A fábrica baseada em zero

Chegou a hora de as empresas de manufatura redesenham suas operações usando uma abordagem de folha limpa. Para aumentar sua competitividade, eles devem simultaneamente melhorar sua proposta de valor, fortalecer sua resiliência operacional e buscar a sustentabilidade. Otimizar as operações para atingir esses objetivos requer uma visão holística baseada em zero de quê, onde e como fabricar-um conceito que chamamos de "fábrica baseada em zero". Esta visão fornece a base para identificar um estado-alvo de médio prazo e elaborar um plano de ação para alcançá-lo.

Um estudo BCG examinou as opções de projeto para operações de fabricação e cadeia de suprimentos baseadas em zero, bem como fatores da indústria e do ambiente operacional que influenciam as decisões sobre essas opções. Também consideramos como as opções de design diferem entre indústrias e países. O estudo baseia -se nos resultados de uma pesquisa global de mais de 1.700 executivos de operações de inúmeras indústrias produtoras. (Consulte “Sobre o estudo.”)

O estudo constatou que melhorar sua proposta de valor, especialmente através da redução de custos, é a principal prioridade para os executivos que consideram as opções de projeto no contexto da pandemia covid-19. A oportunidade em jogo é tremenda: combinando várias alavancas em uma abordagem de folha limpa, uma empresa pode reduzir os custos em até 25%. Embora a sustentabilidade tenha ganhado importância, muitas empresas ainda não agiram com o imperativo de melhorar a resiliência. Por exemplo, o estudo descobriu que as montadoras da Europa Ocidental eram muito mais propensas do que as da China a buscar a economia de custos por meio da terceirização. E complementar essa tendência foi uma maior disposição entre as empresas da Europa Ocidental de mudar a produção no exterior. Ao mesmo tempo, as montadoras na China estavam muito mais dispostas do que as da Europa Ocidental a investir em digitalização, talvez como uma resposta à sua vantagem diminuindo no custo de mão-de-obra. suas operações para custo, qualidade e serviço. Hoje, no entanto, os objetivos que os fabricantes devem buscar para garantir que a competitividade tenha evoluído. As principais tendências globais exigem que os fabricantes abordem três objetivos estratégicos principais: melhorando a proposta de valor, fortalecendo a resiliência operacional e buscando ambições de sustentabilidade. Nosso estudo fornece informações sobre como as empresas estão atualmente priorizando cada um desses objetivos. Custo e qualidade do produto, a tecnologia incorporada nos produtos e o nível de serviço oferecido são fatores importantes na determinação da proposta de valor de uma empresa. No passado, os fabricantes que operam em regiões com altos custos de mão -de -obra podiam compensar sua desvantagem de preços vendendo produtos com tecnologia, qualidade ou serviço superior. Nos últimos anos, no entanto, os fabricantes de regiões com baixos custos de mão -de -obra começaram a competir com base em qualidade, tecnologia e serviço, além de preço. Além disso, as startups entraram no mercado com novas abordagens disruptivas que aumentam sua competitividade.

Notably, for design choices—even within an industry—location matters. For example, the study found that automakers in Western Europe were far more likely than those in China to pursue cost savings through outsourcing. And complementing this tendency was a greater willingness among Western European companies to shift production offshore. At the same time, automakers in China were much more willing than those in Western Europe to invest in digitization, perhaps as a response to their diminishing labor-cost advantage.

Overall, the study’s findings point to the need for companies to take an individualized approach to designing the zero-based factory.

Competing Strategic Objectives Demand a Comprehensive Approach

In the past, successful manufacturers optimized their operations for cost, quality, and service. Today, however, the objectives that manufacturers must pursue in order to ensure competitiveness have evolved. Major global trends require manufacturers to address three key strategic objectives: improving the value proposition, strengthening operational resilience, and pursuing sustainability ambitions. Our study provides insights into how companies are currently prioritizing each of these objectives.

Improving the Value Proposition. Established companies need to rapidly improve their value proposition to stay on top in the fast-changing market environment. Product cost and quality, the technology incorporated in products, and the service level offered are important factors in determining a company’s value proposition. In the past, manufacturers operating in regions with high labor costs could offset their price disadvantage by selling products with superior technology, quality, or service. In recent years, however, manufacturers in regions with low labor costs have begun to compete on the basis of quality, technology, and service, as well as price. Moreover, startups have entered the market with new disruptive approaches that enhance their competitiveness.

Voltando a 2016, os participantes de nossos estudos de “fábrica do futuro” selecionaram a redução de custos como sua principal prioridade a cada ano. De fato, sua importância relativa aumentou no ano passado: dois terços dos participantes do estudo consideram a redução de custos mais importante devido à pandemia covid-19. No entanto, a necessidade de redução contínua de custos como um meio importante de otimizar a proposição de valor se estende além da recuperação de choques como a pandemia.

Fortalecimento da resiliência operacional. Resilience is a company’s capacity to absorb stress, recover critical functionality, and thrive in altered circumstances. As empresas resilientes desfrutam de melhores resultados do que seus pares De uma ou mais de três maneiras: o impacto imediato de um choque externo em seu desempenho pode ser menor; A velocidade de sua recuperação pode ser maior; e a extensão de sua recuperação pode ser maior. Para informar novas estratégias de resiliência, as empresas precisam entender melhor sua exposição, vulnerabilidades e possíveis perdas. As redes de fabricação e cadeia de suprimentos tornaram -se cada vez mais globais. Barreiras comerciais mais baixas permitiram às empresas obter os benefícios da arbitragem trabalhista, mudando até pequenos aspectos da produção para países de melhor custo. Além disso, mais mercadorias podem ser enviadas economicamente sobre rotas comerciais internacionais hoje do que no passado. A viabilidade do comércio global incentivou muitas empresas a fabricar mercadorias em regiões de baixo custo e depois enviá-las para o mercado consumidor. Além disso, muitas empresas terceirizaram a fabricação de componentes do produto para empreiteiros offshore, a fim de obter flexibilidade e acesso aos especialistas necessários. Infelizmente, as redes globais aumentam a exposição de uma empresa a riscos decorrentes de guerras comerciais, protecionismo, pandemias e outras interrupções. Por um lado, quase dois terços dos participantes disseram que fortalecerão a resiliência para evitar interrupções operacionais futuras (como o Covid-19), em resposta às fraquezas que a crise expôs. Por outro lado, apenas cerca de 10% dos participantes disseram que a resiliência será uma prioridade para suas operações nos próximos anos. Essa divisão em respostas sugere que a maioria dos participantes ainda não reconhece totalmente o imperativo de melhorar a resiliência para obter sucesso a longo prazo. Embora os desligamentos causados ​​pela pandemia covid-19 tenham contribuído para uma redução de curto prazo nas emissões, a tendência de longo prazo indica que as emissões da produção e da logística teriam que diminuir em aproximadamente 45% até 2030 para estar em um caminho para atingir a meta do acordo de Paris de limitar o aumento da temperatura global a 1,5 ° c. Como as preocupações ambientais de longa data se intensificam,

