SMED For Quick Change-over
Hefei .
课程内容
l 产品切换的定义
l 快速产品切换对公司业务的益处
l SMED的定义和基本原理
l SMED的三个阶段
l SMED的实施过程
l SMED录像和印刷机切换游戏
l 合肥利华实际生产切换观察
l 小组讨论，行动方案
l 反馈
课程目标
l 了解产品切换的重要性
l 清晰快速产品切换的原理
l 掌握提高产品切换效率的方法
l 降低产品切换时间至少50%
l 转变思维以实现工厂持续改进
简介
l 什幺是 SMED ?
– Single Minute Exchange of Die
(快速换模)
l SMED系统是一种能有效缩短产品切换
时间的理论和方法
概述
l SMED在50年代初期起源于日本
l 由Shigeo Shingo在丰田企业发展起来
l Single的意思是小于10分钟(Minutes)
l 最初使用在汽车制作厂，以达到快速的模
具切换(Exchange of Dies)
l 它帮助丰田企业产品切换时间由4小时缩短
为3分钟
收益
l 灵活生产
–不需额外的库存即可满足客
户要求.
l 快速交付
–缩短交货时间即资金不压在
额外库存上.
l 优良品质
–减少调整过程中可能的错误
l 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.
l 使实现JIT，大量减少
产品报废成为可能
VdBF Purfleet, UK
通过SMED减少油灌装线的切换时间
收益:
- 铲板存储费用每年降低
GBP
- 每年生产能力增加3000吨
Lever, Port Sunlight 4 ,UK
充填机切换时间由90分钟降为5分钟
典型的切换基本过程
l 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
l 5% 装配和移开部件
l 15% 测量、设置和校正
l 50% 试运行和调整
为什幺切换要花这么长的时间
l 传统的切换观念
– 要求很高的知识和技巧
– 只有通过经验的积累才能提高
– 为了减少切换时间太长造成的影响，尽量
将生产批量扩大
以上均是错误的观念!
这些都是基于切换时间不能大量减少的结论
为什幺切换要花这幺长的时间
l 混淆了内部和外部的切换操作
–内部操作: 必须在机器停车时进行的操作
–外部操作: 可以在设备运转时进行的操作
–很多操作是可以在设备运转时进行的，可实际上却在
停车时进行的
l 切换工作没有进行优化
–没有制定合适的标准 -- 谁人何时做什幺
–没有进行平行作业
–工具、部件远离作业现场，难以找到
–很多部件需要装配
–有很多困难的设置，需要进行调整
EOQ -- Economic Order Quantity
l 假设:销售是持续平稳的
l 更多的小批量订单会导致:
– 低库存量，低库存运输费用
– 高切换成本，低产能
EOQ 公式
l 订单成本
–每年的订单数量 * 每个订单需的切换
成本
–年销售量(A)/ 订单量(Q)* 切换成本
(S)
l 库存运输成本
–年平均库存量 * 一年的运输库存成本
–订单量(Q)/ 2 * 项目成本(C) * 储运
年成本( I )
l 经济订单量 = EOQ
–确保运输库存和切换总成本为最小的
订单量!
