Lean produktutveckling (LPU) har sitt ursprung från Toyotas utvecklingsstrategi inom Toyota Production System (TPS) och är en del av leanstrategin.
Toyotas principer för lean produktutveckling Toyotas produktutvecklingsprinciper har studerats av bland andra amerikanerna Jeffrey K Liker, James Morgan och Allen C Ward.
Liker och Morgan Liker, J. och Morgan, J.M. (2006): ’The Toyota Way in Services: The Case of Lean product Development’, Academy of Management Perspectives, May 2006. beskriver Toyotas produktutveckling med följande 13 principer:
Processer och flöden: Fastställ vad som värderas av kunder i syfte att särskilja värde från slöseri Tidigarelägg stora delar av utvecklingsprocessen, i syfte att grundligt undersöka alternativa lösningar medan maximalt utrymme för förändringar finns Skapa ett jämnt och stabilt flöde i produktutvecklingsprocessen Använd en omfattande standardisering för att minska variation, skapa flexibilitet och ett predikterbart utfall
Kompetent arbetskraft: Skapa ett chefsingenjörssystem i syfte att få en sammanhållen och integrerad utveckling från början till slut Ordna utvecklingsprocessen för att balansera djup funktionell expertis och tvärfunktionell integrering Utveckla en mycket hög teknisk kompetens hos alla ingenjörer Integrera underleverantörer fullständigt i produktutvecklingen Bygg in lärande och ständig förbättring i processen Skapa en kultur som uppmuntrar till perfektion och oförtröttligt förbättringsarbete
Verktyg och teknik: Anpassa tekniken så att den passar de anställda och processerna Samordna hela organisationen genom enkel, visuell kommunikation Använd kraftfulla verktyg för standardisering och organisatoriskt lärande
Ward Ward, A.C. (2009): Lean Product and Process Development, The Lean Enterprise Institue, Cambridge, MA, USA, 2009. beskriver huvudsakligen Toyotas tidiga produktutvecklingsfaser med följande fem principer:
Fokus i utvecklingsarbetet innebär att skapa kunskap och förståelse för olika produktalternativs egenskaper samt kundvärde, i syfte att skapa en produkt med stabil lönsamhet. Chefsingenjören är ansvarig projektledare och ytterst designansvarig med god kundkännedom. Han/hon uttrycker en vision för produkten med hjälp av den kunskap som byggts upp inom företaget. För att nå ett högt kundvärde hos produkten använder man en förhandstilldelad (så kallad "frontloaded") och parallell utvecklingsprocess mot ett relativt löst mål, vilket genererar en mycket stor mängd alternativa lösningar. (Så kallat set-based concurrent engineering.) Ett flertal lösningarna hålls öppna länge, vilket minskar risker i projektet då en sen slutgiltig kundanpassning kan ske. Underleverantörer medverkar tidigt i utvecklingen. Decentraliserad planering i utvecklingsarbetet. Det fungerar eftersom man använder ett dragande, kontinuerligt och rytmiskt utvecklingsflöde. Utvecklingsarbetet drivs av resultatansvariga och funktionella grupper av experter. Ledarna för grupperna stöder lärandet. Experterna bidrar med ny kunskap.
Lean har attraherat andra tänkare inom produktutvecklingen. Värda att nämna är Donald G. Reinertsens principer för ett förbättrat flöde inom lean produktutveckling:Reinertsen, D.G. (2009): The Principles of Product Development Flow: Second generation Lean Product Development, Celeritas Publishing, Redondo Beach, CA, USA.
