Jednominutowa wymiana matrycy

Jednominutowa wymiana cyfr matrycy ( SMED ) jest jedną z wielu metod produkcji odchudzonej , mających na celu zmniejszenie nieefektywności w procesie produkcyjnym. Zapewnia szybki i wydajny sposób konwersji procesu produkcyjnego z uruchamiania bieżącego produktu na uruchamianie następnego produktu. Ta szybka zmiana jest kluczem do zmniejszenia wielkości partii produkcyjnych, a tym samym zmniejszenia nierównego przepływu ( Mura ), strat produkcyjnych i zmienności produkcji.

Wyrażenie „jedna minuta” nie oznacza, że wszystkie przezbrojenia i rozruchy powinny zająć tylko jedną minutę, ale że powinny zająć mniej niż 10 minut (innymi słowy „jednocyfrowa minuta”). Ściśle powiązaną, ale trudniejszą koncepcją jest wymiana matrycy za jednym dotknięciem ( OTED ), która mówi, że przezbrojenia mogą i powinny zająć mniej niż 100 sekund. Matryca jest narzędziem używanym w produkcji . Jednak użyteczność SMED nie ogranicza się do produkcji (patrz mapowanie strumienia wartości ).

Historia

Frederick Taylor przeanalizował części konfiguracji, które nie dodają wartości, w swojej książce z 1911 r., Zarządzanie sklepem (strona 171). Jednak nie stworzył wokół tego żadnej metody ani ustrukturyzowanego podejścia.

Frank Gilbreth studiował i ulepszał procesy robocze w wielu różnych gałęziach przemysłu, od murarstwa po chirurgię. W ramach swojej pracy zajmował się również przezbrojeniami. W swojej książce Motion Study (również z 1911 r.) opisał podejścia mające na celu skrócenie czasu ustawiania.

Nawet fabryki Henry'ego Forda stosowały pewne techniki redukcji konfiguracji. W publikacji Ford Methods and Ford Shops z 1915 r . jasno opisano podejścia do redukcji konfiguracji. Jednak te podejścia nigdy nie stały się głównym nurtem. Przez większość XX wieku ekonomiczna wielkość zamówienia była złotym standardem przy określaniu wielkości partii.

W przepływie pracy JIT Toyoty ten problem wymiany narzędzi trwał od dwóch do ośmiu godzin, Toyota nie mogła sobie pozwolić ani na stracony czas produkcji, ani na ogromne rozmiary partii sugerowane przez ekonomiczną wielkość zamówienia. Redukcja partii i skrócenie czasu przezbrajania trwa w TPS od 1945 roku, kiedy Taiichi Ohno został kierownikiem warsztatów mechanicznych w Toyocie. Podczas podróży do Stanów Zjednoczonych w 1955 roku Taiichi Ohno obserwował prasy tłoczące Danly z możliwością szybkiej wymiany matrycy. Następnie Toyota kupiła wiele pras Danly dla fabryki Motomachi. A Toyota zaczęła pracować nad poprawą czasu przezbrajania swoich pras. Było to znane jako Szybka zmiana matrycy lub w skrócie QDC . Opracowali ustrukturyzowane podejście oparte na ramach amerykańskiego programu szkoleniowego w ramach II wojny światowej (TWI) o nazwie ECRS — eliminuj, łącz, przestawiaj i upraszczaj.

Z biegiem czasu skrócili te czasy przezbrojenia z godzin do piętnastu minut w latach sześćdziesiątych, trzech minut w latach siedemdziesiątych, a następnie zaledwie 180 sekund w latach dziewięćdziesiątych.

Pod koniec lat 70., kiedy metoda Toyoty była już dobrze dopracowana, Shigeo Shingo uczestniczył w jednym z warsztatów QDC. Po tym, jak zaczął bez pozwolenia publikować szczegóły Systemu Produkcyjnego Toyoty, współpraca biznesowa została nagle zerwana przez Toyotę. Shingo przeniósł się do Stanów Zjednoczonych i zaczął konsultować w sprawie odchudzonej produkcji. Poza tym, że twierdził, że wynalazł tę metodę szybkiej wymiany (między innymi), przemianował ją na Single Minute Exchange of Die lub, w skrócie, SMED. Pojedyncza minuta oznacza jedną cyfrę minuty (tj. mniej niż dziesięć minut). Promował TPS i SMED w USA.

Przykład

Toyota odkryła, że najtrudniejszymi narzędziami do zmiany były matryce na dużych maszynach do tłoczenia transferowego, które produkują części karoserii samochodów. Matryce – które muszą być wymieniane dla każdego modelu – ważą wiele ton i muszą być montowane w maszynach do tłoczenia z tolerancją mniejszą niż milimetr, w przeciwnym razie wytłoczony metal będzie się marszczył, jeśli nie stopi, pod wpływem wysokiej temperatury i ciśnienia.