–年订单成本 = 库存运输成本
EOQ
l计算出最经济有效的生产批量(EOQ)
l将EOQ与供应链的需求进行比较
l减少切换时间以保证EOQ接近供应链的
需求从而获得最经济有效的客户服务
游戏：
印刷机的切换 -1
游戏要求
l 指定一位小组领导人
l 小组领导人负责小组资源分配，领料单签字等
事宜
l 只有一名指定操作人员可以操作机器/领取物品
l 由一名组员负责计时
l 其余组员负责观察并完成观察表
l 到指定仓库领取材料时必须手续齐备
l 切换后产品必须达到产品质量标准
l 切换完成时间以通过QC检验为准
录 像
Boksburg Factory
切换的定义
切换时间
从上一个产品生产结束到下一
个合格产品生产出来
并达到设计速度的时间
切换过程中的时间损失
损失时间
停产时间 调整时间
生
产
速
度
时间
定单一 定单二
定义--内部时间
只有当机器停下来才能
进行的操作
所需要的时间
定义--外部时间
可以在机器运行的情况下
进行的操作
所需要的时间
SMED 进程
初期
内部和外部的操作
没有区分开
区分内部及
外部的操作
1
将内部操作转化
为外部操作
2
优化各操作
3
内部
外部
内部
外部
内部
外部
内部
外部 外部
内部
内部
1. 检查表
2. 功能检查
3. 改进部件
和工具的运
输
1. 预先准备操
作条件
2. 功能标准化
3. 部件集成化
1. 改进部件及
工具的储存和
管理
1. 平行操作
2. 功能性夹具
3. 调试的消除
4. 机械化
录 像
SMED Part 1
SMED 项目实施：PDCA
l 选择一个有代表性的切换作业
l 建立小组并准备SMED研究
l 观察并记录目前切换的详细过程
l 以图表的形式显示出目前的状况
l 用简短的语言描述目前的状况
l 设定改进目标
l 根据SMED的3个阶段，分步建立并实施改进方案
l 检查所得到的结果
l 标准化切换操作并培训操作人员
选择有代表性的切换作业
l 给出选择的原因
–选择具有挑战性的机作业
l 领会SMED带来的所有收益
–机器正接近满负荷运行
l 降低切换时间可拥有额外的生产能力
建立小组并准备SMED研究
l 切换
– P WASH
– D HOGAN
l 录象
– R BOWDEN
l 时间记录
– D WHITTAKER
l 观察员
– A REDDINGTON
– J BERTRAM
– R HYDE
– A PANRUCKER
– M GOODALL
– J FERDINAND
– P PAGE
– Ex. Purfleet,UK
观察切换--用摄像机
l 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
l 注意切换人员的手、眼、身体运动.
l 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
l 将切换的每个步骤列在粉红色的告事贴上
l 将每一步骤的时间记录在白色的告事贴上
l 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
图图示出目前的状况示出目前的状况----
行走的距离行走的距离
SMED研究前
配件存放远离机器
在规格切换发生后才将配件拿到机器边
规格切换没有设立程序
各班次按不同方式进行规格切换
工具存放远离机器
工具存放区域
配件存放区域操作工1
操作工2
图表的形式显示目前的状况
每一步的时间每一步的时间
总时间 749 sec
描述目前的状况
l 用文字描述目前的状况，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.
l 包括人数、工具、部件等.
目前的状况
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.
目前的切换时间749秒=13分钟
设定改进目标
l 写出目标，包括切换时间的目标值及需进行
改进的时间段
l 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
目标
通过实施SMED研究中产生的想法，以及重新安排切换程序，我
们的目标是将切换时间由13分钟降为4分钟
降低切换时间
l 在切换过程的每个步骤文件化后，要对
其进行细致的检查和分析.
l 最主要的目标是让机器的停机时间尽量
缩短，为达到此目的，我们必须：
–消除浪费的时间
–通过why why why ,5W+1H 分析方法分析所
有行动
–优化所有行动
l我们为什幺(Why)要进行该操作---是否真的需要?
l在什幺(Where)地方进行该操作---内部还是外部?
l什幺时间(When)进行该操作----操作次序?
l谁(Who)应进行该步作业---技能要求及人数?
l怎样(How)进行该步作业---定义简单的方法，是否
有更好的方法?
l是否需要其它(What)资源---工具、部件?