The risks are especially high with respect to manufacturing footprint. Manufacturing and supply chain networks have become increasingly global. Lower trade barriers have enabled companies to gain the benefits of labor arbitrage by shifting even small aspects of production to best-cost countries. In addition, more goods can be shipped economically over international trade routes today than in the past. The feasibility of global trade has encouraged many companies to manufacture goods in low-cost regions and then ship them to the consuming market. Moreover, many companies have outsourced the manufacturing of product components to offshore contractors in order to gain flexibility and access to the required specialists. Unfortunately, global networks increase a company’s exposure to risks arising from trade wars, protectionism, pandemics, and other disruptions.

Perhaps surprisingly, the COVID-19 pandemic has not greatly influenced study participants’ prioritization of resilience. On the one hand, nearly two-thirds of participants said that they will strengthen resilience to avoid future operational disruptions (such as COVID-19), in response to the weaknesses that the crisis exposed. On the other hand, only about 10% of participants said that resilience will be a top priority for their operations in the years ahead. This split in responses suggests that most participants do not yet fully recognize the imperative to improve resilience in order to achieve long-term success.

Pursuing Sustainability Ambitions. Manufacturers’ production and logistics operations account for more than half of all global CO₂ equivalent emissions from fuel combustion. Although shutdowns caused by the COVID-19 pandemic have contributed to a short-term reduction in emissions, the longer-term trend indicates that emissions from production and logistics would have to decrease by approximately 45% by 2030 to be on a path to meet the Paris Agreement’s target of limiting the global temperature increase to 1.5°C. As longstanding environmental concerns intensify, As empresas de manufatura estão sentindo uma pressão econômica crescente para resolver o problema .

A sustentabilidade ganhou constantemente importância em nossas pesquisas desde 2016. Este ano, mais de 80% dos participantes do estudo disseram que sua empresa planeja fazer a transição para operações neutras em carbono. Muitos participantes disseram que sua empresa estabeleceu um cronograma agressivo: quase um terço (31%) planeja se tornar neutro de carbono até 2025 e aproximadamente 60% planejam atingir essa meta até 2030. Os participantes disseram que as duas alavancas mais relevantes para atingir a neutralidade de carbono e a recuperação (por exemplo, melhorar a eficiência de energia, por exemplo, a recuperação da eficiência da energia) e a recuperação de carbono) e a recuperação (por exemplo, a melhor eficiência de energia) e a reciclagem de imóveis, a melhor eficiência da eficiência, por exemplo, a melhor eficiência de energia) e a recompensa de carbono) e a reciclagem (por exemplo, a melhor eficiência da energia) e a reciclagem de imóveis (a melhoria da eficiência, para melhorar a eficiência da eficiência, para melhorar a eficiência, a melhor eficiência da energia) e a recuperação da eficiência da energia) e reutilizar). A maioria dos participantes disse que espera que essas alavancas tenham um impacto significativo em seu progresso em direção à neutralidade do carbono em três a cinco anos.

Participants seem to be rather optimistic, however. Um estudo anterior do BCG e do Fórum Econômico Mundial descobriram que relativamente poucas empresas definiram metas científicas para alcançar seus Ambições de Net-Zero . Outro obstáculo refere -se às restrições técnicas atuais sobre o aumento da eficiência e reciclagem, que são as principais alavancas para reduzir as emissões de carbono. Para se aproximar de cumprir suas linhas de tempo agressivas para a neutralidade de carbono, as empresas precisam ser mais realistas em estabelecer metas e definir planos para alcançá -los. Por exemplo, eles devem encontrar maneiras de superar uma escassez de recursos para implementar iniciativas de sustentabilidade e devem usar tecnologias de ponte como compensação.

As opções de design do núcleo definem a fábrica baseada em zero

Idealmente, as empresas se esforçariam para melhorar o valor, a resiliência e a sustentabilidade simultaneamente. Na realidade, no entanto, eles devem considerar as compensações ao buscar esses objetivos, como centralizar a produção para reduzir custos versus localizar a produção para melhorar a resiliência. Melhorias incrementais isoladas simplesmente não são suficientes para abordar a ampla variedade de compensações entre os objetivos. Trabalhando para trás dessa visão, eles desenvolvem um estado-alvo de médio prazo e um plano de ação para alcançá-la. Para aplicar o conceito, as empresas devem desenvolver respostas abrangentes para três perguntas orientadoras que abrangem os principais tópicos operacionais:

The concept of the zero-based factory offers a solution: companies determine a holistic vision for the optimal design of their operations, independent of the limitations imposed by the existing setup. Working backward from this vision, they develop a medium-term target state and an action plan to achieve it. To apply the concept, companies should develop comprehensive answers to three guiding questions that encompass the key operational topics:

• What will we manufacture?
• Where will we manufacture?
• How will we manufacture?

We have identified 11 design choices that companies should assess in answering these questions. (See Exhibit 1.) Our study, including a survey of more than 1,700 executives and operations managers, confirmed that these choices are the most important ones to evaluate. Although they are universally applicable, these design choices have characteristics that are specific to each industry. As a result, the optimal outcome for the tradeoffs varies depending on the industry and on the company’s operating environment and specific priorities.

Below, we discuss the design choices and illustrate the tradeoffs with examples from across industries.

O que vamos fabricar? Por exemplo, a Apple projeta o hardware e o software do iPhone, mas terceiriza a produção dos dispositivos para a Foxconn, um fornecedor de serviços de fabricação de eletrônicos. Os participantes de nossa pesquisa classificaram decisões de make-ou-compra entre as principais opções de design, com 69% dizendo que usariam essa escolha no design de uma fábrica baseada em zero.

