精益生产理念中什么是SMED快速换模？快速换型的目的与意义

一、SMED简介
什么是SMED?
Single Minute Exchange of Die（单分钟快速换模）
SMED 系统是一种能有效缩短产品切换时间的理论和方法
SMED 有些企业和学者也称为 QCD (Quick Die Change)


SMED概述：
SMED在50年代初期起源于日本；
由Shigeo Shingo（新乡重夫）在丰田企业发展起来；
Single的意思是小于10分钟（Minute）；
最初使用在汽车制作厂，以达到快速的模具切换（Exchange of Die）；
它帮助丰田企业产品切换时间获得极大地缩短；

快速换模始祖：新乡重夫（Shigeo Shingo，1909年－1990年）——日本工程师，工业工程（IE）领域世界著名的品质管理专家，著名的丰田生产体系创始人之一。他指出，“零损坏”就是品质要求的最高极限，被尊称为“纠错之父”。

“ ……很多公司建立了一套完善的提高工人技能水平的政策和方针，但很少有公司执行降低换模本身所需要的技能水平的策略。”—— 新乡重夫（ Shigeo Shingo ）


快速换模的境界：
境界一：No concept of Quick Changeover 没有快速换模观念
境界二：Single Minutes Exchange Die 单分钟换模
境界三：Zero Exchange Die 零换模
境界四：One Touch Exchange Die 一触换模
境界五：One Cycle Exchange Die 一周换模
境界六：No Need Exchange Die 无需换模



二、传统换模介绍
传统换模的十个步骤：
■机台停机
■ 旧产品零部件撤离现场
■换模人员和工具准备
■清洁机台和模具
■拆卸旧模具
■搬运新模具及检查保养
■装配新模具
■通知前工序准备新零部件试产
■搬运新零部件准备生产
■运行调整


传统换模存在的问题：
■在机台停机后物料才开始移动
-成品被送到下一个工位
-原材料在设备停止后才移走
-新模具、各种配件运到机台

■机台准备运行时才发现缺陷和缺少的配件
-换模开始后才开始修复缺陷配件，需要调整或更换设备配件
-微调开始后才发现缺陷产品

■机台开动后，才发现不良的加工，夹具设定和仪器设定
-内部作业开始后，操作者才发现缺陷的设备

■缺少标准化的安装和调整流程和技术要求
-每个调模工根据他们自己经验，按照他们认为合适的方式进行安装和调整，缺少标准；
-没有2个调模工以同样的方式安装和调整；
-每个班次都觉得上个班次的调整达不到要求，要重新调整；
-一些人认为安装和调整时间越长产品质量会更好。


传统换模时间的分配：
以自动机台换模时间为例：我们现在拆装模具的时间在60min，而调整的时间在90min，两者的比例远大于5：50的比例，拆装模具存在大量时间浪费！

传统换模活动的七大浪费：
■缺陷（ Defect）
-通过观察做出来的不良品进行调整
■过度生产（ Overproduction）
-由于调整时间过长，产生的产品批量过大
■运输（ Transportation）
-工具、工装和材料没有事前准备好，停机后多次运输
■等待（ Waiting）
- 在换模调整期间，设备/机器停止运转
■库存（ Inventory）
-换模安排基于大批量的库存或排队等候
■动作（ Motion）
-四处走动来寻找、拿取工具、工装和材料等等
■过渡处理（ Processing）
-调整数据输入依靠测量
-首件检查


最根本的浪费：时间
■浪费是可见的，像库存和不良品（废品或返工品），但可用的生产时间却经常是隐性的，并经常被忽略……
■其实就是在埋葬宝藏!!! 时间是最大的浪费!!!

为什么换模需要那么多时间：
■混淆了内部和外部的切换作业
  -内部作业：必须在机台停机时进行的作业
  -外部作业：可以在机台开机时进行的作业
  -很多作业是可以在机台开机时进行的，可实际上却在停机时进行

■换模工作没有进行优化
  -没有制定合适的标准 — 谁人何时做什么
  -没有进行平行作业 — 2人以上同时作业
  -工具、工装、配件远离机台，难以取到
  -很多配件需要装配
  -有很多困难的装配、参数设置，需要进行调整


三、SMED必要性分析
换模的速度和时间：
批量做大一点，少换几次模不就可以解决换模时间长的问题了吗？

SMED的必要性-案例分析：
案例:
    有一来料加工的产品, 现在的换模时间为3个小时，每生产一个产品的运行时间为1分钟. 客户要求的批量为100。目标单位工时成本为1元，售价为2元。 每小时的工时成本为48元。请问这批产品的利润是多少?

结论: 我们每生产1件产品, 就亏损0.24元

如何才能盈利?

