SMED, czyli 4 kroki do szybszego przezbrajania maszyn

SMED, jak szybciej przezbrajać maszyny, aby zwiększyć ich dostępność

O tym, że czas to pieniądz słyszał zapewne każdy z nas. W końcu każda minuta jaką poświęcimy na pracę daje nam możliwość dodatkowego zarobku. I dotyczy to każdej pracy, czyli również codziennych obowiązków wykonywanych w zaciszu naszego domu. Co z tego, że nie otrzymujemy za to wynagrodzenia, skoro nie musimy wydawać własnych pieniędzy na zlecenie przykładowo sprzątania innej osobie. Zatem to co zaoszczędzimy w wielu aspektach może być traktowane na równi z zarobkiem. Co jeśli jednak tego czasu nie mamy zbyt wiele? Wówczas należałoby przyjrzeć się tym wszystkim czynnościom, które go wręcz pożerają a nie przynoszą nam wartości dodanej. Przykładem może być czas jaki poświęcamy przeglądaniu mediów społecznościowych. Gdybyśmy zatem zamontowali sobie kamerę, która obserwowałaby nas przez okrągłe 24 godziny, to mogłoby się okazać, że sporo tego czasu marnujemy właśnie na całkowicie nie potrzebne czynności.

Skoro może to się sprawdzić w naszym życiu codziennym to dlaczego nie przenieść tego na grunt zawodowy? Ale tym razem skupić się na maszynach i urządzeniach wykorzystywanych w procesie produkcyjnym. Jeśli dana maszyna działa to również i na siebie zarabia. W tym przypadku celowo pominiemy jednak pracę danego urządzenia na obrotach wolniejszych niż to zaplanowano. Analogicznie postąpimy z wszelkiego rodzaju awariami, czy też pracami serwisowymi. Natomiast skupimy się na czymś innym, czyli przezbrojeniu tych maszyn. Jakby nie było potrafi ono trwać spory kawał czasu. A skoro musimy je wykonać to znaczy, że maszyna jest potrzebna do dalszej pracy. Dlatego w tym materiale przyjrzymy się bliżej temu co należałoby zrobić, aby po zakończeniu obróbki jednego typu części jak najszybciej przystąpić do pracy na kolejnym. Z pomocą przyjdzie nam jedno z narzędzi ciągłego doskonalenia – SMED. O tym czym ono jest i jaka jest jego geneza powiemy sobie już za chwilę. Ale to nie wszystko. Bowiem sprawdzimy także co właściwie należałoby zrobić, aby skutecznie skrócić czas jaki potrzebujemy właśnie na przezbrojenie danej maszyny. Miłej lektury!

W skrócie

Czytające ten artykuł dowiesz się:

• Co to jest metodologia SMED oraz kto ją opracował.
• Jakie są zalety wdrożenia SMED oraz czy zawsze będzie ona dla nas wartością dodaną.
• Jak ją wdrożyć krok po kroku.
• Czym różnią się przezbrojenia wewnętrzne od zewnętrznych, oraz które z nich są dla nas niekorzystne.
• Co to jest metodologia OTED i czym różni się ona od SMED.

Co to jest SMED i jaka jest historia tego narzędzia

Za ojca metodologii szybkiego przezbrajania powszechnie uważa się Shingeo Shingo. Ten japoński inżynier przemysłowy na koncie ma kilka różnych narzędzi Lean Manufacturing, jak chociażby Poka-Yoke. Jednakże początków SMED należałoby szukać kilkadziesiąt lat wcześniej w Stanach Zjednoczonych. Pierwsze pozycje książkowe, które analizowały tematykę przezbrajania ukazały się w 1911 roku. Były to Shop Management autorstwa amerykańskiego wynalazcy Fredericka W. Taylora oraz Motion Study Franka Gilbretha, pioniera inżynierii humanistycznej i mechaniki pracy.

Pewne techniki stosowane były również przez Forda. Jednakże produkcja, która tam się odbywała była na taką skalę, że Ford mógł sobie pozwolić na kolejne maszyny, które zmniejszą potrzebę ich przezbrajania. Problemy zaczęły się pojawiać dopiero w momencie zaprzestania produkcji Modelu T i prób przejścia na Model A, czyli pod koniec lat 20. ubiegłego wieku. Zmiana ta była dość chaotyczna a cały proces przezbrajania zajął około 6 miesięcy. Pokazało to jedno. Fabryki Forda były bardzo wydajne, ale i kompletnie nieelastyczne.