Companies need to decide whether to make a product or its components in-house or to buy them from an external supplier. For example, Apple designs the hardware and software for the iPhone, but it outsources production of the devices to Foxconn, a provider of electronics manufacturing services. Participants in our survey ranked make-or-buy decisions among the top design choices, with 69% saying they would use this choice in designing a zero-based factory.

Uma consideração importante é quanto valor a empresa deseja criar no processo de fabricação. Outra é a quantidade de flexibilidade que a empresa deseja manter em resposta a mudanças no volume de fabricação, especialmente para produtos que estão sujeitos a grandes flutuações na demanda. Para algumas montadoras, os componentes de commodities se estendem aos principais componentes, como o motor e outras tecnologias de unidade, porque muitos clientes não vêem mais a dinâmica de direção como sendo um fator diferenciador. Nos próximos anos, os OEMs encontrarão novas maneiras estrategicamente relevantes para diferenciar seus produtos, como sistemas de bateria, e esses componentes serão fortes candidatos à fabricação interna.

Automotive OEMs, for example, can achieve cost advantages by buying commodity components, such as sun visors, without worrying about losing any product differentiation. For some automakers, commodity components extend to key components, such as the engine and other drive technology because many customers no longer view driving dynamics as being a differentiating factor. In the coming years, OEMs will find new strategically relevant ways to differentiate their products, such as battery systems, and these components will be strong candidates for in-house manufacturing.

Fabricantes de bens de consumo, enquanto isso, precisam reavaliar decisões de fazer ou comprar no contexto de seus mercados em evolução. Como os consumidores estão comprando um número crescente de produtos estreitos, as pequenas empresas estão participando de participação de mercado de grandes em quase todas as categorias. Para permanecer competitivo, os grandes jogadores estão comprando marcas menores e aumentando o ritmo da inovação. Esses desenvolvimentos criaram complexidade para as fábricas que devem acomodar maior flexibilidade e produção de menor escala. As decisões inteligentes ou compras oferecem uma solução: as empresas podem terceirizar estrategicamente a produção em menor escala, mantendo a produção em larga escala internamente interna. Como ponto de partida, uma empresa precisa determinar como projetar uma “pegada” de fabricação e cadeia de suprimentos para atingir seus objetivos corporativos. Isso implica equilibrar as compensações entre centralização e dispersão geográfica, como os benefícios de localizar a produção próxima aos clientes versus os benefícios da produção de offshoring para países eficazes de trabalho. Por exemplo, a Tesla está construindo fábricas em todo o mundo para garantir o acesso a novos mercados e alcançar suas ambições de crescimento. Ao fazer isso, a empresa está passando de uma abordagem centralizada (produzindo veículos em uma única planta) para uma rede descentralizada (produzindo -os em várias plantas) para estar mais próxima de mais clientes. Entre os participantes da pesquisa, quase dois terços (65%) disseram que usariam as decisões de pegada na criação de uma fábrica baseada em zero.

Where Will We Manufacture?

The location of a plant or distribution center has an important impact on overall value, resilience, and sustainability. As a starting point, a company needs to determine how to design a manufacturing and supply chain “footprint” to achieve its corporate goals. This entails balancing the tradeoffs between centralization and geographical dispersion, such as the benefits of locating production close to customers versus the benefits of offshoring production to labor-cost-effective countries. For example, Tesla is building factories around the world to ensure access to new markets and achieve its growth ambitions. In doing so, the company is transitioning from a centralized approach (producing vehicles in a single plant) to a decentralized network (producing them in multiple plants) to be closer to more customers. Among survey participants, nearly two-thirds (65%) said that they would use footprint decisions in designing a zero-based factory.

Ao determinar sua pegada, um fabricante deve primeiro determinar o tamanho ideal da fábrica, considerando a troca entre ter várias fábricas menores, em vez de ter algumas fábricas maiores que produzem em maior volume. Os chamados megafactorados têm o potencial de gerar tremendas economias por meio de efeitos de escala. Por exemplo, uma empresa pode fazer a transição de dois para três turnos para maximizar o uso de máquinas. Além disso, a combinação das operações de várias fábricas em um local implica um aumento desproporcionalmente menor no tamanho das funções indiretas, como o planejamento da produção. Embora os fabricantes possam consolidar as operações de várias fábricas menores, eles devem fazê-lo apenas dentro de uma zona de livre comércio para manter o acesso ao mercado. Reconhecendo a importância de permanecer perto dos clientes enquanto captura vantagens de custos, os fabricantes da Europa Ocidental e dos EUA mudaram alguma produção para a Europa Oriental e o México, respectivamente, nas últimas décadas. As melhores opções permitem que a empresa atinja seu objetivo abrangente de otimizar valor, resiliência e sustentabilidade. Discutimos as opções de design em conexão com três categorias de tópicos: fornecimento, configuração de produção e ativos. A demanda deve determinar a produção, considerando os requisitos para a disponibilidade do produto versus a necessidade de manter níveis razoáveis ​​de inventário. As empresas normalmente adotam uma abordagem de "fazer para encomendar" (impulsionada pela demanda do cliente) ou uma abordagem "make to Stock" (impulsionado por uma previsão de vendas). Como exemplo da abordagem de fabricação, a Adidas oferece produtos personalizados: um pedido do cliente desencadeia a produção de um sapato específico. A produção de gasolina exemplifica a abordagem de fabricação de estoque: a produção é amplamente dissociada da demanda local. Mesmo dentro do mesmo setor, no entanto, as empresas não usam a mesma abordagem, o que aponta para uma oportunidade para estabelecer vantagem competitiva, fazendo a escolha ideal de design. Entre os participantes da pesquisa, quase dois terços (63%) disseram que usariam essa opção de design em uma fábrica baseada em zero. Por exemplo, as empresas automotivas fornecem um número significativo de componentes para suas linhas de montagem, com base na base just-in-time (ou na sequência) para garantir a produção enxuta. Por outro lado, nas indústrias em que o planejamento é difícil, é essencial manter as ações de alto inventário. Por exemplo, os fabricantes de parasóis têm opções limitadas de fornecimento sob demanda e devem manter altos níveis de inventário para acomodar uma fase muito curta da demanda sazonal. Eles precisam estar preparados para um aumento instantâneo na demanda assim que o clima melhorar. Em uma indústria de processos (como produtos químicos), os fabricantes geralmente produzem produtos em um lote grande, que normalmente envolve a mistura de ingredientes de acordo com fórmulas ou receitas específicas. Essa abordagem de produto único permite que o fabricante se concentre no uso máximo da maquinaria de gargalo sem impactar negativamente o tempo de entrega. Na fabricação discreta, o uso de linhas de montagem ou células de fabricação implica uma troca um pouco diferente: alta utilização com longos prazos de entrega ou baixa utilização com curtos prazos de entrega. Os regulamentos ambientais também são uma consideração, pois os custos relacionados às emissões de carbono incentivam um nível mais alto de utilização da máquina para evitar despesas adicionais. Os provedores de serviços podem manter seus custos baixos utilizando fortemente um pequeno número de impressoras, mas isso significa que os clientes devem esperar mais pela entrega de seus produtos impressos. Como alternativa, os fornecedores podem operar com impressoras suficientes para garantir curtos prazos de entrega - mas devem estar dispostos a aceitar níveis de utilização relativamente baixos por impressora.

