Para sobrevivir en mercados altamente competitivos, las industrias se centran en mejorar la calidad del producto y la satisfacción del cliente. Una iteración específica de este enfoque ve a las industrias esforzándose por optimizar procesos para mejorar la calidad del producto mientras generan el mínimo desperdicio. Esto ha alentado a las empresas a comenzar a adoptar prácticas de gestión como lean six sigma (LSS) y kaizen junto con su implementación de tecnologías digitales de automatización de procesos. Este estudio tiene como objetivo identificar y analizar las barreras para integrar las prácticas de LSS con las tecnologías de la Industria 4.0 para pequeñas y medianas empresas. Tras seleccionar quince barreras de una exhaustiva revisión de la literatura, se utiliza la metodología Grey-Decision-Making Trial and Evaluation Laboratory (DEMATEL) para analizar esas barreras seleccionadas y establecer relaciones causales entre las barreras y los resultados. Los hallazgos identifican la falta de infraestructura disponible, la falta de capacitación en LSS y la falta de consultores en el campo como las barreras más dominantes en el grupo de causas. Además, el mapa de influencia de las barreras producido demuestra la relación entre las barreras de causa y efecto. Los hallazgos de este estudio asegurarán que las pequeñas y medianas empresas formulen estrategias comerciales que mitiguen las barreras para integrar LSS con la Industria 4.0. Este estudio ofrece ideas para superar los desafíos identificados al proponer estrategias para mejorar la calidad del producto y la precisión de la toma de decisiones empresariales, facilitando así una integración exitosa y fomentando un crecimiento sostenible en las PYMES.