分析过程中的 5W & 1H
快速切换的要求
l不需要工具
l普通操作工就能进行
l没有调试时间
l清楚而精确的指导书
l部件上清晰的色标和标记、设置点，并且文
件化
l配件储存在现场，包括使用备件推车
第一步：区分内部和外部的工作
l 将机器运行时即能做的工作与必须停机才
能做的工作分开
l 浪费时间的实例(内部时间-->外部时间)
–停机以后才将部件或工具移至机器处
–在装配时才发现工具或部件的缺陷
–在部件安装好后才发现部件的缺陷
–在装配过程中更换和维修部件
–在装配过程中寻找部件、螺钉、材料等
准备和使用检查表
l 列出切换工作中需要的
所有东西
l 工具、部件、标准操作规程
以及需要的人员
l 合适的操作条件
–温度、压力、转换开关
设置、阀门等.
l 产品的规格和尺度
l 标出已经准备好的项目
l 对于每一个操作过程均使
用检查表
进行功能检查
l 检查在切换时所有要使用的配件、工具状况
是否良好、功能是否齐全
l 在切换开始前就要检查，以便能及时进行修
理
改进部件和工具的运输
l 所有新的部件和工具必须在停车前运到现
场 -> 外部操作
l 所有换下的部件和工具应在切换结束后才
进行清理和转存 -> 外部操作
l 将部件、工具存放于工作现场. 切换时只
动手不动脚！
l 降低运输的时间和人力(人数)
l 使工具和部件容易找到和存放
–使用VCS
实例1 改进部件和工具的运输
改进前的程序 改进后的程序
1.机器停机后，原有的模具被取出并放到活动台
板上
2.吊车从台板上吊起模具，移至存储区域并放下
3.吊车然后从存储区域吊起新的模具，并转移到
台板上
4.新的模具安装，启动机器
该切换过程中涉及到两次起吊作业，然而此操作
过程中机器是停机的
1.在机器停机以前，用吊车将新的模具移至机器的旁边
2.机器停机，原有的模具移到台板上，用吊车将其吊
到机器的旁边
3.吊车将新的模具吊到台板上，安装模具并开机
4.机器开始新的运行后，才将原来的模具送入存储区
域
该顺序中尽管有多次起吊作业，然而重要的一点是停
机时间缩短了
实例2 改进部件的运输
改进前 改进后
•储存在带轮子的架子上--不需要推车
•固定存放地点，并用彩线标出
•用彩色编码和标签，标识出各部件适应
于什么样的产品
•在部件运输前必须先找到一部推车
•因部件存储地点不固定，需要寻找部件
•很难区分各部件分别适合于什幺样的产
品
第二步：将内部操作转化为外部操作
l 了解每一步内部操作的真实目的和作用
l 找寻可将内部操作转化为外部操作的途径
l 以陌生的眼光观察目前的切换过程，只当
是第一次看到一样
预先准备操作条件
l 在切换开始前，准备好所需的材料、部件、
工具和条件(温度、压力)
–检查仪表
–将物品放在合适的位置
–预热
–制作临时支架
在机器上制作两个标签架，以便在停
车前将能将新的一卷标签准备好
ex. Avellaneda Brazil
功能标准化
l 确定哪些功能可进行标准化
–将外部尺寸、备件、设置标准化，以便部件能
很容易更换
l 尽可能少地更换部件(Zero ！)
一个模具有两个功能:
1. 运用机械压力
- 可进行标准化
2. 形成产品
- 对每一产品均不同
2 l
1 l
该瓶子定位盘将1升和2升的定
位盘融合在一起.零部件切换 !
每次切换节约25min
Ex. Labeler in Purfleet, UK
实例：功能标准化
灌装机的导轨和星形轮具有二个功能:
1. 固定导轨/星形轮于机器上 - 可以标准化
2. 导轨/瓶支架 - 对每一产品均不同
以前:
单色的HDPE导轨和星形轮是用螺栓直接固定在灌装机的壳
体上从而与机器相连。星形轮同时也使用中心螺栓固定。
改进后:
不锈钢的替代底盘(附于机器上)和二套HDPE切换部件。蓝色的用于1升，黄色的用于2升。星形轮使
用了一个不锈钢的多孔板，更易于调节从而保证灌装机部件的速度调整和时间控制。星形轮通过锁
紧弧圈固定在多孔板上。
节约 20 min. Ex. Purfleet, UK
使用中间夹具/模块(部件集成化)
l 使用中间夹具或模块
–使用具有标准的外部尺寸和固定装置的中
间夹具或模块
–在机器停机之前在中间夹具/模块上进行装
配(外部时间)
–在停车后将夹具/模具一次性更换(内部时
间)
标准标准组件的组件的的可重新配置的生产线的可重新配置的生产线
Unilever Research CREF project, CMG, Vlaardingen,NetherlandsUnilever Research CREF project, CMG, Vlaardingen,Netherlands
可替换的可编
程设计的动作
模块
可替换的插入式
产品托架
可替换的工具
板
游戏：
印刷机的切换 -2
第三步: 优化切换操作的各方面
l 了解切换每个操作的作用和目的并询问：
怎样更进一步改善切换时间 ?