Having determined the optimal factory size, a manufacturer can assess the optimal location by considering tradeoffs between high-cost countries (which may be their main markets or near such markets) and best-cost countries. Although manufacturers can consolidate the operations of several smaller factories, they should do so only within a free-trade zone in order to maintain market access. Recognizing the importance of staying close to customers while capturing cost advantages, Western European and US manufacturers have shifted some production to Eastern Europe and Mexico, respectively, in recent decades.

How Will We Manufacture?

A company must decide on the physical structure of its factory operations and on the processes and digital solutions to adopt. The best choices enable the company to achieve its overarching goal of optimizing value, resilience, and sustainability. We discuss the design choices in connection with three categories of topics: supply, production setup, and assets.

Supply

Manufacturers need to address two crucial supply-related considerations: how to meet customer demand, and what level of inventory to maintain.

Make to Order or Make to Stock. Companies must figure out the extent to which customer demand should determine production, considering requirements for product availability versus the need to maintain reasonable inventory levels. Companies typically adopt either a “make to order” approach (driven by customer demand) or a “make to stock” approach (driven by a sales forecast). As an example of the make-to-order approach, Adidas offers custom-made products: a customer order triggers production of a particular shoe. Gasoline production exemplifies the make-to-stock approach: production is largely decoupled from local demand. Even within the same industry, however, companies do not use the same approach, which points to an opportunity to establish competitive advantage by making the optimal design choice. Among survey participants, nearly two-thirds (63%) said that they would use this design choice in a zero-based factory.

Material Supply. The manufacturing process can set up a supply system on a just-in-time basis or one that incorporates safety stock inventory. For example, automotive companies supply a significant number of the components to their assembly lines on a just-in-time (or just-in-sequence) basis to ensure lean production. In contrast, in industries where planning is difficult, maintaining high inventory stocks is essential. For example, manufacturers of parasols have limited on-demand sourcing options and must maintain high inventory levels to accommodate a very short phase of seasonal demand. They need to be prepared for an instant increase in demand as soon as the weather improves.

Production Setup

Companies need to consider both their planning process and the overall plant setup.

Production Planning. In planning production, companies must manage the tradeoff between equipment utilization and lead time (the latency between initiating and completing the manufacturing process). In a process industry (such as chemicals), manufacturers often make products in a large batch, which typically involves mixing ingredients according to specific formulas or recipes. This single-product approach enables the maker to focus on maximum use of the bottleneck machinery without negatively impacting lead time. In discrete manufacturing, the use of assembly lines or manufacturing cells entails a somewhat different tradeoff: high utilization with long lead times or low utilization with short lead times. Environmental regulations are a consideration, too, as costs related to carbon emissions encourage a higher level of machine utilization to avoid additional expenditure.

The tradeoff between lead time and utilization is evident in the 3-D printing service industry. Service providers can keep their costs down by heavily utilizing a small number of printers, but this means that customers must wait longer for delivery of their printed products. Alternatively, providers can operate with enough printers to ensure short delivery times—but they must be willing to accept relatively low utilization levels per printer.

Fluxo de trabalho de produção. As empresas devem decidir sobre uma abordagem para mover itens através do processo de produção. Em uma abordagem de "oficina", a empresa produz um número relativamente pequeno de itens (como móveis) individualmente em uma única estação de trabalho; Não há movimento entre as estações de trabalho. No outro extremo, a abordagem "fluxo" (que é usada para produzir microchips, por exemplo) emprega processos altamente automatizados para reduzir custos e tempo. Os fabricantes geralmente usam a produção de linha contínua (uma versão da abordagem de fluxo) para reduzir custos e aumentar a produção. Hoje, no entanto, novas tecnologias, como robôs móveis, estão criando oportunidades para as empresas aplicarem uma abordagem de oficina em alguns processos, aumentando a eficiência dos trabalhadores humanos. Por exemplo, os OEMs automotivos estão implantando robôs para ajudar os trabalhadores humanos a reunir suportes de suspensão com eficiência. O aumento da eficiência melhora a competitividade de custos da abordagem do workshop em comparação com a abordagem de fluxo.

Design do layout. A alocação de espaço e atividades dentro de uma planta deve promover um fluxo suave e constante de material de produção, equipamento e mão Uma empresa pode escolher entre configurações altamente flexíveis ( como fabricação modular ou de células flexíveis ) e configurações altamente especializadas (como linhas de montagem convencionais com um takt padrão ou ritmo de produção). Por exemplo, a Audi produz seu modelo E-Tron GT usando um processo de montagem flexível suportado por um sistema de veículos guiados automáticos que carrega veículos entre estações de trabalho. Adote para dois tipos de ativos - a força de trabalho e as máquinas - em cada estágio de produção. O grau de especialização determina o nível de flexibilidade disponível para a empresa na implantação dos ativos. Uma força de trabalho menos especializada oferece alta flexibilidade nos estágios de produção, porque a empresa pode implantá -la em vários estágios e tarefas de produção. Para obter essa flexibilidade, no entanto, uma empresa deve fornecer treinamento em uma maior gama de tópicos. Por exemplo, na produção industrial, o operador da planta supervisiona as máquinas e garante um processo de produção estável. Se a empresa desejar que a flexibilidade faça com que o operador realize manutenção em caso de quebra, ela deve dar ao operador treinamento adicional. Máquinas menos especializadas fornecem alta flexibilidade - porque pode ser usado para vários estágios de produção ou variações do produto - mas custa mais e pode reduzir a produtividade (devido à diminuição da saída). Por exemplo, no setor de fabricação de ferramentas, um fabricante deve decidir se deve usar um centro de usinagem com três ou cinco eixos. Um centro de usinagem de cinco eixos requer um investimento monetário maior, mas oferece maior flexibilidade.

