SMED

PARTNER MERYTORYCZNY NARZĘDZIA: Rafał Wysocki

SMED – Single Minute Exchange of Die

Streszczenie: czasy przezbrojeń urządzeń, maszyn i procesów mogą być znacząco zredukowane – w wielu przypadkach po optymalizacji wynoszą mniej niż 10 minut. Każdy element przezbrojenia jest w tym celu analizowany, a następnie eliminowany, przekształcany, upraszczany i/lub usprawniany.

Co to jest SMED?

SMED to zbiór narzędzi i technik pozwalających na redukcję czasów przezbrajania urządzeń, maszyn i procesów produkcyjnych. Podstawowym założeniem jest takie uproszczenie całego procesu przezbrojenia, aby jego całkowite przeprowadzenie mieściło się w jednocyfrowej liczbie minut (ostatecznie ma wynosić mniej niż 10 minut). Osiąga się to dzięki całkowitemu eliminowaniu niepotrzebnych operacji, przekształcaniu jak największej ilości operacji wewnętrznych w zewnętrzne oraz upraszczaniu i usprawnianiu tych pozostałych. Nie zawsze udaje się osiągnąć czas przezbrojenia poniżej 10 minut co wcale nie świadczy o niepowodzeniu podjętych działań. Jakakolwiek redukcja czasu i wypracowane usprawnienia stanowią solidny fundament do dalszych akcji i ciągłego doskonalenia procesu.

Nazwa metodyki – SMED – jest akronimem angielskiego określenia Single Minute Exchange of Die i oznacza wymianę formy w ciągu jednostkowej liczby minut. Jest tak dlatego, że metodyka SMED została stworzona, a następnie ciągle doskonalona przy przezbrojeniach pras tłoczących (stąd forma) przez japońskiego inżyniera Shigeo Shingo. Dzięki jej ciągłemu rozwojowi jak i sporej elastyczności metodyka z powodzeniem znalazła zastosowanie w innych branżach przemysłu i może służyć przy skracaniu czasów przezbrojeń najrozmaitszych rodzajów urządzeń, maszyn i całych procesów.

Etapy SMED

Chcąc postępować zgodnie z zasadami SMED powinno się zrealizować cztery kolejne etapy, z czego pierwszy z nich jest oznaczony jako „zerowy”. Dzieje się tak, ponieważ na tym etapie nie występują żadne fizyczne usprawnienia, wymierne korzyści czy policzalne efekty. Służy on natomiast bardzo istotnej analizie stanu obecnego i jest niezbędny do prawidłowego przebiegu działań SMED.

Cztery etapy to:

Etap „0” – analiza obecnego procesu przezbrajania

Etap „1” – podział operacji na wewnętrzne i zewnętrzne

Etap „2” – przekształcenia operacji

Etap „3” – optymalizacja wszystkich aspektów przezbrojenia

W tym momencie należy wspomnieć o głównym podziale wszystkich czynności wykonywanych podczas przezbrojeń, który wyodrębnia ich dwa rodzaje, i który to ma największy wpływ na końcowe rezultaty działań SMED:

1) przezbrojenia wewnętrzne,

2) przezbrojenia zewnętrzne.

Przezbrojenia wewnętrzne to wszystkie te czynności, które można wykonać jedynie wtedy gdy przezbrajane urządzenie lub maszyna są wyłączone (np. wymiana narzędzia skrawającego na obrabiarce). Przezbrojeniami zewnętrznymi są natomiast wszystkie te operacje, które przeprowadzić można przed zatrzymaniem maszyny lub po ponownym jej uruchomieniu celem rozpoczęcia produkcji nowego wyrobu (np. przygotowanie przeznaczonego do wymiany narzędzia). Właściwy podział na operacje wewnętrzne i zewnętrzne jest jednym z najważniejszych aspektów metodyki SMED, ponieważ to właśnie operacje wewnętrzne wymuszają przestój urządzenia lub maszyny obniżając jej efektywność, a w efekcie wpływają na wydłużanie serii produkcyjnych, co z kolei prowadzi do najbardziej niebezpiecznego z marnotrawstw – nadprodukcji.

