three main phases: (i) pre-implementation, incorporating Starter Kata concepts, systems thinking, and Cynefin categorization, (ii) Lean implementation, involving the definition of a vision, the adoption of Lean practices, and the development of new Lean practices, (iii) I4.0 implementation, encompassing the deployment of digital technologies, the development of Cyber-Physical Systems, and scenario prediction through simulations. The TK improvement cycles aim to operationalize continuous improvement implementation, empowering employees as active agents in managing and executing innovations, decentralizing decision-making, and fostering a participatory innovation environment. Based on action research, the proposed model was applied to the company to guide its employees in implementing improvements and digital technologies within its manufacturing system. Various actions targeting waste reduction and process optimization were implemented. To evaluate the proposed model from the perspective of the employees involved in its application, a questionnaire was administered, enabling the collection of feedback on each phase of the model. The results demonstrated that the proposed model achieved the intended objectives by guiding employees through the three proposed phases. As a result, decision-making was centralized among the employees themselves, who began to lead improvements based on structured routines. This resulted in advances such as the systematization of problem recording, process digitalization, shop floor organization, and greater sustainability of the improvements.