Assets

Asset-related topics consider the flexibility and productivity of people and equipment.

Asset Flexibility. Companies need to decide on the degree of specialization to adopt for two types of assets—the workforce and machinery—at each production stage. The degree of specialization determines the level of flexibility available to the company in deploying the assets.

A workforce with a high degree of specialization at certain production stages can be more productive (owing to greater experience) and may need only a moderate level of focused training. A less specialized workforce provides high flexibility across production stages because the company can deploy it in multiple production stages and assignments. To gain this flexibility, however, a company must provide training in a greater range of topics. For example, in industrial production, the plant operator oversees the machinery and ensures a stable production process. If the company wants the flexibility to have the operator perform maintenance in case of a breakdown, it must give the operator additional training.

Highly specialized machinery is more productive (owing to its capacity to increase output), and it requires relatively moderate investments to purchase and operate. Less specialized machinery provides high flexibility—because it can be used for multiple production stages or product variations—but it costs more and may reduce productivity (owing to decreased output). For example, in the tool-making industry, a manufacturer must decide whether to use a machining center with three or five axes. A five-axis machining center requires a larger monetary investment but offers greater flexibility.

grau de automação. A automação é especialmente prevalente em locais com altos custos de mão -de -obra, porque a economia de custos produz um retorno sólido do investimento. Nos próximos anos, esperamos ver os fabricantes que operam em países com o aumento dos custos de mão -de -obra aumentar sua adoção de automação. Além disso, novas tecnologias como Today, nearly all manufacturing sites apply some degree of automation to promote high-quality, cost-efficient production. Automation is especially prevalent in locations with high labor costs, because the cost savings yield a solid return on investment. In the coming years, we expect to see manufacturers that operate in countries with rising labor costs increase their adoption of automation. Moreover, new technologies such as Robótica avançada Permita que as empresas automatizem processos que tradicionalmente envolvem o trabalho manual devido à sua complexidade. Por exemplo, robôs avançados podem executar tarefas complexas, como escolher itens de uma lixeira. Um produtor de soluções de vedação usa mais de 40 robôs para carregar e descarregar máquinas em suas células de fabricação. Os participantes da pesquisa classificaram o grau de automação entre as principais opções de design, com 71% dizendo que usariam essa escolha no design de uma fábrica baseada em zero.

grau de digitalização. Os fabricantes demonstraram o valor de digitalizar suas operações. Por exemplo, A inteligência artificial está rapidamente se tornando essencial Para melhorar a produtividade das operações industriais e as soluções móveis fornecem aos operadores e à equipe de manutenção informações valiosas à medida que se movem pela fábrica. No entanto, muitas empresas implementaram apenas um grau de digitalização baixo a moderado, geralmente em programas de pequena escala. O grau de digitalização estava entre as opções de design mais bem classificadas em nossa pesquisa, pois 70% dos participantes disseram que o usariam para desenvolver uma fábrica baseada em zero.

Uso de provedores de serviços. Em muitas empresas, trabalhadores de agências de trabalho temporárias representam uma proporção significativa da equipe operacional. Os trabalhadores temporários são especialmente valiosos para ajudar as empresas a alcançar as metas de produção durante períodos de pico sem incorrer em passivos contratuais de longo prazo. Por outro lado, o fabricante não se beneficia da retenção do conhecimento e da experiência dos trabalhadores temporários qualificados na organização a longo prazo. Para fazer isso, ele deve avaliar suas condições de contorno, que abrangem seus objetivos estratégicos, condições da indústria e ambiente operacional. Essas condições influenciam as compensações e as prioridades para as opções de design. (Consulte Anexo 2.) By relying on external organizations to provide temporary workers or services, a manufacturer can increase its operational flexibility. At many companies, workers from temporary employment agencies make up a significant proportion of the operational staff. Temporary workers are especially valuable for helping companies achieve production goals during peak periods without incurring long-term contractual liabilities. On the other hand, the manufacturer does not benefit from retaining skilled temporary workers’ knowledge and experience in the organization over the long term.

Boundary Conditions Set Priorities for Design Choices

A company must decide how to prioritize value, resilience, and sustainability in order to enhance its competitiveness. To do this, it must assess its boundary conditions, which encompass its strategic goals, industry conditions, and operational environment. These conditions influence tradeoffs and priorities for design choices. (See Exhibit 2.)

Os objetivos estratégicos devem responder a condições de resistência específicas ou aspectos da indústria, o ambiente de operação: || Complexidade (design e variedade). Em algumas indústrias (como bens de consumo), a preferência do cliente é uma condição adicional que motiva as decisões de sustentabilidade. O ambiente operacional tem o maior impacto nas duas últimas questões. Os investimentos em máquinas geralmente não são justificados pelos retornos. Por exemplo, lojas de carros no Brasil, onde os custos de mão -de -obra são baixos, usam um baixo grau de automação, mas na Alemanha eles usam um maior grau de automação. Além disso, em alguns mercados emergentes, como a África do Sul, as políticas governamentais exigem que os fabricantes criem empregos. A entrega justa requer um número suficiente de fornecedores locais qualificados e uma cadeia de suprimentos estável isolada de grandes interrupções (como fechamento repentino de estradas). Consequentemente, em muitos casos, a localização de uma fábrica predetermina a troca entre suprimentos suficientes e o baixo inventário, pois a empresa pode não ter nenhuma alternativa realista para a manutenção de altos estoques de inventário. Para explorar as opções de design regional, focamos nas respostas dos participantes do estudo da indústria automotiva - uma indústria global que produz produtos semelhantes em todo o mundo. Esse recurso da indústria nos permitiu fazer comparações regionais e avaliar como seus diferentes contextos afetaram as decisões.

• To strengthen resilience, a company must consider industry factors relating to customers (location and purchasing behavior) and product complexity (design and variety).
• Efforts to improve the value proposition must take into account industry conditions (product complexity and manufacturing volume) and operating environment factors (government policies, workforce costs, and workforce qualification).
• Sustainability decisions deal with environmental regulations and operating infrastructure (such as supply chains and suppliers). In some industries (such as consumer goods), customer preference is an additional condition motivating sustainability decisions.

