快速换模

过程改进方法

快速换模是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。可显著地缩短机器安装、设定换模所需的时间。

简介

SMED，Single Minute Exchange of Die (快速换模)，也叫快速换产。

起源

SMED在50年代初期起源于日本，由Shigeo Shingo在丰田企业发展起来，Single的意思是小于1分钟(Minutes) ，最初使用在汽车制作厂，以达到快速的模具切换(Exchange of Dies) ，它帮助丰田企业产品切换时间由4小时缩短为3分钟。

中国到了80年代末期才开始研究开发的冲床，注塑机快速换模的，经历了近二十年的努力，从无到有地发展开来。由于家用电器行业的产品更新较快，同时家电产品也是一种投资大、见效快的产品，这类快速换模早在50年代初就已经开始在美国、意大利、日本等国家进行系统研究。

SMED收益：换模时间缩短，设备或者流水线的就可以按照客户的需求进行切换，不需额外的库存即可满足客户要求，缩短交货时间即资金不压在额外库存上

含义

SMED是SingleMinuteExchangeofDie（一分钟换模）的缩写，这是精益生产体系所使用的一个最重要的工具，其概念就是将一个近4小时的时间非常长的设置更换缩短至3分钟，SMED系统的创始人信户茂夫在丰田生产体系中非常有效地使用这种方法以进行JIT生产。

一分钟换模并不是指字面上的要求在短短一分钟内完成模具或工具的更换，而是指要达到以个位数的时间完成模具的更换，9分钟或更少的换模时间也可以被认为达到了一分钟换模。

在50年代初期日本丰田汽车公司摸索的一套应对多批少量、降低库存、提高生产系统快速反映能力的有用技术。这一方法是由日本的新乡重夫先生（Shigeo Shingo）首创的，并在众多企业实施论证过。Single的意思是小于10分钟(Minutes)，当新乡先生亲眼目睹换型时间居然高达1小时的时候，他的反应“必须让流动顺畅起来”。基于新乡先生的丰富经验，他开发了一个可以分析换模过程的方法，从而为现场人员找到了换型时间之所以长的原因，以及如何相应减少的方法。在他领导的多个案例当中，换型时间甚至被降到了十分钟以下，因此这种快速换型方法被冠名为“单位分钟快速切换”。

顾名思义，其目的旨在缩短作业转换的时间，而其关键点又在于划定内部作业转换和外部作业转换，并将内部作业转换尽可能地变为外部作业转换，然后尽可能地缩短内、外部作业转换时间。

名词解释

境界

境界一

No concept of Quick Changeover 没有快速换模观念

境界二

Single Minutes Exchange of Die 个位分钟换模

境界三

Zero Exchange of Die 零换模

境界四

One Touch Exchange of Die 一触换模

境界五

One Cycle Exchange of Die 一周期换模

境界六

No Need Exchange of Die 无需换模

三大基本要点

区分内外

区分内外是指，把换模作业区分为内部准备作业，调整准备作业及外部准备作业。

所谓内部准备作业，是指必须把机器停下来才能做的准备作业，如模具的拆卸与安装。调整装备作业，是指模具安装完成到第一个合格品产出的作业。外部准备作业，是指在机器运转中可做的准备作业，如模具的修理、换模具所用的工具及材料的准备等。

由内转外

由内转外就是尽可能把内部准备作业转为外部准备作业。

把机器停止时才能展开的准备作业，经过改善后，变成在机器运转中即可预先完成的作业。例如塑料注塑机注入成型制程，下回要上模生产的模具，可提前预热金属模具，不必等到上设备后再做预热作业，换上模具后即可生产，如此可节省金属模具的加温作业时间。