Przeciwieństwem była Toyota, w tamtych czasach nieduży producent, który sprzedawał raptem kilka tysięcy samochodów rocznie. Właściciele nie mogli sobie więc pozwolić na maszyny, które byłyby dedykowane wyłącznie do pojedynczych rodzajów części. W efekcie niezbędne były częste przezbrojenia, które dotyczyły zwłaszcza pras. Jedna zmiana matrycy mogła trwać nawet i osiem godzin. Było to zatem bardzo kłopotliwe.

Pewnym rozwiązaniem dla Toyoty okazał się zakup pras Danly, które miały możliwość szybkiego przezbrajania. Jednakże równocześnie kierownictwo firmy podjęło decyzję o opracowaniu systemu, który pozwoliłby ten czas skrócić jeszcze bardziej. Pierwsze efekty można było zaobserwować w lata 60. XX wieku, kiedy to czas przezbrajania wspomnianych pras zredukowano do raptem kilkunastu minut. Robiło to wrażenie zwłaszcza przy wcześniejszych kilku godzinach. Jednak na tym nie poprzestano i dekadę później czas wymiany matrycy skrócono do kilku minut. Według różnych źródeł Shingeo Shingo brał udział w opracowaniu tej technologii. Natomiast według innych po prostu ukradł tą metodologię od Toyoty i zaczął sprzedawać zachodnim korporacjom firmując ją swoim nazwiskiem.

SMED to akronim od Single-Minute Exchange of Die, czyli w dosłownym tłumaczeniu wymiany matrycy w czasie kilku minut. Metoda ma na celu redukcję czasu przezbrajania maszyny. Odbywa się to poprzez wprowadzenie szeregu usprawnień dotyczących chociażby mocowania, ale i czynności, które mogą zostać wykonane bez potrzeby zatrzymywania maszyny. Znaczenie ma również ograniczenie liczby wykorzystywanych narzędzi do minimum a w niektórych przypadkach także zwiększenie poziomu automatyzacji.

Pamiętajmy jednak, że cel jakim jest przezbrojenie w jednocyfrowej liczbie minut czasem może być bardzo trudny do osiągnięcia. A nawet jeśli są na to szanse to potencjalne koszty tego rozwiązania zdecydowanie przewyższą zyski. Dlatego wdrożenie każdego usprawnienia warto dogłębniej przeanalizować. Sprawdźmy zatem jakie mogą być potencjalne korzyści z zastosowania SMED oraz, czy zawsze warto to robić.

Czy warto wdrożyć SMED?

Redukcja czasu przezbrojenia niesie za sobą ogromne korzyści w postaci większej dostępności maszyn. Lepsze ich wykorzystanie to czasem również brak potrzeby zakupu kolejnego urządzenia. Zatem w zależności od sytuacji oszczędności mogą być czasami ogromne. Kolejna korzyść dotyczy zasobów ludzkich. Bowiem im bardziej uproszczone będzie przezbrajanie tym mniej czasu trzeba będzie poświęcić na szkolenie, zwłaszcza w przypadku nowych pracowników. SMED jest również jednym z niezbędnych elementów do wdrożenia metodologii Just-In-Time. Produkujemy bowiem wyłącznie to co potrzeba. Jeśli czas przezbrajania jest szybki to możemy sobie pozwolić na wykonanie partii według zamówienia bez konieczności produkowania na przyszłość. Dzięki temu ograniczamy, więc zapasy gotowych części.

Zalety wdrożenia SMED:
– większa dostępność maszyn
– krótszy czas produkcji
– niższe koszty wyprodukowania wyrobu
– większa elastyczność procesu produkcyjnego
– możliwość produkcji mniejszych partii
– mniejsze zapasy części
– standaryzacja procesu, więc i mniejsze ryzyko pomyłki.

Inaczej jednak musimy podejść do tematyki przezbrajania w istniejącym już parku maszynowym, który nie jest w pełni wykorzystywany. W takim wypadku warto wykonać chociażby częściową analizę obecnego stanu. Dzięki czemu będziemy mieli wiedzę na temat potencjalnych możliwości zwiększenia czasu dostępności maszyny gdyby nagle zwiększyło się na nią zapotrzebowanie. Jednak czas przezbrajania to wyłącznie jedna z form marnotrawstwa. Równie dobrze mogą istnieć inne problemy, na które warto zwrócić uwagę. Mogą być one związane chociażby z awariami czy jakością produkowanych części. Pomocny z pewnością będzie wskaźnik OEE (ang. Overall Equipment Efficiency), który pozwala nam oszacować wydajność danej maszyny. Analiza otrzymanych wyników da nam odpowiedź, czy SMED na pewno będzie dobrym rozwiązaniem, czy może jednak większy nacisk położyć na inne narzędzia ciągłego doskonalenia TPM.