Specific industry conditions are relevant to choices about what, where, and how to produce. Operating environment has the greatest impact on the latter two issues.

The following examples illustrate the interdependencies between the boundary conditions and design choices:

• Workforce Cost and Degree of Automation. Factories in countries with low labor costs typically have a low degree of automation. Investments in machinery are usually not justified by the returns. For example, car body shops in Brazil, where labor costs are low, use a low degree of automation, but in Germany they use a higher degree of automation. Moreover, in some emerging markets, such as South Africa, government policies require manufacturers to create jobs.
• Operational Infrastructure and Material Supply. In situations where a company cannot locate a factory near suppliers, the local infrastructure in the supplier network plays a major role in determining whether just-in-time delivery of parts and components to the manufacturing line is a feasible option. Just-in-time delivery requires a sufficient number of qualified local suppliers and a stable supply chain insulated from major disruptions (such as sudden road closures). Consequently, in many cases, a factory’s location predetermines the tradeoff between sufficient supplies and low inventory, as the company may have no realistic alternative to maintaining high inventory stocks.

Location Matters for Design Choices

Our study found that the region in which a manufacturer is located is a key factor in making the right tradeoffs for each design choice. To explore regional design choices, we focused on responses from study participants in the automotive industry— a global industry that produces similar products around the world. This feature of the industry allowed us to make regional comparisons and assess how their different contexts affected decisions.

De uma perspectiva global, descobrimos que as opções de design mais importantes das montadoras envolvem fazer ou comprar, digitalização e automação. Em cada caso, cerca de 70% dos participantes do estudo disseram que sua empresa planeja usar a escolha do design para evoluir para uma fábrica com sede em zero. As empresas provavelmente estão reavaliando suas decisões de fazer ou comprar em resposta às vulnerabilidades da cadeia de suprimentos que a pandemia Covid-19 expôs. Sua ênfase na digitalização e automação reflete a importância contínua da tecnologia como um fator de melhorias operacionais. (Consulte Anexo 3.)

The results from automotive participants in Western Europe and China provide insights into the influence of location on design choices. (See Exhibit 3.)

= Três diferenças relacionadas a que, onde e como a fabricação são especialmente notáveis: | O fato de sua empresa tentar economizar custos, reduzindo o valor agregado na fabricação (isto é, terceirizando em vez de produzir internamente). Na China, apenas 8% dos participantes disseram que sua empresa procuraria reduzir o valor agregado na produção. A combinação de decisões de pegada e make-ou-buy é especialmente importante na Europa Ocidental. Por um lado, a complexidade da cadeia de suprimentos e a vulnerabilidade a choques inclinam a troca para produzir internamente ou menos no mercado interno. Por outro lado, a produção de terceirização e offshoring é atraente em vista dos altos custos da produção doméstica. Por outro lado, apenas 28% dos participantes chineses disseram que suas empresas estão dispostas a produzir offshore. A maioria prefere fabricar perto do cliente e adicionar alto valor através da produção interna.

• Make or Buy. In Western Europe, 69% of participants said that their company would try to save costs by reducing the value it added in manufacturing (that is, by outsourcing rather than producing in-house). In China, only 8% of participants said that their company would seek to reduce the value added in production.
• Footprint. Among Western European participants, 62% said that their companies are willing to offshore production to more labor-cost-effective countries. The combination of footprint and make-or-buy decisions is especially important in Western Europe. On the one hand, supply chain complexity and vulnerability to shocks tilt the tradeoff toward producing in-house or a least domestically. On the other hand, outsourcing and offshoring production are attractive in view of the high costs of domestic production. In contrast, only 28% of Chinese participants said that their companies are willing to produce offshore. Most would rather manufacture close to the customer and add high value through in-house production.
• Digitalização. Os participantes chineses expressaram uma disposição significativamente maior de investir em digitalização do que os participantes da Europa Ocidental. Entre os participantes chineses, 57% disseram que sua empresa faria investimentos substanciais em digitalização usando uma abordagem baseada em zero, em comparação com apenas 32% dos participantes da Europa Ocidental. Isso pode parecer contra -intuitivo, dado que os custos trabalhistas na China são mais baixos do que na Europa e nos EUA. Isso indica, no entanto, que, embora as empresas da Europa Ocidental tenham um grau de ceticismo em relação a operações de digitalização, as empresas chinesas reconhecem que precisam recuperar o atraso na implementação da digitalização à medida que sua vantagem de custo de mão-de-obra diminui. Isso explica por que as empresas em países ou regiões específicas têm diferentes preferências de projeto. Realizamos a modelagem para um fabricante de médio porte com uma rede de fábrica existente e um amplo portfólio de produtos. Nosso caso base pressupõe que as operações da empresa já incorporem um nível avançado de otimização. Na discussão a seguir, nos concentramos em nossas descobertas para o OEM com sede na Alemanha.
  

Overall, we found a correlation between the levers that companies applied and the potential for conversion cost reduction, with companies usually applying the levers that have a high impact on costs in their country. This explains why companies in specific countries or regions have different design preferences.

A Closer Look at the Potential to Enhance Competitiveness

To examine the tradeoff decisions and cost-reduction potential associated with different design choices, we applied our zero-based model to automotive OEMs based in Germany and China. We conducted the modeling for a midsize manufacturer with an existing factory network and a broad product portfolio. Our base case assumes that the company’s operations already incorporate an advanced level of optimization. In the following discussion, we focus on our findings for the OEM based in Germany.

Faça ou compre. A empresa compra cerca de 70% deles de fornecedores externos. Nossa modelagem baseada em zero indica que o OEM alemão pode alcançar vantagens de custo, mudando 16 componentes da produção interna para fabricantes externos. A redução no custo de conversão pode ser de 4% a 6% do custo total de fabricação de um carro. Em uma abordagem sediada em zero, uma empresa localizaria uma megafática em um país de melhor custo para reduzir custos por meio de economias de escala e menores custos de mão-de-obra. Em nosso exemplo, a empresa pode reduzir a porcentagem de funcionários indiretos em sua força de trabalho, aumentando o número de carros produzidos. Mas uma empresa também precisa considerar se a mudança para os países de centralização ou de melhor custo aumentaria os custos alfandegários e logísticos. Depois de levar em consideração esses fatores, o modelo constatou que uma abordagem baseada em zero poderia reduzir os custos de conversão em um total de 4% a 6%. In our model’s base case, a standard car’s bill of material has approximately 73 components. The company buys about 70% of these from external suppliers. Our zero-based modeling indicates that the German OEM could achieve cost advantages by shifting 16 components from in-house production to external manufacturers. The reduction in conversion cost could amount to 4% to 6% of the total manufacturing cost of a car.