Ekonomi: Beslut bör baseras på kostnaden för en eventuell försening av produkten till marknaden samt på produktens livscykelkostnad. Köer: Utvecklingstiden styrs framförallt genom att fokusera på att minska köer vid flaskhalsar i produktutvecklingsprocessen. Variation: Exempelvis ger innovationer ett ojämnt produktutvecklingsflöde. Normalt sett arbetas variation bort inom lean. Inom produktutveckling bör sådan variation inte arbetas bort eftersom den kan ha nytta. Istället ska konsekvenser från variation minskas när sådan variation är ekonomiskt lönsam. Batchstorlek: Reducera batchstorlekar och arbeta mot att nå ett enstycksflöde, där det är möjligt att leverera resultat i en bestämd takt. Ett exempel är att leverera allt som är klart en gång i veckan och att hålla release-/beslutsmöten en gång i veckan. Begränsa WIP (work in progress): Begränsa mängden pågående arbete (WIP) för varje medarbetare, funktion och resurs för att minska cykeltid. Köer läggs uppströms och hela flödet läggs utanför processen. Prioritering av arbetsuppgifter sker också utanför processen, vilket synliggör eventuella köer. Flöden: Hantera flödens variation med hjälp av takthållning och synkronisering. Snabb återkoppling: Förbättra återkoppling av arbetet. Decentraliserad styrning: Decentraliserad styrning av verksamheten ger snabbhet.
Verktyg inom lean produktutveckling Speciella tekniker för produktutveckling är till exempel: Quality function deployment (QFD), riktmärkning, funktionsanalysering, Pughs metod för konceptgallring, Investigate-Design-Execute-Adjust (IDEA) med flera, är metoder som används för att identifiera kundbehov och bedöma och/eller jämföra olika koncepts produktegenskaper med varandra. Fördelen med att använda dessa typer av verktyg är att de stimulerar en diskussion i utvecklingsteamet om vilka produktegenskaper som är mest värdetillförande för kunden. Inom tidiga produktutvecklingsfaser nämns TRIZ som ett verktyg för innovativ produktutveckling. TRIZ kräver liksom andra konceptutvecklingsmetoder en hög teknisk skicklighet hos personalen. Kompromisskurvor kan utarbetas för att bättre förstå hur olika produktegenskaper eller designparametrar påverkar varandra. Gemensamma granskningar av 3D CAD-modeller och tidiga skisser på produktens utformning är kraftfulla verktyg för att planera en ny produkt. Analys av konsekvenser för kunden för felande produkt kan ske med FMEA i syfte att koncentrera utvecklingsresurser mot områden där en felande produkt påverkar kunden negativt. Även Sex sigma kan användas för att gradvis arbeta bort de vanligaste felen hos en produkt i produktion.
Problemlösning kan ske på liknande sätt som inom lean produktion: Plan-Do-Check-Act (PDCA) pekar på att problemlösning alltid ska starta med en ordentlig utredning av problemets art. Det pekar även på att uppföljningar till effekterna av ändringar ska genomföras och standardisera en anpassad arbetsmetodik eller lösning. Fiskbensdiagram med 6M (Människa, Maskin, Metod, Mätning, Management, Miljö) är en strukturerad metod för att utreda grundorsaker till problem inom produktutveckling. "5 Varför" är en mindre, strukturerad metod som kan användas för grundorsaksanalys.
Slöseri kan arbetas bort med liknande metoder som används inom lean produktion, däribland: Forum där samtliga medarbetare har möjlighet att föreslå och genomföra förbättringar och visualisera dem, till exempel med förbättringstavlor. Även målstyrning underlättar förbättringsarbetet inom organisationen, under förutsättning att den sker både "uppifrån - ner" samt "nerifrån - upp" i organisation. 5S (sortera, strukturera, systematiskt städa, standardisera, självdisciplin) bör kunna användas för minska den icke-värdetillförande tiden för sökande efter information, instruktioner och verktyg för gemensamma arkiv, datormiljöer och laboratorier. 5S inom LPU lider dock av att visualiseringen av resultaten i exempelvis en datormiljö är svårare att överblicka. Detta kan få arbetet med 5S kan upplevas som tungt och otacksamt. God kommunikation, vilket är centralt i LPU. Det underlättas med visuell styrning/planering och "Obeya" rum (chefsrum, stort rum). Standardisering av arbetsmetoder med hjälp av checklistor, pappersark med tekniska lösningsbeskrivningar samt wiki-dokumentation. Värdeflödesanalyser, som ibland kan ersättas av så kallade swim lanes eller processkartläggning inom LPU. De är enklare att använda för att utreda hur flödet fungerar inom processer utan materialhantering och lager.