Kiedy inżynierowie Toyoty zbadali przezbrojenie, odkryli, że ustalona procedura polegała na zatrzymaniu linii, opuszczeniu matryc za pomocą suwnicy, umieszczeniu matryc w maszynie ludzkim wzrokiem, a następnie wyregulowaniu ich położenia za pomocą łomów podczas wykonywania poszczególnych odciski próbne. Istniejący proces trwał od dwunastu godzin do prawie trzech dni.

Pierwszym ulepszeniem Toyoty było umieszczenie precyzyjnych urządzeń pomiarowych na maszynach do tłoczenia transferowego i zarejestrowanie niezbędnych pomiarów dla matrycy każdego modelu. Zainstalowanie matrycy zgodnie z tymi wymiarami, a nie ludzkim wzrokiem, natychmiast skróciło przezbrojenie do zaledwie półtorej godziny.

Dalsze obserwacje doprowadziły do dalszych ulepszeń – zaplanowanie wymiany matrycy w standardowej kolejności (w ramach FRS ) w miarę przemieszczania się nowego modelu przez fabrykę, dedykowanie narzędzi do procesu wymiany matrycy, tak aby wszystkie potrzebne narzędzia były w pobliżu, oraz zaplanowanie wykorzystania suwnice, aby nowa matryca czekała, gdy stara matryca zostanie usunięta. Korzystając z tych procesów, inżynierowie Toyoty skrócili czas przezbrojenia do mniej niż 10 minut na matrycę, a tym samym zmniejszyli ekonomiczną wielkość partii poniżej jednego pojazdu.

Sukces tego programu przyczynił się bezpośrednio do produkcji just-in-time, która jest częścią Systemu Produkcyjnego Toyoty . SMED sprawia, że równoważenie ładunku jest znacznie bardziej osiągalne poprzez zmniejszenie ekonomicznej wielkości partii, a tym samym poziomu zapasów.

Efekty wdrożenia

Shigeo Shingo, który stworzył podejście SMED, twierdzi, że w swoich danych z lat 1975-1985 średni czas konfiguracji, z którym miał do czynienia, skrócił się do 2,5% czasu pierwotnie wymaganego; 40-krotną poprawę.

Jednak siła SMED polega na tym, że ma wiele innych efektów, które wynikają z systematycznego przyglądania się operacjom; obejmują one:

Produkcja bez zapasów, która napędza tempo rotacji zapasów,
Zmniejszenie zajmowanej powierzchni procesów dzięki zmniejszonej powierzchni magazynowej uwalniającej zapasy
Produktywność zwiększa lub skraca czas produkcji
Zwiększone tempo pracy maszyny dzięki skróceniu czasu przezbrajania, nawet jeśli liczba przezbrojeń wzrasta
Eliminacja błędów konfiguracji i eliminacja przebiegów próbnych zmniejsza liczbę defektów
Poprawiona jakość dzięki w pełni regulowanym warunkom pracy z góry
Zwiększone bezpieczeństwo dzięki prostszym konfiguracjom
Uproszczone sprzątanie dzięki mniejszej liczbie narzędzi i lepszej organizacji
Niższy koszt konfiguracji
Operator preferowany, ponieważ łatwiejszy do osiągnięcia
Niższe wymagania dotyczące umiejętności, ponieważ zmiany są teraz projektowane w procesie, a nie jako kwestia wykwalifikowanej oceny
Eliminacja nieużytecznych zapasów z przezbrojeń modeli i błędów szacowania popytu
Towary nie są tracone w wyniku zepsucia
Możliwość łączenia produkcji zapewnia elastyczność i dalszą redukcję zapasów, a także otwiera drzwi do zrewolucjonizowanych metod produkcji (duże zamówienia ≠ duże partie produkcyjne)
Nowe postawy dotyczące sterowalności procesu pracy wśród personelu

Techniki wdrażania

Shigeo Shingo wyróżnia osiem podstawowych technik, które należy wziąć pod uwagę przy wdrażaniu SMED.

Oddziel wewnętrzne od zewnętrznych operacji konfiguracyjnych
Konwertuj konfigurację wewnętrzną na zewnętrzną
Standaryzuj funkcję, a nie kształt
Używaj funkcjonalnych zacisków lub całkowicie wyeliminuj łączniki
Użyj przyrządów pośrednich
Zastosuj operacje równoległe (patrz obrazek poniżej)
Wyeliminuj korekty
Mechanizacja

Uwaga Konfiguracja zewnętrzna może zostać przeprowadzona bez zatrzymywania linii, podczas gdy konfiguracja wewnętrzna wymaga zatrzymania linii.

Sugeruje on, że doskonalenie SMED powinno przebiegać przez cztery etapy koncepcyjne:

A) upewnij się, że zewnętrzne czynności konfiguracyjne są wykonywane, gdy maszyna wciąż pracuje, B) oddziel zewnętrzne i wewnętrzne czynności konfiguracyjne, upewnij się, że wszystkie części działają i wdrażają skuteczne sposoby transportu matrycy i innych części, C) przekształć wewnętrzne czynności konfiguracyjne w zewnętrzne, D) poprawić wszystkie działania konfiguracyjne.

