Филипп Семенычев
SMED. Методика быстрой переналадки

Что такое SMED?

Вначале разберём что такое SMED и для чего она применяется.

SMED – это система, разработанная в группе компаний Toyota, использующаяся для сокращения времени при смене производственных серий (быстрая переналадка). Это теория и набор методов, которые позволяют произвести операции смены оснастки или переналадки за очень короткое время: даже менее 10 минут.

Изначально SMED была разработана с целью оптимизации переналадки штампов и другого инструмента. Но эти принципы применимы к переналадке всех видов процессов, где требуется изменить инструмент или параметры перед началом операций.

Дословный перевод SMED – Single Minute Exchange of Die это «смена пресс-форм за минуты» или «смена штампа менее чем за 10 минут». Последнее определение более распространено в обиходе.

Кроме SMED существует понятие OMED или замена штампов в одно касание (One Touch Exchange of Die), которое по механизмам и методикам своей работы полностью повторяет предыдущий метод. Принципиальная разница лишь в названии и поставленной цели (поменять за несколько минут или за одно касание).

Возникает вопрос, всегда ли менее 10 минут? Важно отметить, что не абсолютно во всех случаях удается сократить время до нескольких минут, но при применении SMED время переналадки резко сокращается в подавляющем большинстве случаев. Резкое сокращение времени переналадки дает производству много разнообразных преимуществ. SMED изменяет традиционное представление о том, что переналадка – трудоемкий процесс, отнимающий массу времени от производства. Дочитав настоящую книгу до конца, вы поймёте, что переналадка – это простой процесс, не сложнее замены картриджа в принтере.

Термин SMED используется всегда, когда оборудование готовится к производству нового продукта. С учетом дневных колебаний уровня заказов, рассчитывается то количество изделий, которые нужно сделать за одну смену. Таким образом производится только тот продукт, который необходим предприятию на долгосрочную перспективу.

Недостатками является то, что SMED требует долгосрочной дисциплины и значительных управленческих навыков в области перемен. Частота и длительность пробных прогонов и корректировки (апробирования выработанных решений) зависит от квалификации инженеров и технологов.

Что такое переналадка?

Перед изучением метода быстрой переналадки следует понять, что такое сама переналадка. Переналадка может заключаться в замене пресс-формы, модели, инструмента либо какой-нибудь другой оснастки. Схематично остановку оборудования для переналадки можно представить так (см. рисунок).

Время переналадки – это промежуток времени между выходом последней годной детали продукта «А» и получение первой годной детали продукта «В». В дальнейшем время переналадки мы будем понимать именно так. Это не только время остановки оборудования, как часто принято считать. Это время запуска (выхода на требуемую производительность и качество), остановки и т.д.

Переналадка, как правило, осуществляется во время остановки оборудования. Переналадка – это одна из потерь в работе оборудования. Кто знаком с методом ТРМ (Всеобщего обслуживания оборудования), знает об этом. Когда выполняется переналадка, ценность для Заказчика не создаётся.

Эффективность работы оборудования также падает. Причём, падает она не только из-за самой остановки, но и во время остановки и запуска (выхода на нужное качество и производительность). Как известно, максимальная эффективность оборудования достигается при непрерывной на нём работе. И даже если остановка будет продолжительностью 1 секунду – потеря эффективности будет всё равно.

Если рассмотреть основные шаги операций типичной наладки, они будут примерно следующие:

Подготовка (корректировка, проверка). На данной стадии осуществляется проверка наличия и состояния инструмента. Сюда же включается время на возврат инструмента, наведение порядка и другие действия после переработки. При работе по традиционному методу часть этих работ выполняется во время остановки оборудования. Задача SMED заключается в переводе их во внешние операции.

Замена (установка и снятие инструмента и заготовок). На данной стадии производится снятие деталей и инструмента по завершении обработки одной партии и их установка для следующей партии. Обычно оборудование останавливается на этой стадии, поэтому эта операция относится к внутренним. Как правило, сама замена и установка занимает очень мало времени по сравнению с другими шагами.