Warto również pamiętać o dużym udziale czynnika ludzkiego zarówno podczas wdrażania SMED jak i późniejszej realizacji przezbrojeń. Bez odpowiedniego zaangażowania pracowników nawet zastosowanie drogich rozwiązań może nie zagwarantować nam oczekiwanych rezultatów. I dotyczy to nie tylko pracowników linii produkcyjnych, ale również najwyższego kierownictwa, które jest odpowiedzialne za promowanie odpowiednich postaw wewnątrz organizacji. Rolą szefostwa jest także wyznaczanie celów, ale takich które będą realne do osiągnięcia. I mogą dotyczyć one również redukcji czasu przezbrojeń.

Zatem ostateczna decyzja zawsze zależeć będzie od konkretnego przypadku. Nie sztuką jest zastosować świetne rozwiązania, które będą słono kosztować a zaoszczędzony czas nie przyniesie nam żadnych korzyści. Bowiem nie będzie na niego zapotrzebowania. Dlatego podjęcie odpowiednich działań powinno bazować na szczegółowej analizie wykonanej przy udziale wspomnianego kierownictwa.

Samo wdrożenie SMED składa się z czterech kolejnych etapów. Przyjrzyjmy się zatem co należy zrobić, aby znacząco zredukować czas przezbrajania danej maszyny.

4 etapy SMED

Zanim omówimy każdy z kolejnych kroków to warto podkreślić jeden fakt, który czasem bywa pomijany. Skuteczny SMED wymaga wiedzy. I nie chodzi tutaj o samą metodologię, co o budowę maszyn i przyrządów. Jaką bowiem korzyść nam przyniesie samo zidentyfikowanie obszarów, które będą wymagały poprawy jeśli nie będziemy w stanie znaleźć skutecznego rozwiązania. Co prawda pewne usprawnienia będzie mógł zaproponować właściwie każdy. Jeśli jednak zależy nam na bardziej spektakularnych rezultatach to bez odpowiednio przeszkolonej kadry, która dodatkowo posiada duże doświadczenie praktyczne się nie obejdzie.

Kolejnym istotnym czynnikiem jest zdefiniowanie standardów, które zapewnią utrzymywanie porządku na stanowisku pracy. Pomocne nam w tym będzie inne narzędzie ciągłego doskonalenia 5S, o którym możecie przeczytać w osobnym artykule:
Metoda 5S – posprzątaj raz a dobrze

Zanim rozpoczniemy jakiekolwiek działania musimy poznać jaki jest stan obecny. Dlatego niezbędne będzie wykonanie odpowiedniej obserwacji.

Etap 1 – Obserwacja procesu przezbrajania

Jak sama nazwa wskazuje to nic innego jak sprawdzenie w jaki sposób aktualnie odbywa się przezbrojenie maszyny do danej operacji. Od lat już powszechną praktyką podczas obserwacji jest wykorzystanie kamery, która pozwala zarejestrować każdy ruch operatora a także wykorzystywane oprzyrządowanie. Jeśli mamy taką możliwość to wykonajmy obserwację również dla innych operatorów pracujących na danym stanowisku. Pozwoli nam to na zminimalizowanie ryzyka wystąpienia efektu Hawthorne, czyli podświadomego wzrostu wydajności wynikającej z faktu, że pracownicy są obserwowani.

Jednak to nie wszystko, bowiem zgromadzony materiał będzie wymagał dogłębnej analizy. Ważne jednak, aby nie wykonywać jej w pojedynkę, bowiem inne osoby mogą mieć całkiem inne spojrzenie na dany problem.  

Jako wynik analizy powinniśmy otrzymać layout stanowiska pracy wraz z diagramem spaghetti ukazującym przemieszczanie się operatora podczas kolejnych zadań. Natomiast wszystkie szczegóły dotyczące wykonanych czynności zapisane zostaną w Karcie Przebiegu Przezbrojenia. Zwróćmy uwagę na zadania realizowane przez człowieka i te, które są rolą maszyny, bądź innego wyposażenia. Bowiem te pierwsze będą dużo łatwiejsze do późniejszej optymalizacji.