解决方案1: 增加批量的大小: 100/批→1000/批:

优点: 单位成本表面上降低了58%
缺点: (1)产生库存900件，平均库存费用0.16元/件，而且更糟糕的是这些库存不知道什么时候能够售出；(2) 不能满足更多其他的客户的交付期，生产计划安排更困难；
暂时获得利润0.9元/件
以上是典型的传统解决方案

EOQ（Economic Order Quantity）曲线：

没考虑其它因素影响：
生产费用本身是否合理?
生产过程的改善
生产系统的性能（刚性/柔性）
多品种,小批量,柔性化


SMED的必要性分析：
■由于越来越多产品需求呈现出客户化特征, 市场强烈的要求灵活制造机制；
■不能立即得到满足的订单很可能被竞争者得到；
■如果产品生产是大批量，高水平库存，这样的需求很难得到满足；
■更频繁的换模允许更小的批量和更大的灵活性；


SMED的优点：
■灵活生产
-不需额外的库存即可满足客户要求。

■快速交付
-缩短交货时间，即资金不压在额外库存上。

■优良品质
-减少调整过程中可能的错误。

■高效生产
-缩短换模的停机时间意味着更高的生产效率，即OEE提高。

■使实现JIT，大量减少产品报废成为可能


SMED的必要性-案例分析：
解决方案2: 降低换模时间: 3小时/次→20分钟/次:

优点: 单位成本有效地降低了57%,特别是按照需要进行生产, 没有产生库存
缺点: 可能需要适当增加人员，或其他的投入
确实获得了利润1.04元/件
以上为典型的精益解决方案


SMED的成功案例：

四、如何理解SMED
如何理解 SMED：
    SMED 快速换模方法的全称是“六十秒即时换模”（Single Minute Exchange of Die），是一种快速和有效的切换方法；
    快速换模法这一概念指出，所有的转变（和启动）都能够并且应该少于10分钟-----因此才有了单分钟这一说法。所以又称单分钟快速换模法、10分钟内换模法、快速作业转换，用来不断设备快速装换调整这一难点的一种方法—将可能的换线时间缩到最短（即时换线）。它可以将一种正在进行的生产工序快速切换到下一生产工序。
    快速换模法同时也指快速切换。快速换模法能够并且常常是用于启动一个程序并快速使其运行，且处于最小浪费的状态。

工业工程IE 方法应用：
SMED 是通过工业工程的方法，将模具的产品换模时间、生产启动时间或调整时间等尽可能减少的一种过程改进方法。

团队工作 是基础：
SMED 是一种以团队工作为基础的工作改进方式，可显著地缩短设备、模具安装、调整，即换模所需的时间。

换模时间 的定义和构成：
换模时间 是指介于一个生产作业（Production Run）的最后一件合格品和下一个生产作业的首件合格品之间的时间。

精益生产的换模定义 为从前一品种最后一个合格产品，到下一品种第一个合格产品之间的时间间隔。

换模时间主要由4部分组成：准备时间，换模操作时间，调整时间，整理时间。

内部作业时间和外部作业时间：
内部作业 是指需要设备/机台停机才能实施的作业内容，也叫内换模，它包括拆卸旧模具、安装新模具，以及调整和首样确认等。

外部作业 是指不需要设备/机台停机就可以实施的作业内容，包括前外换模作业（换模前准备工作，如准备工具、模具、物料等）和后外换模作业（换模后的收尾工作，如现场清理、模具入库等）。

SMED的六个基本要求：
■不需要工具；
■普通操作工就能进行；
■没有调整时间；
■简洁明了的换模作业指导书；
■配件上清晰的颜色标识和标记、调整控制点、并且用文件标准化；
■配件/模具储存在现场，即用即取，包括使用配件/模具手推车、换模车。


SMED的四大原则：
■严格区分内部作业和外部作业；
■将内部作业尽可能转换成外部作业；
■排除一切调整过程；
■完全取消作业转换过程。


五、SMED 6步法

六、SMED实施过程和方法

第一步：现状测量
■各种型号换模的平均时间？
■现在的换模作业步骤和时间是多少？
■换模的频率是多少？
■换模过程需要那些人参与？
■换模前后的产品型号？
■不同型号模具换模的时间是多少？
■现场观察换模过程并将所有的步骤记录在观测表上。


第二步：分离内部和外部作业
■将机台开机时就能做的工作与必须停机才能做的工作分开
■浪费时间的实例（内部时间→外部时间）
-停机后才将模具或工具等移至机台
-在换模的时候才发现工具或模具缺陷
-在换模过程中更换或维修配件
-在模具安装好后才发现模具的缺陷
-在换模过程中到处找配件、螺钉、材料等
-没有合适的升降设备、作业标准等


第三步：内部作业转换为外部作业
■了解每一步内部作业的真正目的和作用
■用陌生的眼光去观察
■思考将内部作业转换为外部作业的最好方法
■使用标准化的工具   
■使用辅助工具（最常用的方法）  
■使用功能性夹具和快速紧固件  
■调整的消除  
  -试运行和调整占总换模时间的50%；
  -尽量消除调整，而不仅仅是减少；
  -目标：一次性就调整成功；
  -在装配过程中使用标准程序，并进行双重检查；
  -提高换模工装配技能；
  -提高装配可靠性的技巧；
■分析调整操作  
  -调整的作用？
  -调整如何进行？
  -为什么现在需要调整？
  -什么状况下需要进行调整？
  -如何改善能消除调整？
■在系统中建立所要求的精度 - 无需调整  
  -确定哪些功能可进行标准化，外部尺寸、备件、设置标准化、以便部件能很容易更换
  -尽可能少地更换部件（Zero ！）