优化内外

优化内外就是缩短内部准备作业的时间及外部准备作业的时间。

切换过程

30% 准备和清理

准备部件和工具，并检查其状况

移走部件和工具，并进行清理

5% 装配和移开部件

15% 测量、设置和校正

50% 试运行和调整

SMED的步骤

第一步:观察当前的流程

首先:应该采集当前有关换线的数据

确保观测人员的人数和工具放置人员的人数相同

观测整个换线过程 – 从换线前最后一件产品直至换线后第一件产品

包括时间在内,记录下所有的动作

发现任何问题或是任何机会

必要的地方通过录像记录活动

第二步:区分内准备时间和外准备时间

目的:将内部的换线时间与外部换线时间区分开来,去除外准备时间，可以大大缩短换模时间

分析第一步收集到的当前数据，将换模作业分为内准备作业和外准备作业两类，外准备作业在停机前后做，从而消除外准备作业时间。

为了避免换模过程中的异常，换模开始之前需制定《换模点检表》，点检内容包含换模工具、台车或行车、加工物、检测仪器等

第三步:去除内准备的浪费

目的:将内准备时间中的浪费消除，从而缩短换模时间

常规的方法是利用如下手段排除换线中的浪费：

平行作业

旋转式一次锁定方法

触摸式夹钳系统

工具放置的方法/位置统一

工具的尺寸统一

螺钉头尺寸统一

详细的工具更换表

改良设置，避免调试

第四步: 持续的内准备作业的外准备化

目的:通过对内准备作业的细分，缩短换模时间

第五步: 去除调整

目的:通过去除调整，减少调试时间，缩短换模时间

通过模具高度标准化

将工艺参数提前录入设备中等

SMED项目实施

选择一个有代表性的切换作业

建立小组并准备SMED研究

进行SMED研究所需的物品清单

设备检查表：

摄像机

录象带

马表

白板

投影仪

录象机/电视机

材料检查表：

胶片

胶带

剪刀

记事本

记号笔

告示帖

观察并记录当前切换的详细过程

对切换的全过程摄像，中间不要停顿，以便你能用录象分析各步骤的时间

注意切换人员的手、眼、身体运动.

在会议室回顾录象内容并秒表记录各活动的时间

观察切换--用告事贴

将切换的每个步骤列在粉红色的告事贴上

将每一步骤的时间记录在白色的告事贴上

记录所观察到的结果在黄色的告事贴上

如：操作人员去拿扳手

走到零件柜

夹钳的头部难于在机器上定位

以图表的形式显示出当前的状况

用简短的语言描述当前的状况

用文字描述当前的状况，包括切换的时间长度、通常谁完成作业及在切换过程中发生的特殊事件。包括人数、工具、部件等。

2个操作人员进行3种切换,过程包括：

更换提升头、框架、喂料管；

选择新的程序；

调整料管分隔器、瓶子引导装置、封箱和打码。

设定改进目标

写出目标，包括切换时间的目标值及需进行改进的时间段,这只是SMED小组成员对切换时间减少的预测，但最后的结果通常更要优于预测

根据SMED的3个阶段，分步建立并实施改进方案

第一步：区分内部和外部的工作

第二步：将内部操作转化为外部操作

第三步：优化切换操作的各方面

检查所得到的结果

标准化切换操作并培训操作人员

SMED六个步骤

快速切换的主要着眼点是减少切换使生产线停顿的时间，此种停顿的时间越短越好。至于切换时所耗用的人工时间是否能够减少，不是考虑的重点，当然如果切换的人工时间也能减少，那就最好不过了。为了减少切换的时间，必须依据下列的思想步骤，循序渐进、按部就班来进行。

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

缩短切换的停车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的好处主要有两方面:

提高流程产能

提高换线的频率

换模技巧与法则

掌握了前述快速切换的思想步骤之后，所碰到的最大困难就是如何缩短内作业机外作业的动作时间。以下几个技巧及法则若能确实做到，就能达到目的了。

法则一：并行操作

所谓的并行作业就是指两个人以上共同从事切换动作。并行作业最容易马上获得缩短内作业时间的效果。由一个人慢条斯理地从事切换动作，也许需耗1小时才能完成。若能由两人共同作业，也许会在40分钟或20分钟就能完成。那么整个切换时间就由原先的1小时减为20分钟至40分钟之间。而在并行作业中所需的人工时间或许会增多、不变、减少，都不是所要考虑的重点。因为，缩短了切换的时间所获得的其他效果远大于人工成本的部分，此点是一般人较容易忽视的。在从事平行作业时，两人之间的配合动作必须演练熟练，尤需注意安全，不可因为疏忽而造成意外伤害。

法则二：双脚勿动

切换动作主要是依赖双手的动作完成，脚必须减少移动或走动的机会。所以切换时所必须使用到的道具、模具、洁具等等都必须放在专用的台车上，并且要有顺序地整理好，减少寻找的时间。模具或切换物品进出的动线也必须设计成很容易进出的方式，切换的动作顺序要合理化及标准化。

法则三：特殊道具

所谓工具就是一般用途的器具；道具则是为专门用途的而特制的器具。就像魔术师表演所用的扑克牌一样是经过特殊的设计的，如果到文具店买一般的扑克牌，那么魔术师要变出一些奇妙的魔术就会比较困难了。所以魔术师所用的器具就称为道具，而不是工具。