Etap 0 – analiza obecnego procesu przezbrajania

Pierwszy etap SMED polega na obserwacji procesu przezbrojenia przy czym szczególnie zalecanym rozwiązaniem jest zarejestrowanie go w postaci nagrania wideo, ze szczególnym uwzględnieniem działań operatora. Pozwala to na późniejszą dokładną analizę stanu obecnego, niejednokrotnie „klatka po klatce”. Nagrywanie przezbrojenia powinno objąć moment wyprodukowania ostatniego wyrobu A, a zakończyć się w momencie wyprodukowania pierwszego wyrobu B (nie będącego częścią serii próbnej, ale pierwszym wyrobem w pełni ustalonego procesu). W tym miejscu należy uważać na tzw. efekt Hawthorne czyli zjawisko będące przyczyną błędów podczas prowadzenia obserwacji na człowieku lub grupie ludzi, wynikające z tego, że uczestnicy są świadomi ich partycypacji w eksperymencie. Zjawisko to może być szczególnie widoczne jeśli działania SMED stanowią np. część Warsztatów Kaizen, których jednym z uczestników jest Dyrektor Zakładu czy Prezes. Po zarejestrowaniu procesu przezbrojenia powinna nastąpić jego analiza. Najbardziej skuteczna przeprowadzana jest z udziałem zespołu interdyscyplinarnego, w skład którego wchodzić powinni członkowie niezwiązani z danym przezbrojeniem, urządzeniem lub maszyną, a nawet obszarem. Dobrym rozwiązaniem bywa poproszenie o udział w analizie pracowników nietechnicznych np. pracowników administracyjnych gwarantujących tzw. świeże spojrzenie. Etap „0” powinien zakończyć się spisaniem dokumentacji zawierającej kartę przebiegu przezbrojenia oraz opracowanych w postaci Diagramu Spaghetti ruchów operatora.

Etap 1 – podział operacji na wewnętrzne i zewnętrzne

Etap ten, ze względu na procentowy udział w końcowym wyniku redukcji czasu przezbrojenia, jest przez wielu uznawany za najbardziej istotny. Jego głównym założeniem jest wyraźne wyodrębnienie ze wszystkich przeprowadzanych operacji ich dwóch rodzajów zgodnie z podziałem głównym: operacji wewnętrznych i operacji zewnętrznych. Wskazane jest również natychmiastowe wyeliminowanie wszystkich działań, uznanych za niepotrzebne. Do takich czynności można zaliczyć np.:

• szukanie: narzędzi potrzebnych do przeprowadzenia przezbrojenia, elementów przezbrajanej maszyny, dokumentacji np. instrukcji,
• nadmierny transport wyżej wymienionych,
• oczekiwanie: na decyzje, logistykę wewnętrzną, innych uczestników procesu przezbrajania,
• niepotrzebne lub nieplanowane naprawy lub konserwacje,
• zastanawianie się, wahanie, brak pewności oraz nadmierne kontrolowanie.

Aby wyeliminować wyżej wymienione czynności można skorzystać z innych narzędzi Lean Manufacturing i szeroko pojętej inżynierii procesowej takich jak: 5S i zarządzanie wizualne, standaryzacja pracy, karty kontrolne, ergonomia pracy. Przygotowanie dedykowanych wózków z wytłoczkami na narzędzia i wymienne elementy maszyn oraz miejscem na dokumentację pozwoli zapobiec niepotrzebnego szukania czy nadmiernego transportu. Z kolei sprawdzenie kompletności całego wyposażenia na podstawie karty kontrolnej pomoże uniknąć zatrzymania procesu w najgorszym momencie, czyli podczas operacji wewnętrznych. Podział operacji na wewnętrzne i zewnętrzne można uzyskać zadając podczas analizowania każdej z nich pytanie: „czy ta czynność, przeprowadzana tak jak teraz lub minimalnie zmieniona, może być wykonana podczas pracy maszyny?”. Odpowiedź twierdząca oznacza skategoryzowanie danej operacji jako operacja zewnętrzna i tak musi być traktowana niezależnie czy jest/będzie przeprowadzana przed zatrzymaniem maszyny czy po jej ponownym uruchomieniu. Jeśli odpowiedź brzmi „nie” to w tym momencie badaną czynność należy przypisać do operacji wewnętrznych.