–Why ? Why ? Why ? 分析
l 优化外部操作，包括贮存和运输原材料、部件及
工具
–不必寻找配件和工具
–不会使用错误的配件和工具
–不要进行不必要的移动
l 优化内部操作
–平行操作
–功能性夹具
–调试的消除，对于不可避免的进行改善
–机械化
Seiri (分类), Seiton (储存)
VCS
优化外部操作 2S - VCS
带有切换配件的可移动小车
Baltimore, USA
在生产线附近的用配件影像标明的配件板
Rungkut, Indonesia
存储在生产现场的用颜色标明的喂料曲轴
Worksop, UK
带有切换配件的可移动小车
Worksop, UK
平行操作 l 大的机器设备在切换/
装配的各步骤间常常需
要一些来回移动
l 这些过多的移动浪费了
时间和付出的劳动
l 仔细考虑切换操作人员
的移动线路并制定出操
作的最合理的次序
l 发展并执行高效操作的
程序
l 考虑使用一人以上进行
品种切换。
–每个人遵循一个固定
的程序
–对于平行操作建立信
号/通知系统以确保安
全
改善前(一人切换) 改善后(二人切换)
平行操作分析
操
作
工
B
操
作
工
A
l 甘特表可用来同步化及平衡两人同时进行的切换操作
Ex. Nippon Lever, Japan
平衡总 计 : A 153 min B 161 min
动作步骤
完成
时间
Ex. 优化装配
平行操作及工具和配件的运输
SMED研究后
配件贮存在机器附近
将配件在规格切换前拿到机器边
为规格切换设立程序
所有班次按同一程序进行规格切换
工具放在机器边并用工具的投影定位
使用功能性夹具
l 为什么使用夹具 ?
–螺栓易丢失
–螺栓不匹配
–螺栓紧固需长时间
l 夹具的类型
–梨型孔
–U 型槽
–C 型垫圈
–劈开的螺纹
一次转动的方法
一次接触的方法
功能性夹具实例
之前：锁定螺栓 弹簧活塞
此导轨原先通过运输带两边各五个塑料托
架固定在机器上。通过改进，减少到每边
只有三个用不锈钢制作的托架。托架用弹
簧锁紧的钩子固定，在导轨上开槽以定位
弹簧钩子。这些使得在换导轨时不需要用
工具，从而使得进行一次规格切换的时间
减少十分钟
锁紧凸轮 锁紧弧圈
Ex. Purfleet, UK
底盘
调试的消除
l 试运行和调整占总切换时间的50%。
l 尽量消除调试，而不仅是减少
l 目标：一次性成功
l 在装配过程中使用标准程序，并进行双重检
查
l 提高装配技能(一点课程)
l 提高装配可靠性的技巧
–使用标准设置以固定数字刻度/标尺
–可视化的设置值和参照线
–最小公倍数原理
–傻瓜也能进行的装配 (Poka-Yoke)
分析调试操作
l 调试的作用？
l 调试如何进行？
l 为什么现在需要进行调试？
–Why why why 分析方法
l 什么状况下需要进行调试?
–错误的累积、较差的精度、没有控制范围、多次
出现的小错误
–缺乏稳定性->设备运转时出现的问题
–缺少标准->每次装配各不相同
–缺乏衡量方法->没有量化
l 如何改善能消除调试？
改善不可避免的调试
l 量化
–什么时候需要 ? (在X个小时运转或者生产
Y个产品后)
–可以接受的偏差范围 ?