Footprint. The German automotive OEM that we assessed in our model has a decentralized network of multiple smaller factories located across several high-cost countries. In a zero-based approach, a company would locate a megafactory in a best-cost country to reduce costs through economies of scale and lower labor costs. In our example, the company could reduce the percentage of indirect employees in its workforce while increasing the number of produced cars. But a company also needs to consider whether shifting to centralization or best-cost countries would increase customs and logistics costs. After taking into account these factors, the model found that a zero-based approach could reduce conversion costs by a total of 4% to 6%.

Faça o pedido ou faça o estoque. e faça o estoque, para carros padronizados (com curtos prazos de entrega). No caso base do nosso modelo, uma mudança parcial de uma ordem para fazer para fazer o estoque reduz os custos, mantendo a flexibilidade estratégica necessária. Aplicando uma abordagem baseada em zero, a empresa pode adotar uma abordagem de fabricação para produzir carros com personalização limitada e alta demanda, enquanto usava uma abordagem de fabricação para fabricar carros com alta personalização e demanda variável. Essa adaptação, para a qual o alinhamento estratégico com a função de vendas é um pré-requisito, leva a uma redução de custo de conversão de 2% a 3%. Two demand-management approaches are common in the automotive industry: make to order, for customized cars (entailing longer delivery times); and make to stock, for standardized cars (with short delivery times). In our model’s base case, a partial shift from a make to order to make to stock reduces costs while maintaining the required strategic flexibility. Applying a zero-based approach, the company could adopt a make-to-stock approach to produce cars with limited customization and high demand while using a make-to-order approach to manufacture cars with high customization and variable demand. This adaptation, for which strategic alignment with the sales function is a prerequisite, leads to a conversion cost reduction of 2% to 3%.

Planejamento de produção. Embora uma abordagem baseada em zero possa reduzir os custos, mudando para alta utilização com um tempo de entrega mais longo, isso pode não se alinhar com a estratégia de uma empresa. Outra opção para aumentar a utilização de máquinas é usar o seqüenciamento aprimorado por meio de dados empíricos, simulações e ferramentas de aprendizado de máquina para obter um curto prazo de entrega com a utilização média. Nosso modelo descobriu que essa abordagem poderia reduzir os custos totais de conversão em 1% a 2%. A montagem focada em linha leva a uma linha de fabricação mais longa, com estações intimamente ligadas e apenas um curto buffer entre segmentos de estações. Essa configuração aumenta o risco de que uma parada em uma estação em um segmento force a linha inteira a parar. A pré-semente de quase linha permite uma linha de fabricação mais curta, um ligeiro desacoplamento da linha principal e a linha de pré-assembléia e um buffer aumentado entre as duas linhas. Esses atributos reduzem o risco de uma parada de linha completa. Em uma abordagem baseada em zero, um fabricante aplicaria a pré-assembléia próximo a um número maior de componentes. Ao equilibrar melhor os tocadores em várias atividades e aumentar o uso da automação, a empresa pode reduzir custos. Além disso, a dissociação de semenda da linha principal possibilita maior automação porque breves quebras de máquinas não causarão parada da linha principal. Nosso modelo calculou reduções de custo de conversão, totalizando 2% a 3% dessa abordagem. Por exemplo, a produção de células flexíveis na montagem final aumenta a utilização do trabalhador e reduz o tempo ocioso. A pré -assembléia funciona - como portas - pode reduzir os custos relacionados à montagem subsequente na linha principal também. Os requisitos específicos de fabricação da empresa devem dirigir esta decisão. Alguns OEMs constroem vários modelos por linha para obter a flexibilidade de reagir rapidamente às mudanças na demanda. No caso base do nosso modelo, o OEM produz pelo menos dois modelos de veículos por linha e vários modelos em cada planta. Isso alcançaria economias adicionais, mudando as linhas de fabricação dentro da planta para especialização de um veículo e uma fábrica inteira para a especialização de um veículo. Nosso modelo encontrou essas três alterações, em combinação, poderia reduzir os custos de conversão em um total de 4% a 6%. In our model’s base case, the automotive OEM accepts lower utilization of machinery in order to achieve short lead time. Although a zero-based approach can reduce costs by shifting to high utilization with longer lead time, this may not align with a company’s strategy. Another option for increasing utilization of machinery is to use enhanced sequencing by means of empirical data, simulations, and machine-learning tools to achieve short lead time with medium utilization. Our model found that this approach could reduce total conversion costs by 1% to 2%.

Production Workflow. In the automotive industry, production workflow decisions focus on the tradeoff between in-line focused assembly and near-line preassembly. In-line focused assembly leads to a longer manufacturing line, with stations closely linked and only a short buffer between segments of stations. This setup increases the risk that a stoppage at one station in one segment will force the entire line to stop. Near-line preassembly allows for a shorter manufacturing line, a slight decoupling of the main line and the preassembly line, and an increased buffer between the two lines. These attributes reduce the risk of a full line stoppage.

In our base case, the automotive OEM uses a hybrid approach that combines in-line assembly with some near-line preassembly. In a zero-based approach, a manufacturer would apply near-line preassembly to a greater number of components. By better balancing takts across multiple activities and increasing the use of automation, the company can reduce costs. Moreover, decoupling preassembly from the main line makes greater automation possible because brief machinery breakdowns will not cause stoppage of the main line. Our model calculated conversion cost reductions totaling 2% to 3% from this approach.

Layout Design. In taking a zero-based approach, automakers must figure out where and to what extent flexible cell manufacturing to reduce costs in final assembly is beneficial within a plant. For example, flexible-cell production in final assembly increases worker utilization and reduces idle time. Preassembly work—such as for doors—can reduce costs related to subsequent assembly on the main line as well.

Automakers also need to decide how many different models to produce on each assembly line or in each plant, considering the tradeoffs of assembling one versus multiple models. The company’s specific manufacturing requirements should drive this decision. Some OEMs build multiple models per line in order to gain the flexibility to react quickly to changes in demand. In our model’s base case, the OEM produces at least two vehicle models per line and multiple models in each plant.