Etap 2 – przekształcenia operacji

Głównym zadaniem drugiego kroku SMED jest transformacja jak największej ilości operacji zdefiniowanych jako wewnętrznych w zewnętrzne. Celem tego etapu jest faktyczne osiągnięcie jak najkrótszego czasu przestoju urządzenia lub maszyny podczas przezbrajania. Dla każdej operacji zdefiniowanej w etapie pierwszym jako wewnętrzna należy zadać pytania: “czy istnieje jakikolwiek sposób przekształcenia tej operacji w zewnętrzną? Jeśli tak, to jaki?”. Po udzieleniu odpowiedzi na takie pytania dla wszystkich operacji skategoryzowanych w poprzednim etapie jako wewnętrzne powstaje lista potencjalnych transformacji. Następnie należy ocenić poszczególne z nich według parametrów:

• jaki będzie koszt transformacji wliczając w to wszelkie zasoby potrzebne do jej zrealizowania takie jak materiał czy potrzebny czas

oraz

• o ile skróci się całkowity czas przezbrojenia dzięki tej transformacji.

Dzięki takiej ocenie potencjalnych przekształceń uzyskamy priorytetyzację działań jakie należy podjąć. Oczywiście powinno zacząć się od akcji wymagających jak najmniejszych nakładów finansowych, a dających największe korzyści jeśli chodzi o czas przezbrojenia. Transformacja operacji jest mocno zależna od jej charakteru, ale istnieją pewne uniwersalne rozwiązania mogące znaleźć zastosowanie przy większości z nich. Są to między innymi:

• wcześniejsze przygotowanie narzędzi np. poprzez stosowanie tzw. wózków do szybkich przezbrojeń (czyli wspomnianych wcześniej wózków z wyraźnie wyznaczonymi miejscami (np. w postaci wytłoczek) na narzędzia, części zamienne, dokumentację itp.),
• wcześniejsze przygotowanie części zamiennych lub elementów będących istotą przezbrojenia jak np. uprzednie podgrzanie formy czy zamocowanie płytki skrawającej w gnieździe oprawki jeszcze w trakcie pracy urządzenia lub maszyny,
• modernizacja urządzenia lub maszyny umożliwiająca np. przeprowadzenie koniecznego czyszczenia w sposób absolutnie bezpieczny dla operatora/ustawiacza jeszcze podczas ich pracy,
• wdrożenie, utrzymanie i ciągłe doskonalenie systemu 5S i zarządzania wizualnego.

Etap 3 – optymalizacja wszystkich aspektów przezbrojenia

Ostatni krok postępowania wg SMED polega na jak największym skróceniu czasów operacji wewnętrznych, których nie udało się wyeliminować w etapie „1” ani przekształcić w operacje zewnętrzne w etapie „2”, czyli na optymalizacji wszystkich aspektów przezbrojenia. Szczególną uwagę powinno poświęcić się właśnie operacjom wewnętrznym, aby dążyć do głównego celu czyli skrócenia całkowitego czasu przezbrojenia. Również w tym przypadku warto zastosować analizę na podstawie parametrów „koszt – zysk”, dzięki której ponownie uzyskamy priorytetyzację działań. W tym przypadku również nie ma gotowych rozwiązań, a charakter ów działań jest mocno uzależniony od charakteru pozostałych operacji, ale znaczną ich część można optymalizować poprzez często stosowane zabiegi takie jak:

• standaryzacja narzędzi i oprzyrządowania poprzez dostosowanie wymiarów kluczowych przy ich montażu w urządzeniu lub na maszynie,
• stosowanie elementów podporowych, ustalających i pozycjonujących, których stosowanie znacznie redukuje czas potrzebny na właściwe usytuowanie elementów maszyny i pomaga zminimalizować lub całkowicie wyeliminować ilość regulacji,
• zamiana tradycyjnych śrub na szybko blokujące mechanizmy czy zaciski,
• standaryzacja pracy operatora/ustawiacza,
• operacje równoległe,
• optymalizacja layoutu usprawnianego obszaru i wynikające z niej eliminacje niepotrzebnego ruchu, przemieszczania i transportu,
• system 5S i zarządzanie wizualne,
• mechanizacja i automatyzacja (w ostateczności i tylko przy gwarantowanym zwrocie z inwestycji).