Настройка (измерение, задание параметров и калибровка). На данной стадии производятся все замеры и калибровки, необходимые для операции, например, центровка, разметка, замеры температуры и давления и т.д. Часто на этой стадии приходится останавливать оборудование. Система SMED показывает, как такие действия производить быстро и, по возможности, без остановки оборудования.

Коррекция (пробные прогоны и корректировки). На данной стадии при традиционной наладке корректировки производятся после обработки детали. Чем точнее были измерения и калибровки на предыдущей стадии, тем легче будут выполняться корректировки. Выполнение корректировок на оборудовании является одной из наиболее сложных задач в процессе наладки. При традиционном методе время на пробные прогоны и корректировки зависит от личной квалификации персонала. При традиционной наладке не происходит выпуск годных изделий, пока этот шаг не завершен. SMED показывает, как можно полностью отказаться от этого шага, как начать выпуск годной продукции сразу же после завершения наладки.

По статистике, в общем процессе переналадки приведённые выше шаги занимают следующую долю времени:

Подготовка – 30%

Замена – 5%

Настройка – 15%

Коррекция – 50%

Переналадка разделяется на внутреннюю и внешнюю. Это принципиальное разделение, которое лежит в основе метода.

Внутренняя наладка – часть операций процесса переналадки, которые выполняются при отключенном оборудовании подлежащем наладке. В основном, это непосредственно операции съёма и установки оснастки.

Внешняя переналадка – часть операций процесса переналадки, которые выполняются во время изготовления годных изделий на оборудовании подлежащем наладке. Это могут быть подготовительные операции (подготовка креплений, оснастки и т.п.).

История SMED

Весной 1950 г. Сигео Синго проводил исследование на заводе Mazda в Хиросиме с целью повышения эффективности производства. Тогда там производились трехколесные автомобили. Фирма хотела расшить узкие места, образовавшиеся из-за прессов для штамповки крупных деталей кузова усилием 350, 750 и 800 тонн, которые работали с неполной нагрузкой.

Синго осмотрел производство и попросил начальника отдела, отвечающего за производство, разрешить провести хронометраж в течение недели, чтобы определить, как работают прессы.

Начальник ответил, что это будет потерей времени: он уже знал, что именно прессы виновны в образовании узких мест, и поставил работать на них наиболее квалифицированных и сознательных рабочих.

Три пресса работали круглые сутки, и он считал, что единственный способ увеличить производство – закупить дополнительное оборудование. Он очень надеялся, что высшее руководство именно так и поступит.

На третий день производилась смена штампов на 800-тонном прессе. Рабочие сняли старый штамп и начали бегать вокруг пресса. Синго спросил оператора, что происходит и тот ему сказал: «Пропал один из крепежных болтов нового штампа, не могу его найти, хотя уже везде посмотрел».

Синго сел возле пресса и стал ждать. Более чем через час оператор прибежал весь в поту, держа болт в руке, с радостным криком: «Вот он! Я нашел его! Фактически я не нашел его. Я просто взял длинный болт на соседнем прессе, обрезал его и нарезал резьбу. Поэтому и задержался. Можете поверить, это было непросто!» – сказал он.

Синго посочувствовал ему, но тут же его начала беспокоить другая мысль: «Вы обрезали болт, взятый от другого пресса. А когда вам на том прессе нужно будет менять инструмент, что вы будете делать? У вас что, такое постоянно бывает?»

«Да нет, не постоянно. Время от времени бывают такие казусы», – ответил оператор.

Именно тогда зародились принципы быстрой переналадки: разделение внутренних и внешних работ, подготовка, стандартизация и т.д. Здравый смысл подсказывал, что определённые действия можно выполнить заранее, что-то можно сделать быстрее, а чего-то вовсе не делать. С тех пор концепция стремительно развивалась и превратилась в метод, состоящий из нескольких последовательных шагов и приличного набора решений (по оптимизации подготовительных работ, механизации, быстросъёмным креплениям).

В истории зафиксированы уникальные примеры, например, в компании Mitsubishi Heavy Industries время переналадки на 8-шпиндельном сверлильном станке в течение года было сокращено с 24 часов до 2 минут 40 секунд.