第四步：找出并行的工作
■并行作业分析   
  -并行的工作是相互独立的，并且可以同时来做；
  -换模时间减少，一般通过实施并行作业；
  -一个团队是实施并行作业的必要条件；
  -推行并行作业；

■推行并行作业  
  -大型的冲压机和成型机，前后左右有许多结合部位。如果这种设备的作业转换由一名作业人员来做的话，需要很长的时间。
  -但是，如果由两名作业人员同时进行这种设备的作业转换的话，就可以排除不合理的动作，缩短作业转换的时间。
  -这种情况，虽然作业转换所需要的总劳动时间没有改变，但是设备的实际运转时间增加了。如果一个小时的作业转换时间缩减到三分钟的话，第二名作业人员在这次作业转换中只花费了三分钟的时间。因而，作业转换的专门人员要在冲孔压力机上训练并和该机的操作人员通力合作；


第五步：优化内、外部作业
■分析每一个步骤的细节
■使用问题-原因-对策的集思广义来找出降低每一步作业的时间。
■评估和记录每一个改善步骤的时间；
■头脑风暴法

■使用做准备检查表  
  -列出换模作业中需要的所有东西
  -标出已经准备好的项目
  -对于每一个作业过程均使用检查表

■换模前进行功能检查  
  -检查在换模时所有要使用的配件、工具状况是否良好、功能是否齐全
  -在换模开始前就要检查，以便能及时进行修理
  -优化外部作业，包括贮存和运输原材料、部件及工具

■改进部件和工具的运输  
  -所有新的部件和工具必须在停车前运到现场 -> 外部作业
  -所有换下的部件和工具应在换模结束后才进行清理和转存 -> 外部作业
  -将部件、工具存放于工作现场，换模时只动手不动脚！
  -降低运输的时间和人力(人数)
  -使工具和部件容易找到和存放

■实例1 改进部件和工具的运输  

改进前的程序  ：
1.机器停机后，原有的模具被取出并放到活动台板上
2.吊车从台板上吊起模具，移至存储区域并放下
3.吊车然后从存储区域吊起新的模具，并转移到台板上
4.新的模具安装，启动机器
   该切换过程中涉及到两次起吊作业，然而此操作过程中机器是停机的

改进后的程序  ：
1.在机器停机以前，用吊车将新的模具移至机器的旁边
2.机器停机，原有的模具移到台板上，用吊车将其吊到机器的旁边
3.吊车将新的模具吊到台板上，安装模具并开机
4.机器开始新的运行后，才将原来的模具送入存储区域
   该顺序中尽管有多次起吊作业，然而重要的一点是停机时间缩短了

■在系统中建立所要求的精度 - 无需调整  
  -确定哪些功能可进行标准化
     外部尺寸、备件、设置标准化、以便部件能很容易更换
  -尽可能少地更换部件（Zero ！）

■使用中间夹具/模块(部件集成化)  
  -使用具有标准的外部尺寸和固定装置的中间夹具或模块
  -在机器停机之前在中间夹具/模块上进行装配(外部时间)
  -在停车后将夹具/模具一次性更换(内部时间)

第六步：实验短期的计划
■验证新的流程和方法来找出可能存在的问题；
■完善新的流程和方法；
■和相关人员沟通新的流程和方法，并且进行培训确保安全理解和接受；
■跟踪实施新的流程和方法，记录和文件化实时的效果，调整到最合理的流程和方法；


第七步：确认效果和制定实施中/长期计划  
■对比新程序和方法所用换模时间和最初换模时间；
■验证新程序和方法实施的结果；
■制定一个行动计划,对中/长期的解决方案的实施职责说明；
■为中/长期的改善设置目标；


第八步：标准化作业流程
■文件化，更新标准化作业指导书；
■定期举行会议来监控中长期改善计划的实施
■在实施改善后，更新标准化作业指导书
■确保所有的换模人员受到系统的方法和技巧培训，相关部门根据新的作业标准来检查和监督


七、SMED改善活动介绍
■SMED准备
  -选择一个有代表性的换模作业
  -建立SMED改善小组
  -开展SMED技能方法培训
  -观察并记录目前换模的详细过程
  -以图表的形式显示出目前的状况
  -用简短的语言描述目前的状况
  -设定改善目标

■根据SMED的5个阶段，一步步建立并实施改善方案
  -区分内部和外部作业
  -将内部作业转换为外部作业
  -优化内部和外部作业
  -形成改善计划方案

■实施并验证所得到的改善方案
  -实施改善计划方案
  -验证换模时间是否缩短
  -制定长期改善计划

■标准化换模操作并培训相关人员
  -制定换模流程标准化方案
  -制定培训方案对相关人员进行培训