–需要采集样本/数据 ?
l 制订调试的程序
l 提高调试的技能
–一点课程
–现场培训
固定数字刻度/标尺
依赖于数值
而不是直觉
在机器上的合适位置以数
值显示每种产品规格对应
的设置
Avellaneda , 巴西
含刻度的标尺使得设置更加精确
移动部件
固定部件
可视化设置值，参照线
可视化中心线
对于每种规格的可视化设置
Avallaneda 巴西
机器壳体
台面
中心夹具(V形片)
柱形杆
中心夹具(V形片)
最小公倍数
l 通过装置改变功能
–保留机器的机械装置，通过装置改进其功
能
–改进装置而不是调试
前: 每种产品需进行调整
后: 对于每种产品的设置(选择合适的转换)
前: 每种产品一种模式
后: 转动轴杆以选择模式
改进前
改进后
傻瓜也能进行的装配
前:
横条上所有的插孔尺寸都一样，指
针的安装顺序可能会发生错误。
l 确保不会产生任何错误!
–甚至一个傻瓜也能一次性做好!
后:
在左边指针的安装接口末端开槽
口，在相应的横条插孔上安装销
销
左边指针的槽口
错误的位置
横条
指针(一共24个，左边
和右边各12个)
消除调试过程的几种方式示例
运输带宽度
高精度
< 1mm以保证高可靠性
切换部件形式
数字显示器形式
(人工调整类型)
伺服电机形式
(自动调整类型)
插杆锁紧形式
(人工调整类型)
录 像
SMED Part 2
游戏：
印刷机的切换 -3
最终的但不是至少的 - PDCA
l 核查改进后的成果
–衡量MTTS (平均切换时间)
l 进行一个切换的平均时间
–衡量切换速度
l 切换时间占负荷时间的百分比
l 使切换全过程标准化
l 操作工的培训和教育
–一点课程
–在职培训
切换程序 Purfleet, Purfleet, 英国英国
切换程序 Worksop, Worksop, 英国英国
More examples: Point Lessons/
移走外侧导轨 移走中心导轨 移走横切星形轮
清理所有拆卸
部件并保管好
清理无外壳的机器
更换横切星形轮
在地面上装配中心
导轨并检查，后更
换中心导轨
在地面上装配外侧导轨
并检查，后更换外侧导轨 切换完成
关于切换的一点课程 Worksop, Worksop, 英国英国
一点课程 2A 固体装填线门的装配
工作站: 装填封口机 机器: 2A固体装填
线
类 别 : 切换
由DGM准备 日期: 02/1997
方法
必须 十分小心以确保塑料门在其应有位置。装配平台上有一个销子，应对应上衬套上的插孔。如果没有对齐 ，
将会出现以下几个问题 :
•衬套没有处于扁平状态，在接近门打开时无法接触到其下部.
•紧固螺钉无法完全拧紧，会产生松动.