За такой же период наладка, связанная с заменой болтовысадочного станка, в компании Toyota Motor была сокращена с 8 часов до 58 секунд.

В швейцарской компании Weidmann при наладке формовочной машины для пластика время регулировки было уменьшено с 2,5 часа до 6 минут 35 секунд. Все это типичные примеры улучшений, достигнутых с использованием методов SMED

Какой должна быть переналадка?

Чтобы ориентироваться в различных способах выполнения переналадок нам следует понимать, как должна выглядеть идеальная переналадка: к чему стремиться, применяя метод. Поэтому опишем примеры идеальных переналадок, чтобы понимать, что совершенству нет предела и что достичь можно многого.

Наверняка у каждого дома или на работе есть принтер, большинству из вас приходилось менять картридж в принтере, когда кончалась краска.

Как выполняется переналадка на принтере? Вы нажимаете кнопку, открывается крышка, вы вынимаете старый картридж и вставляете новый. Вам и в голову не приходит, что надо открутить несколько болтов, вытащить ёмкость из-под краски, засыпать или залить туда краску, закрутить всё то, что открутили, а затем долго настраивать режим печати. Не правда ли, глупости? Тем не менее, все эти действия, включая подготовку, замену, настройку и коррекцию выполняются, мы их просто не замечаем. Потому что от нас надо только открыть крышку, поменять картридж и закрыть крышку. Переналадка разных моделей принтеров может отличаться, но суть остаётся неизменной.

На многих современных принтерах не требуется что-то нажимать после переналадки, принтер сам определяет, что он заправлен и продолжает печать.

Это и есть идеальная ситуация при переналадке, к которой следует стремиться на производстве. Помним, что идеальная ситуация – переналадка в одно касание.

Второй пример быстрой переналадки – это пит-стоп в гонке Формула 1. Речь идёт о замене колёс и параллельной дозаправке гоночной машины. Если вы посмотрите современные переналадки на этих гонках, вы увидите, как 21 участник команды (иногда больше) за несколько секунд выполняют несколько стандартных и выверенных действий. Вы можете возразить, сказав, что выполнение переналадки таким количеством наладчиков экономически не выгодно в производстве. Возможно, однако такое количество и не требуется. В большинстве случаев, параллельно выполняемые операции всё-таки оправданы. Они не обязательно должны приводить к увеличению численности наладчиков, как это принято считать. Далее в книге мы остановимся на этом подробней.

Обратите внимание на картинку, здесь в основном время переналадки снижается за счёт выполнения параллельных работ и, дополнительно за счёт механизации (пневматических гайковёртов), приспособлений для быстрого подъёма. Обратите внимание, что каждый знает своё дело, никто не ищет инструмент, не переворачивает колёса, не меняет насадки на гайковёрте и тем более не пользуется гаечным ключом.

Здесь вы можете посмотреть интересный ролик, демонстрирующий переналадку на Формуле 1 в 1950 году и в настоящее время. Вы удивитесь, увидев разницу.

Посмотрите ещё раз на современную переналадку в Формуле 1, и вы увидите, что в ней выражено большинство подходов метода SMED:

• 

Анализ и выполнение всех подготовительных операций. Все операции проанализированы и чётко разделены на внутренние и внешние. Все подготовительные работы выполнены заранее: рабочие стоят в полной готовности, ожидая гоночный автомобиль, инструмент и сменные колёса подготовлены.

• 

Стандартизация функций. Каждый знает своё дело: один человек снимает старые колёса, другой надевает новые, третий закручивает, четвёртый поднимает и опускает автомобиль и т.д. Загрузка каждого человека не только стандартизирована, но и сбалансирована: обратите внимание, что все начинают и заканчивают одновременно.

• 

Использование функциональных зажимов или ликвидации крепежа вообще. Никто не выкручивает 4-6 длинных болтов, чтобы заменить колёса, всё происходит гораздо проще.

• 

Использование промежуточных приспособлений. Для быстрого подъёма автомобиля применяют простые приспособления.