Metoda formalna

Istnieje siedem podstawowych kroków ograniczających przezbrojenia za pomocą systemu SMED:

OBSERWUJ obecną metodologię
Oddziel czynności WEWNĘTRZNE i ZEWNĘTRZNE. Czynności wewnętrzne to takie, które można wykonać tylko wtedy, gdy proces jest zatrzymany, natomiast Czynności zewnętrzne można wykonać w trakcie produkcji ostatniej partii lub po rozpoczęciu kolejnej partii. Na przykład idź i zdobądź narzędzia wymagane do pracy ZANIM maszyna się zatrzyma.
Zamień (tam, gdzie to możliwe) czynności wewnętrzne na zewnętrzne (dobrym tego przykładem jest wstępne podgrzewanie narzędzi).
Usprawnij pozostałe czynności wewnętrzne, upraszczając je. Skoncentruj się na mocowaniach – Shigeo Shingo zauważył, że dopiero ostatni obrót śruby ją dokręca – reszta to tylko ruch.
Usprawnij działania Zewnętrzne, aby miały podobną skalę jak Wewnętrzne (D).
Udokumentuj nową procedurę i działania, które nie zostały jeszcze zakończone.
Zrób to wszystko jeszcze raz: w przypadku każdej iteracji powyższego procesu należy spodziewać się 45% skrócenia czasu konfiguracji, więc przekroczenie granicy 10 minut może zająć kilka iteracji.

Ten diagram przedstawia cztery kolejne przebiegi z nauką wyciągniętą z każdego przebiegu i ulepszeniami zastosowanymi przed następnym.

Przebieg 1 ilustruje pierwotną sytuację.
Przebieg 2 pokazuje, co by się stało, gdyby uwzględniono więcej przezbrojeń.
Przebieg 3 pokazuje wpływ ulepszeń na czasy przezbrojeń, które wynikają z wykonywania większej ich liczby i wbudowania nauki w ich wykonanie.
Przebieg 4 pokazuje, w jaki sposób te ulepszenia mogą przywrócić ten sam czas produkcji, ale teraz z większą elastycznością zdolności produkcyjnej.
Przebieg N (nie pokazany) wymagałby przezbrojeń, które zajęłyby 1,5 minuty (redukcja o 97%), a czas całej zmiany zostałby skrócony z 420 minut do 368 minut, co oznacza poprawę wydajności o 12%.

Koncepcja SMED jest przypisywana Shigeo Shingo , jednemu z głównych współtwórców konsolidacji Systemu Produkcyjnego Toyoty , wraz z Taiichi Ohno .

Kluczowe elementy, na które należy zwrócić uwagę

Operacja	Proporcja czasu
Przygotowanie, regulacja poprocesowa i kontrola surowców, ostrzy, matryc, przyrządów, sprawdzianów itp.	30%
Montaż i demontaż ostrzy itp.	5%
Centrowanie, wymiarowanie i ustalanie warunków	15%
Przebiegi próbne i regulacje	50%

Szukać:

Braki, pomyłki, niewłaściwa weryfikacja sprzętu powodująca opóźnienia, których można uniknąć poprzez sprawdzenie stołów, zwłaszcza wizualnych oraz ustawienie na przyrządzie pośrednim
Niewłaściwe lub niekompletne naprawy sprzętu powodujące przeróbki i opóźnienia
Optymalizacja pod kątem najmniejszego nakładu pracy w przeciwieństwie do najmniejszego opóźnienia
Nieogrzewane formy, które wymagają kilku zmarnowanych „testów”, zanim osiągną temperaturę do pracy
Używanie powolnego precyzyjnego sprzętu do regulacji dla dużej zgrubnej części regulacji
Brak wizualnych linii lub punktów odniesienia do umieszczania części na sprzęcie
Wymuszanie zmiany między różnymi surowcami, gdy możliwe jest podawanie ciągłe lub prawie równoważne
Brak standaryzacji funkcjonalnej, czyli standaryzacji tylko części niezbędnych do ustawienia, np. wszystkie śruby używają klucza o tym samym rozmiarze, punkty mocowania matrycy są w tym samym miejscu na wszystkich matrycach
Dużo ruchu operatora wokół sprzętu podczas ustawiania
Więcej punktów mocowania, niż faktycznie potrzeba do ograniczenia sił
Punkty mocowania, których zamocowanie zajmuje więcej niż jeden obrót
Wszelkie regulacje po wstępnej konfiguracji
Jakiekolwiek korzystanie z pomocy ekspertów podczas instalacji
Wszelkie regulacje narzędzi pomocniczych, takich jak prowadnice lub przełączniki

Zapisz wszystkie niezbędne dane

Szablon przechwytywania danych

Operacje równoległe z wykorzystaniem wielu operatorów Poprzez włączenie „rzeczywistych” operacji do sieci zawierającej zależności możliwe jest zoptymalizowanie przydziału zadań i dalsza optymalizacja czasu konfiguracji. Kwestie skutecznej komunikacji między operatorami muszą być zarządzane w celu zapewnienia bezpieczeństwa w miejscach potencjalnie hałaśliwych lub utrudniających widoczność.

Zobacz też