Rezultatem po ukończeniu etapu „3” jak i ogólnie działań SMED powinny być zaktualizowane, a niejednokrotnie wręcz całkiem nowe instrukcje pracy standaryzowanej dla operatora/ustawiacza i znacząco skrócony całkowity czas przezbrojenia – w wielu przypadkach mieszczący się już poniżej 10 minut. W przypadkach gdzie było to konieczne będzie to również zmieniony layout, nowe wózki do szybkich przezbrojeń, rozwiązania zarządzania wizualnego i wiele innych. W tym momencie należy ponownie uważać na niebezpieczne zjawiska (jak wcześniej w przypadku efektu Hawthorne) czyli na tzw. słomiany zapał, niechęć do zmian, strach i inne czysto ludzkie czynniki mogące zaprzepaścić wypracowane rozwiązania. Aby zapobiec ich występowaniu i wzbudzić we współpracownikach poczucie sensu oraz uwydatnić płynące z otrzymanych efektów korzyści należy dbać o dalsze szkolenie pracowników z zakresu SMED i tematyki ciągłego doskonalenia. Cenionym rozwiązaniem jest także rzetelne aktualizowanie tablic wizualizacyjnych przedstawiających osiągane wyniki w porównaniu do tych z przed optymalizacji procesu (miarą nie powinny być jednak same czasy przezbrojeń gdyż patrząc przez pryzmat Lean przezbrojenie jest mudą pierwszego typu – operacją nie dodającą wartości aczkolwiek konieczną. Powinny być to raczej kluczowe wskaźniki jak np. OEE). Kolejnym działaniem podejmowanym w celu utrzymania wypracowanych zmian jest przeprowadzanie auditu, który powinien obejmować sprawdzenie takich elementów jak:

• czas przezbrojenia,
• stosowanie się operatora/ustawiacza do instrukcji pracy standaryzowanej,
• utrzymanie obszaru np. tablic cieni, wózków do szybkich przezbrojeń.

Korzyści płynące ze SMED

Podczas wdrażania SMED należy być świadomym, że doskonalimy równolegle dwa obszary:

• człowiek (poprzez szkolenie, zaangażowanie i organizację),
• maszyna (poprzez rozwiązania inżynieryjne).

Do pierwszego z obszarów można zaliczyć:

• poprawę bezpieczeństwa, komfortu, ergonomii i standardu pracy,
• rozwój kompetencji pracowników,
• szerzenie ideologii ciągłego doskonalenia,
• stawianie człowieka na pierwszym miejscu w myśl wartości Lean.

Do drugiego:

• wyższą produktywność przezbrajanych urządzeń, maszyn lub procesów,
• zmniejszenie partii produkcyjnych, a tym samym wyższą elastyczność produkcji,
• wzrost satysfakcji klienta w wyniku możliwości szybkich reakcji na zmienne, często nagłe zapotrzebowanie na dany produkt,
• redukcję zapasów: materiałów, surowców, produkcji w toku (WIP) oraz wyrobów gotowych,
• krótszy czas przejścia (Lead Time) produktu przez cały strumień wartości organizacji, a w efekcie poprawę płynności finansowej.

Podsumowanie

Główną zaletą SMED jest elastyczność i uniwersalność, które dają możliwość jej implementacji przy redukcji czasów przezbrojeń najrozmaitszych urządzeń, maszyn i procesów. Bardzo istotnym faktem jest to, że zastosowanie tej metodyki umożliwia wypracowanie szybkich i widocznych wyników w bardzo krótkim czasie, przy naprawdę niskich, często zerowych nakładach finansowych. Jako wadę metodyki SMED przyjęło się uważać jedynie wymagania czasowe dla pracowników biorących udział w procesie redukcji czasu przezbrojenia („kto wykona za nas naszą „normalną” pracę w czasie warsztatów?”), co jest jednak błędnie interpretowane gdyż w rezultacie prowadzi do osiągnięcia znacznych rezultatów, których potwierdzenia można szukać w niezliczonych studiach przypadków w literaturze, Internecie czy wystąpieniach prelegentów na warsztatach i konferencjach związanych z metodami ciągłego doskonalenia.