• 

Использование параллельных операций. Это подход, наиболее эффективно выраженный в данном примере. Длительные операции, которые можно поделить, разделяются и выполняются параллельно.

• 

Устранение корректировок. Они вообще отсутствуют в данном примере.

• 

Механизация. Например, применение гайковёртов.

Это не полный, но основной перечень подходов к снижению времени переналадки, которые прекрасно выражаются в приведённых выше примерах. Идеальная ситуация – это замена в одно касание. Реализуя метод SMED, помните об описанных примерах и стремитесь к идеальной ситуации.

Переналадка и потери

Перейдём к связи метода быстрой переналадки с потерями. Давайте посмотрим, какие потери порождает длительное время переналадки.

Многие фирмы производят продукцию крупными партиями просто потому, что длительное время переналадки не позволяет без потерь часто переналаживаться. В то же время, если посмотреть внимательней на длительное время переналадки и подумать, что бы было, если бы её время сократилось, можно обнаружить чёткую связь со многими потерями.

Следует понимать, что чем длительней переналадка, тем больше размер партии между переналадками. Между этими двумя величинами существует прямая зависимость, которую мы докажем в одном из следующих разделов.

Большие партии – это потери от запасов. Чем больше размер партии, тем больше межоперационные запасы, которые скапливаются в ожидании большой партии. Хранение того, что не продано, требует денег и замораживает ресурсы фирмы, не добавляя ценности продукту.

Большие партии – это задержки. Заказчику (в том числе и внутреннему) приходится ждать, пока фирма произведёт всю партию, а не то количество, которое ему необходимо.

Большие партии – это снижение качества. Хранение запасов увеличивает шансы повреждения и необходимости доработки перед продажей, что увеличивает себестоимость продукции. Когда продукт лежит, он портится, ржавеет, пылится, теряет товарный вид и т.д.

Большие запасы необходимо перекладывать, транспортировать и обходить, что тоже дополнительные потери и привесок к себестоимости продукта. Необходимо содержать погрузчики, грузчиков, сортировать и учитывать запасы и делать прочую ненужную работу.

И самое главное, большие партии заставляют производить больше, чем необходимо. Подумайте, что в большинстве случаев делают, если необходимо произвести половину обычной партии? Производят полную партию: столько, сколько нужно, плюс про запас в надежде на то, что остатки будут когда-либо проданы.

Таким образом, получается, длительное время переналадки влияет на 6 из 7 видов потерь (кроме излишней обработки):

Излишние запасы

Ожидание

Транспортировка

Дефекты, переделки

Перемещения

Перепроизводство.

Сокращая время переналадки, мы также будем влиять на все эти потери. Вскоре мы заметим, что их становится меньше не только в конкретной операции, но и во всём потоке.

Теперь давайте взглянем на сам процесс переналадки. Рассмотрим типичный пример (см. рисунок ниже):

Перед вами типичный случай замены штампа на небольшом прессе. Обратите внимание на действия, из которых состоит переналадка. Каждое действие прохронометрировано по времени и классифицировано по принципу «ценность – потеря». Ценностью, т.е. тем, за что Заказчик готов платить деньги, в данном случае считаем поменянный в кратчайшие сроки штамп. Таким образом, ценностью будут являться только действия, которые связаны с физической заменой штампа: раскрепили, сняли, поставили, закрепили.

Эффективность считаем как отношение времени, создающего ценность, к общему времени. Получается 4/(4+19) = 0,17 или 17%

Мы видим, что внутри самой переналадки содержится множество потерь: перемещения, ожидания, транспортировки, переделки.

Но и это ещё не всё. Эта оценка не говорит, что время выполнения переналадки должна занимать 4 минуты, что её можно сократить в 5 раз. Те самые 4 минуты, которые мы посчитали ценностью, также можно сократить. В основном это можно сделать за счёт совершенства креплений, применения прогрессивного инструмента и т.д.

Другими словами, потенциал для сокращения времени с помощью метода SMED действительно огромен. Внутри переналадки содержится множество потерь, от которых можно или избавиться, или существенно сократить.