Jeśli dysponujemy ograniczonymi środkami finansowymi i chcemy zastosować metodę wyłącznie na wybranych stanowiskach. To przed przejściem do etapu drugiego dobrym wyjściem będzie wykonanie kilku obserwacji na stanowiskach i operacjach, które mają dla nas teoretycznie największe znaczenie. Natomiast dopiero po wykonaniu szczegółowej analizy podjąć decyzję o odpowiednich priorytetach.

Etap 2 – Podział czynności

Metoda SMED wyróżnia podział na dwa rodzaju czynności:
– przezbrojenia wewnętrzne – są to wszystkie działania, które do wykonania wymagają zatrzymania danej maszyny. Przykładem może być zamontowanie narzędzia.
– przezbrojenia zewnętrzne – są przeciwieństwem do przezbrojeń wewnętrznych, bowiem odbywają się poza maszyną a więc nie wymagają jej zatrzymania. Może to być transport narzędzi, czy też uchwytów na stanowisko pracy.

Naszą rolą będzie między innymi zdefiniowanie na bazie poczynionych wcześniej obserwacji, które operacje zaliczane są do przezbrojeń zewnętrznych, a które do wewnętrznych. Warto jeszcze podkreślić, że ze względu na konieczność zatrzymania maszyny to właśnie przezbrojenia wewnętrzne traktowane są jako strata. Dlatego naszą rolą będzie ich ograniczenie, ale na tym skupimy się w kolejnym etapie.

Skoro udało nam się dokonać podziału na przezbrojenia wewnętrzne i zewnętrzne to możemy również dokonać pewnych usprawnień. Będą one jednak bardzo istotne. Praktyka, bowiem pokazuje, że na tym etapie jesteśmy w stanie zredukować czas przezbrojenia o 30 do 50 procent. Niektóre z tych działań będą ściśle powiązane z wspomnianą przed chwilą metodą 5S. Dotyczyć będą one organizacji stanowiska pracy a także technik sterowania wizualnego, czyli każdej formy oznaczeń, które ułatwiają lokalizację potrzebnego wyposażenia oraz znacząco minimalizują ryzyko pomyłek.

Kolejną kwestią jest wykorzystanie list kontrolnych, które pozwalają na sprawdzenie czy na stanowisku pracy mamy przygotowane całe niezbędne, ale i sprawne wyposażenie. Dzięki temu w momencie przezbrajania unikniemy szukania kolejnych narzędzi, które w danym czasie mogą być przykładowo całkowicie niedostępne.

Wpływ na ograniczenie czasu przezbrajania ma także transport. Nie możemy sobie pozwolić sytuację, że maszyna została zatrzymana a wymagane narzędzia do nas jeszcze nie dotarły. Dlatego musimy zapewnić, że każdy transport odbywa się wyłącznie podczas pracy maszyny.

Etap 3 – Transformacja procesu przezbrajania

Wiemy już, że przezbrojenia wewnętrzne są marnotrawstwem. Dlatego następnym krokiem będzie ich zamiana w czynności, które możemy wykonać podczas pracy maszyny. Oczywiście w takim stopniu w jakim w ogóle jest to możliwe. Bowiem niektórych elementów nie będziemy w stanie uniknąć.

Przykładowym rozwiązaniem mogą być pośrednie przyrządy mocujące, które pozwalają na wykonanie częściowego przezbrojenia poza maszyną. Dodatkowo im bardziej budowa tych przyrządów będzie ujednolicona tym mniej elementów będzie wymagało zmiany. W znaczący sposób ograniczy to także ilość narzędzi wykorzystywanych podczas montażu a więc i zbędny ruch.

Duży nacisk należy położyć na standaryzację wykonywanych czynności. Najlepiej w formie wizualnej tak, aby uniknąć zbędnego zastanawiania się co autor miał na myśli. Im bardziej zbieżne będzie stosowane wyposażenie tym również mniej standardów będzie potrzebne.

Według statystyk etap ten pozwala na redukcję czasu przezbrajania o 20 do 25 procent w stosunku do wyników z obserwacji.

Etap 4 – Wdrożenie usprawnień

Przechodzimy do ostatniego etapu. Największe zmiany już za nami, ale wciąż pozostają nam operacje wewnętrzne, nad którymi warto popracować. Jednym z podstawowych rozwiązań jest eliminacja połączeń gwintowych oraz w miarę możliwości zastąpienie ich zaciskami. Unikać powinniśmy również wszelkiej formy regulacji. Dlatego czasem bardziej efektywnym rozwiązaniem będzie wykonanie dodatkowych przyrządów, które już będą ustawione pod konkretną operację. W niektórych przypadkach niezbędna będzie także całkowita reorganizacja stanowiska pracy, tak aby ograniczyć zbędny ruch do minimum.