切换动作是要尽可能使用道具不要使用工具。因为道具可提高切换的效率，而缩短切换的时间。此外，测定的器具也要道具化，，用块规或格条来替代用量尺或仪表的读取数值测定。最重要的一点就是要设法减少道具的种类，以减少寻找、取放道具的时间。

法则四：剔除螺丝

在切换动作时，螺丝是最常见到被用来固定模具的方法。使用螺丝当然有其必要性，但是装卸螺丝的动作通常占去了很多的切换时间。如果仔细观察，还会发现，滥用螺丝的地方真是太多了。比方，本来只用四个螺丝就够了，却用到六个，拧螺丝的圈数太多，也耗费时间，。螺丝真正发挥上紧的功能只有最后一圈而已。因此，改善的最佳对策就是要消除使用螺丝的固定方式。要有与螺丝不共戴天、必欲去之而后快的心态。比方说可用插销、压杆、中介夹具、卡式插座、轴式凸轮锁定、定位板等等的方式，来取代使用螺丝固定。

法则五：一转即定

限于某些状况，仍然必须使用螺栓、螺丝时，也要设法努力减少上紧及取下螺丝的时间。要以能做到不取下螺栓、螺丝而又能达到锁定的功能为改善的目标。主要的方法可用只旋转一次即可拧紧或放松的方式。例如C字型开口垫圈，可垫在螺帽下，只需将螺帽旋松一圈之后，C型垫圈即可从开口处取下，达到完全放松的目的。上紧时反向行之，只需旋转一圈就可达到栓紧的目的。此外，如葫芦孔的方式也可达成此目的。

其次的方法就是使锁紧的部位高度固定化，过高的锁紧部位要削低至标准高度；过低的锁紧部位可加上垫块以达到标准的高度。每个模具锁紧部位的高度都标准化了之后，那么螺帽的上紧部位也不会改变，如此可减少锁紧放松的旋转次数，当然也就减少了切换时间。

法则六：标准化

切换动作是因为产品不同而必须更换不同之模具或工作条件。因此也必须作调整的动作，设定新的标准。调整的动作通常需要花费整个切换时间的50%-70%左右，而且调整的时间长短变异很大，运气好时，一下子就调整好了，运气不好时则需花费数十分钟，甚至数小时的情形，也常可看到。对于调整的动作，必须先有调整也是一种浪费，要以排除调整动作为改善的目标。

要排除调整的浪费，在方法上要掌握住标准不动的法则，换句话说，在机器上已经设定好的标准，不要因为更换模具，而又变动。做法上可把内作业的调整动作移到外作业，并事先做好设定的动作；也可以勿拆卸整个模具，保留模座，只更换模穴的母子式构造方式来消除模具的设定动作；或可采用共用夹具的方式，以双组式的方式来做切换动作，即一组正在加工中，另外一组备材已经设定好了，切换时只需旋转过来即可立即达到切换的目的。模具的高度标准化，也可以节省调整冲程的动作。又如射出成形机必须根据多使用的模具，调整设定数个不同冲程或条件，调整时可设定一个样板，套上去用手一拨即可全部同时设定好。

更重要的是要取消以刻度式或仪表式读取数值的方式来认定工作条件，尽量改以块规、限位快等容易取放设定的方式来减少调整的时间，进而缩短切换时间。

法则七：事前准备

事前准备作业是属于外作业的工作。外作业如果做得不好，就会影响内作业的顺利进行，是切换时间变长。例如：外作业没有准备齐全，在内作业的时候，找不到所需的道具或者是模具错误、不良等，就必须临时停顿下来找寻道具或修整模具，造成内作业时间变长。

快速换模导入的时机新乡重夫先生所引发改善的思想体系一再强调：快速换模绝对不是 “技巧的问题”，而是 “思维的问题”；丰田汽车副社长大野耐一先生也曾说过：“生产现场中，人的智慧”；两位效率改善专家一语道破，导入成功与否的问题在于人的观念、态度的改变。

对快速换模了解状况后，再选择适当方式导入。若生产现场凌乱不堪，应从推动5S活动开始。若认为快速换模不必要的工厂，就须从教育训练开始着手。到有一部份人员已了解快速换模作业的运作技巧，就可组织「快速换模改善推动小组」进行推动，进而扩展到全厂。

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