Circular value stream mapping methodology for sustainability in the production process.

Abstract

Growing concerns about the environmental impact caused by industrial operations are spurring companies to seek more sustainable modes of production. As a response, traditional production management practices have evolved to also consider sustainability aspects, for example, the Lean philosophy incorporates Green manufacturing practices and the Green Lean approach emerged at the end of the twenty centuries to improve both the operational and environmental performance of organizations. However, this management strategy was built based on a linear mode of production i.e., take, make, use, and dispose. Shifting the mindset from a linear economy to a circular one requires the formulation of a new production system strategy, wherein production processes operate both circularly and efficiently. Many studies suggest that combining Circular Economy with Lean tools is a powerful way to address this. In essence, integrating circularity into Lean's philosophy creates a new management strategy that can be called Circular Lean. While extant research combining Lean and Circular Economy concerns mostly the business model level, there is a lack of research on how to bring Circular Economy thinking to the operations level. Recent literature indicates that one of the first steps to implementing a Circular Lean approach at the operational level is the identification of areas for improvement. Lean tools such as the Value Stream Mapping (VSM) can help companies analyze production processes from a circular perspective. However, the current visual representation of the VSM does not adequately capture the circularity of resources. As a consequence, potential areas for improvement that could enhance resource efficiency, waste reduction, and sustainable practices may be overlooked or undervalued. The absence of explicit consideration of circularity in the VSM limits its effectiveness in guiding companies towards a Circular Lean approach. To overcome these limitations, to effectively capture the circularity of resources or the potential circular flow, there is a need to adapt and enhance the VSM. This adaptation should involve a revised visual representation and a guide that facilitate the identification of opportunities for improvement aligned with the Circular Economy. In response to this call, the aim of this thesis is to develop a methodology that enables companies to analyze their production processes and facilitate their transition towards sustainability through the adoption of a Circular Lean approach. This methodology is based on the implementation of a Circular Value Stream Mapping tool (C-VSM).To achieve that, this thesis presents an analysis of how Green Lean strategies and tools were applied under the lens of Circular Economy. This is followed by the introduction of a revised version of the Value Stream Mapping that is capable of capturing circular flows in production process. Additionally, a set of guidelines is presented to aid companies in identifying opportunities for improvement. These guidelines have been developed by revising and updating the principles that should govern sustainable production operations in the transition towards a Circular Economy and smart industry models. These results are combined into a Circular Value Stream Mapping Methodology (C-VSMM) that companies can utilize to uncover potential areas where circular practices can be implemented in the production process.

La creciente preocupación por el impacto ambiental causado por las operaciones industriales está llevando a las organizaciones a buscar modos más sostenibles de producción. En respuesta a esto, las prácticas tradicionales de gestión de la producción han evolucionado para considerar también aspectos de sostenibilidad. Por ejemplo, la filosofía Lean incorpora prácticas de manufactura verde, y el enfoque Green Lean surgió a finales del siglo veinte para mejorar tanto el rendimiento operativo como el ambiental de las organizaciones. Sin embargo, esta estrategia de gestión se construyó basada en un modelo lineal de producción, es decir, tomar, transformar, usar y desechar. Cambiar la mentalidad de una economía lineal a una circular requiere la formulación de una nueva estrategia de sistema de producción en la que los procesos de producción operen de manera circular y eficiente. Muchos estudios sugieren que combinar la Economía Circular con las herramientas Lean es una forma poderosa de abordar este desafío. En esencia, la integración de la circularidad en la filosofía Lean crea una nueva estrategia de gestión que puede llamarse Circular Lean. Si bien la investigación existente que combina Lean y Economía Circular se centra principalmente en el nivel del modelo de negocio, falta investigación sobre cómo llevar el pensamiento de la Economía Circular al nivel de las operaciones. La literatura reciente indica que uno de los primeros pasos para implementar un enfoque Circular Lean a nivel operativo es la identificación de áreas de mejora. Herramientas Lean como el Mapeo del Flujo de Valor (VSM) pueden ayudar a las empresas a analizar los procesos de producción desde una perspectiva circular. Sin embargo, la representación visual actual del VSM no captura adecuadamente la circularidad de los recursos. Como consecuencia, se pueden pasar por alto o subestimar áreas potenciales de mejora que podrían aumentar la eficiencia de los recursos, reducir los desperdicios y fomentar prácticas sostenibles. La falta de consideración explícita de la circularidad en el VSM limita su efectividad para guiar a las empresas hacia un enfoque Circular Lean. Para superar estas limitaciones y capturar eficazmente la circularidad de los recursos o el flujo circular potencial, es necesario adaptar y mejorar el VSM. Esta adaptación debe incluir una representación visual revisada y una guía que facilite la identificación de oportunidades de mejora alineadas con la Economía Circular.En respuesta a este llamado, el objetivo de esta tesis es desarrollar una metodología que permita a las empresas analizar sus procesos de producción y facilitar su transición hacia la sostenibilidad mediante la adopción de un enfoque Circular Lean. Esta metodología se basa en la implementación de una herramienta de Mapeo del Flujo de Valor Circular (C-VSM). Para lograrlo, esta tesis presenta un análisis de cómo se aplicaron estrategias y herramientas Green Lean desde la perspectiva de la Economía Circular. Luego se introduce una versión revisada del Mapeo del Flujo de Valor que es capaz de capturar flujos circulares en el proceso de producción. Además, se presentan una serie de pautas para ayudar a las empresas a identificar oportunidades de mejora. Estas pautas se han desarrollado revisando y actualizando los principios que deben regir las operaciones de producción sostenible en la transición hacia una Economía Circular y modelos de industria inteligente. Estos resultados se combinan en una Metodología de Mapeo del Flujo de Valor Circular (C-VSMM) que las empresas pueden utilizar para descubrir áreas potenciales donde se pueden implementar prácticas circulares en el proceso de producción.