Warto mieć świadomość, że rozwiązania wdrażane na tym etapie będą nie dość, że najdroższe to również najmniej korzystne z punktu widzenia czasu przezbrajania. Standardowo dzięki wprowadzanym usprawnieniom będziemy w stanie zaoszczędzić około 10% w stosunku do początkowego czasu. Dlatego tym bardziej powinniśmy kłaść nacisk na zmiany wdrażane na wcześniejszych etapach. Oczywiście pewnych usprawnień jesteśmy w stanie uniknąć całkowicie jeśli jeszcze na etapie zakupu wybierzemy takie rozwiązania, które opracowane zostały zgodnie z ideą szybkiego przezbrajania. Podobnie jak postąpiła Toyota podczas zakupu nowych pras, o czym przed chwilą wspominaliśmy.

Nie zapominajmy także, że SMED to narzędzie ciągłego doskonalenia, więc nie powinniśmy poprzestać na jednorazowym usprawnieniu. Przede wszystkim należy okresowo monitorować efektywność podjętych działań, tak aby mieć pewność, że z czasem nasze wysiłki nie pójdą na marne. Jednakże naszą rolą będzie też poszukiwanie i w razie potrzeby wdrażania kolejnych rozwiązań. Może się przykładowo okazać, że pewne usprawnienia, które okazały się skuteczne warto także wdrożyć do wcześniej zrealizowanych projektów.

OTED a SMED

Wykonanie przezbrojenia w czasie krótszym niż 10 minut to jednak nie wszystko. Istnieje bowiem pewna odmiana metodologii SMED, która znacząco go jeszcze redukuje. OTED to akronim od One-Touch Exchange of Die, czyli w dosłownym tłumaczeniu przezbrojenie (matrycy) jednym dotknięciem. Oczywiście tak pięknie nie będzie, ale celem metody jest skrócenie czasu przezbrajania do maksymalnie stu sekund. Niestety OTED wymaga również odpowiednio dużych nakładów finansowych, które wynikają z konieczności zmian konstrukcji różnych przyrządów, maszyn czy też linii produkcyjnych. Dlatego ta metoda cieszy się dużo mniejszą popularnością niż SMED.

Podsumowanie

Metoda SMED to narzędzie ciągłego doskonalenia, które stawia na eliminację marnotrawstwa. Jest nim czas przezbrajania maszyny pomiędzy poszczególnymi operacjami lub wyrobami. Im bardziej uda nam się go skrócić tym większa będzie dostępność danego urządzenia. Ma ona również wpływ na koszt produkcji wyrobu, który udaje się obniżyć dzięki skróceniu czasu trwania całego cyklu. Jednak nie zawsze warto gonić króliczka, bowiem koszty inwestycji mogą znacząco przewyższyć zyski. Metodologia oparta jest o cztery kolejne kroki podczas, których najpierw obserwujemy i analizujemy stan obecny a następnie sukcesywnie wdrażamy usprawnienia. Niezwykle istotne jest również wsparcie przy użyciu innego narzędzia Lean Manufacturing – 5S, które pomoże utrzymać porządek na stanowisku pracy. Głównym zadaniem SMED jest ograniczenie przezbrojeń wewnętrznych, czyli takich które mają miejsce wyłączenia w momencie zatrzymania maszyny. Zamiast tego wdrażane są rozwiązania, które pozwalają na wykonywanie pewnych czynności jeszcze podczas trwania procesu produkcyjnego. Tak, aby czas przerwy w obróbce ograniczyć do minimum. Warto pamiętać, że SMED to również zestaw technik, który ułatwia nam wdrożenie innej metody ciągłego doskonalenia – Just-In-Time.

A jakie są Wasze opinie na temat tej metody. Mam nadzieję, że materiał ten przybliżył Wam nieco zasady o jakie oparty jest SMED a także ułatwi podjęcie ewentualnej decyzji o jego wdrożeniu. Jeśli jednak macie jakieś pytania lub chcielibyście się podzielić swoimi doświadczeniami to zapraszam do pozostawienia komentarza pod artykułem. Do zobaczenia w następny poniedziałek!