Slöseri inom LPU är det som inte anses generera kundvärde, oavsett om det gäller den tekniska lösningen, processer eller arbetssätt. Sådant slöseri kan komma av: En oförståelse för vad som genererar kundvärde. Här kan chefsingenjörer (marknadsorienterade och erfarna ingenjörer med ledarroll) arbeta fram en produktdefinition och ta tekniska beslut under produktförverkligandet. Oupptäckta fel som leder till sena omtag i utvecklingsarbetet. Dessa kan undvikas med hjälp av hyllösningar, modularisering och standardlösningar, samarbete med underleverantörer och kunder, checklistor, kompromisskurvor, modeller och simulering, täckande av kunskapsgap, tidig verifiering och validering såsom granskningar, pararbetande bland ingenjörer samt strukturerade kommunikationskanaler. Överbelastningar eller flaskhalsar bland anställda och resurser. Dessa orsakar väntan på resurser och beslut samt köer inuti processer som skapar mer arbete. En resurs påverkar effektiviteten negativt om den är mer än 80-90% förbelagd. Andra exempel på slöseri är: Överlämning av arbetsuppgifter, överarbete och dubbelarbete, sökande efter information på grund av dålig ordning, dålig kommunikation, ej ändamålsenlig arbetsmiljö, komplexa verktyg, kunskapsslöseri eller kunskapsluckor, önsketänkande i beslutsfattande eller ej faktabaserade beslut samt repetitivt arbete som ej standardiserats.
Exempel från Toyota I Toyotas utvecklingsarbete är underleverantörer starkt integrerade redan i tidiga konceptfaser. Genom samägande mellan företagen garanteras Toyota företräde till innovationer hos underleverantörer, vilket innebär att en stor andel av innovationsarbetet ligger hos underleverantörerna. Även det täta samarbetet mellan utveckling och produktion betonas och innovationer i produktionsprocessen används för att ge konkurrensfördelar. Utveckling och produktion samlokaliseras därför i hög grad.
Öga-mot-öga kommunikation är centralt på Toyota. Där tillämpas så kallade "Obeya-rum" vilka är mötesrum där produktens utformning i hög grad visualiseras och diskuteras med speciella mötesformer som visuell planering, ståmöten samt korta seriemöten från lägsta till högsta nivå av företaget. För att fatta beslut används problemorientering för att förekomma problem på vetenskaplig grund, ifrågasättande ("5 varför"), hög teknisk kompetens, faktabaserade beslutsunderlag, sökande av samförstånd samt långsiktig planering.
Suveräna linjechefer leder och medverkar i ett tekniskt arbete och lärande inom funktionella utvecklingsteam på 4-5 personer. Dessa ger också stöd till en stark teknisk kompetens och ett marknadsfokus i en liten projektledning. På Toyota benämns den högsta projektledaren "Chief engineer". Denne är en erfaren ingenjör med stor kundkänsla som ansvarar för att få ihop en integrerad produkt som uppfyller dennes bild av vilka behov kunden har, kostnader, kvalitet et cetera.
Speciellt för Toyotas produktutveckling är att standardisering används i mycket hög grad för arbetsuppgifter, tekniska lösningar och komponenter. Även modularisering tillämpas för att minska risken för kvalitetsfel i utvecklingsarbetet, såsom hyllösningar av delsystem som är färdigutvecklade innan utvecklingsarbetet påbörjats. Man använder sig av enkla verktyg för att effektivisera utvecklingsarbetet, däribland egenutvecklade grafer för val av designparametrar och checklistor. Därtill betonas att IS/IT-verktyg ska vara väl beprövade och anpassade för användaren. I tidiga utvecklingsfaser kan upp till 80 lösningsalternativ på en ny bil studeras med hjälp av skisser. Efter diskussioner och utredningar tillsammans med underleverantörer reduceras alternativen stegvis ned till tio och därefter fyra, som sedan simuleras i detalj innan prototyper tas fram.