•衬套夹紧了门，使得装填僵硬无法转向
教育记录 :
发展阶段 管理阶段 完全胜任
紧固螺钉
衬套
销子和插孔必须对齐
装配平台
装填机门手臂
经验和教训
l Van den Bergh 食品公司, Purfleet 英国
–应集中精力于工艺过程，而不仅是依靠改进设备
–规格发生切换时的时间节省程度多与操作顺序有
关，在进行切换和平行工作时将切换部件移至它
们应在的位置
l 利华, Port Sunlight No 4 英国
–切换的改进不应只由工程部门完成
–SMED是一种系统化的方法，易于团队成员使用
–每个人都积极参加
Quick ChangeoverQuick Changeover
l A theory and set of techniques that make it possible to set
up and change over equipment in less than 10 minutes
l When to implement QCO
– Demand stage – slow changeover times present a major
obstacle to meeting customer demand
– Continuous flow stage – implementing standardized work
underscores the need for faster changeover times to
reduce total cycle time and help balance operations
QCOQCO
l Begins with a thorough analysis of current setup procedures
– Distinguish between internal setup tasks that can be performed
only while the machine is shut down and external tasks that can
be performed while the machine is running
– Convert internal task to external tasks when possible; improve
storage and management of parts and tools to streamline
external setup operations
– Streamline all setup activities by implementing parallel
operations, using functional clamping methods instead of bolts,
eliminating adjustments, and mechanizing when necessary
By addressing just the obvious things, like preparing and
transporting tools and equipment while still running the machine ,
you can often cut setup by 50%
Quick Change Over : Parallel OperationsQuick Change Over : Parallel Operations
Leveler
Roller
Part
Press
14
25
1326
27
12
28
10
3115
30
32
16
35
34
33
1
36
29
7
22
23
11 1719
9
8
5
24
2
20
21
3
4 6
18
Materials
Dryer
Rail
Slitter
Pallet
Kanban
Before Improvement
(one-person changeover)
Leveler
Roller
Part
Press
Materials
Dryer
Rail
Slitter
Pallet
Kanban
After Improvement
(two-person changeover)
1
2
3
4
5
6
6
5
4
3
2
1
7
QCO BenefitsQCO Benefits
l Increased Flexibility
l Quicker Delivery
l Better Quality
l Higher Productivity
Waste Elimination
l Safer Changeovers
l Less Inventory
l Standardization
Batch Size & Lead Time Reduction
SMED: Example 1
Internal External
Close coolant cover & all hydraulic valves Prepare next die
Detach coolant hoses Put tools in order
Remove knockout joint clamping nuts Prepare pallet for castings
Loosen tie bar
Remove clamps on movable die
Raise die with hoist
Remove knockout joint
Remove clamps on fixed die
With hoist, remove die from machine
With hoist, insert die from machine
Align sleeves (use jig)
Attach fixed jig clamps
Attach knockout joint
Tighten knockout joint, attach nuts
Attach movable die clamps
Attach coolant hoses
Adjust die closing force
Preheat, set operation conditions
Separating Internal & External
SMED: Example 1
Setup Steps before SMED Improvement after SMED
Internal Setup
1 Close coolant cover & all hydraulic valves Turn off coolant water before last shot; do not shut hydraulic valves
4 Detach coolant hoses Concentrate coolant lines
5 Remove knockout joint clamping nuts Eliminate with a stripper plate spring & extrusion rod
6 Loosen tie bar Not needed when die thicknesses are standardized
7 Remove clamps on movable die Improve clamps; standardize bolt diameters
8 Raise die with hoist Set at specific location in external setup
9 Remove knockout joint (same as 5)
10 Remove clamps on fixed die (same as 7)
11 With hoist, remove die from machine Time reduced by joint use of horizontal die insertion rack & hoist
12 With hoist, insert die from machine (same as 11)
13 Align sleeves (use jig) Time reduced with die standardization and positioning
14 Attach fixed jig clamps (same as 7)
15 Attach knockout joint (same as 5)
16 Tighten knockout joint, attach nuts (same as 5)
17 Attach movable die clamps (same as 7)
18 Attach coolant hoses (same as 4)
19 Adjust die closing force (same as 6)
21 Preheat, set operation conditions Advance preheating in external setup
E
xternal
2 Prepare next die
3 Put tools in order
20 Prepare pallet for castings
Transferred
to External
Setup
Eliminated
Reduced
Time
Set-Up Reduction Form
• Observe the operations and
break into small elements
• Document what is really
happening during the operation
• Document the needed tools
Set Up Reduction Form ExampleSet Up Reduction Form Example
ATL Roller weld set up time reduction - Current
ATL Roller weld set up time reduction - Improved
一旦你投入工作，
如果对那项有问题的活动所做的工作
在第一周没有显著的成果，
通常应该是所需工人减半，在制品减少90%，
工作场地减半和缩短90%的生产交货期，
那么，要么是你找错了人，
要么你就是一个不称职的变革代理人。
---- 《《精益思想 Lean Lean
ThinkingThinking》》
James Womack & Daniel JonesJames Womack & Daniel Jones