In our zero-based modeling, the company would partially convert final assembly to flexible-cell manufacturing in order to reduce labor and machinery costs. It would achieve additional savings by shifting manufacturing lines within the plant to one-vehicle specialization and one entire factory to one-vehicle specialization. Our model found these three changes, in combination, could reduce conversion costs by a total of 4% to 6%.

grau de automação. Em nosso caso base, o OEM usa um grau médio de automação na loja de imprensa e um grau em baixo grau na montagem final. Em uma fábrica com sede em zero, uma maior automação na loja de imprensa e a montagem final reduziria os custos de mão-de-obra, embora os custos de máquinas aumentassem ligeiramente. Por exemplo, na loja de imprensa, a robótica pode ser usada para tirar peças acabadas da linha e classificá -las em bandejas de transportadoras. Na assembléia final, a robótica colaborativa pode ajudar na instalação do Bosterby e parafusos e do para -brisa, entre outras operações. Nosso modelo descobriu que essas mudanças poderiam reduzir os custos de conversão em um total de 3% a 4%. Automotive OEMs apply a different degree of automation in each area of the factory (press shop, body shop, paint shop, and final assembly). In our base case, the OEM uses a medium degree of automation in the press shop and a low degree in final assembly. In a zero-based factory, greater automation in the press shop and final assembly would reduce labor costs, although machinery costs would increase slightly. For example, in the press shop, robotics could be used to take finished parts off the line and sort them into carrier trays. In final assembly, collaborative robotics could assist with underbody bolting and windscreen installation, among other operations. Our model found that such changes could reduce conversion costs by a total of 3% to 4%.

Resumindo as potenciais reduções de custo

A Figura 4 resume potenciais reduções de custo de conversão para OEMs automotivos com sede na Alemanha e na China. Cada escolha de design pode reduzir os custos de conversão em 1% a 6%. Em combinação, as opções de design podem gerar reduções extraordinariamente altas de custo de conversão, totalizando 20% a 25%. Os OEMs automotivos alemães podem reduzir significativamente os custos por meio de decisões de fazer ou comprar e pegadas, pois procuram reduzir seus custos de mão-de-obra e se aproximar dos clientes em mercados estrangeiros. Os OEMs automotivos chineses podem obter reduções de custos por meio de automação e digitalização aprimoradas, o que lhes daria oportunidades adicionais para otimizar as operações de fábrica. Embora a aplicação de uma abordagem baseada em zero possa produzir reduções de custos semelhantes para os OEMs automotivos alemães e chineses, essas empresas precisam aplicar alavancas diferentes para cada escolha de design para explicar seus pontos de partida. Uma empresa pode então identificar o potencial de melhoria em cada escolha de design em relação à rede existente e determinar como fechar a lacuna entre suas operações herdadas e a visão baseada em zero. O processo implica cinco etapas principais (consulte o Anexo 5):

Starting points help to explain regional variations. German automotive OEMs can significantly reduce costs through make-or-buy and footprint decisions as they seek to lower their labor costs and get closer to customers in foreign markets. Chinese automotive OEMs can achieve cost reductions through enhanced automation and digitization, which would give them additional opportunities to optimize factory operations. Although applying a zero-based approach could yield similar cost reductions for German and Chinese automotive OEMs, these companies need to apply different levers for each design choice to account for their starting points.

Getting Started

Implementing a zero-based factory begins with taking a clean-sheet approach to designing a holistic vision of optimal operations. A company can then identify the potential for improvement on each design choice relative to the existing network and determine how to close the gap between its legacy operations and the zero-based vision. The process entails five main steps (see Exhibit 5):

• Avalie o status quo da empresa. Compreendendo as condições do setor e o ambiente operacional fornece a base para buscar mudanças transformadoras.
• Defina metas estratégicas. A empresa deve se contentar com seus objetivos estratégicos após a avaliação de valor, resiliência e sustentabilidade. A perseguição de cada objetivo implica fazer trocas que exigem consideração cuidadosa.
• Priorize as opções de design. A empresa deve determinar a troca certa para cada escolha priorizada. The boundary conditions established in steps 1 and 2 allow the company to create a prioritized list of design choices. The company must then determine the right tradeoff for each prioritized choice.
• Desenvolva uma visão holística baseada em zero. Aplicando as opções de design priorizadas e as trocas associadas permitirão à empresa obter uma visão holística para alcançar seu objetivo geral de uma fábrica baseada em zero. O prazo para realizar essa visão é de aproximadamente oito anos. Em seguida, ele pode desenvolver um roteiro para implementar uma fábrica baseada em zero, identificando o estado-alvo de médio prazo por aproximadamente três anos a partir de hoje e especificando um plano de ação para alcançá-lo. A abordagem efetivamente de vários objetivos priorizados requer uma abordagem baseada em zero em todo o espectro de opções de design nas operações de fábrica. Como o caso base em nossa modelagem demonstra, mesmo as empresas - como OEMs automotivos com sede na Alemanha - cujas operações já estão bem projetadas têm oportunidades importantes para otimizar ainda mais. Para capturar essas oportunidades, cada empresa precisa desenvolver um entendimento detalhado dos fatores mais influentes da indústria e do ambiente operacional e da capacidade de avaliar as trocas entre as opções de projeto. As empresas que implantam com sucesso a abordagem baseada em zero serão recompensadas com melhorias que aumentam sua competitividade nos próximos anos. Daniel Küpper
• Derive a medium-term target state and a specific action plan. By comparing its holistic vision with the status quo, the company can determine the actions it needs to take in order to realize the vision. It can then develop a roadmap for implementing a zero-based factory, identifying the medium-term target state for approximately three years from today and specifying an action plan for achieving it.

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Manufacturers cannot expect to achieve their objectives for value, resilience, and sustainability by incrementally improving their operations. Effectively addressing multiple prioritized objectives requires a zero-based approach across the full spectrum of design choices in factory operations. As the base case in our modeling demonstrates, even companies—such as automotive OEMs based in Germany—whose operations are already well designed have important opportunities to optimize further. To capture these opportunities, each company needs to develop a detailed understanding of the most influential industry and operating-environment factors and the ability to assess tradeoffs among design choices. Companies that successfully deploy the zero-based approach will be rewarded with improvements that enhance their competitiveness in the years ahead.