[科普中國]-快速換模法

快速換模法（英文為single-minute exchange of die，簡稱SMED）或稱為10分鐘換模法，是日本豐田公司創(chuàng)造的一套應(yīng)對(duì)多批少量、提高生產(chǎn)系統(tǒng)快速反映能力的有用技術(shù)，是精益生產(chǎn)方式的一種。要點(diǎn)在于盡可能把內(nèi)部作業(yè)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)變?yōu)橥獠孔鳂I(yè)轉(zhuǎn)換。

簡介快速換模法（英文為single-minute exchange of die，簡稱SMED）或稱為10分鐘換模法，是日本豐田公司創(chuàng)造的一套應(yīng)對(duì)多批少量、提高生產(chǎn)系統(tǒng)快速反映能力的有用技術(shù)，是精益生產(chǎn)方式的一種。要點(diǎn)在于盡可能把內(nèi)部作業(yè)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)變?yōu)橥獠孔鳂I(yè)轉(zhuǎn)換。1

其英文的single-minute不意味換模要在一分鐘內(nèi)完成，但換模所花的時(shí)間需在1分鐘內(nèi)，單動(dòng)換模法（One-Touch Exchange of Die，簡稱OTED）的概念與此類似，但要求換模時(shí)需在100秒內(nèi)，其技術(shù)難度更高。

起源SMED在50年代初期起源于日本，由Shigeo Shingo在豐田企業(yè)發(fā)展起來，Single的意思是小于1分鐘(Minutes) ，最初使用在汽車制作廠，以達(dá)到快速的模具切換(Exchange of Dies) ，它幫助豐田企業(yè)產(chǎn)品切換時(shí)間由4小時(shí)縮短為3分鐘。

中國到了80年代末期才開始研究開發(fā)的沖床，注塑機(jī)快速換模的，經(jīng)歷了近二十年的努力，從無到有地發(fā)展開來。由于家用電器行業(yè)的產(chǎn)品更新較快，同時(shí)家電產(chǎn)品也是一種投資大、見效快的產(chǎn)品，這類快速換模早在50年代初就已經(jīng)開始在美國、意大利、日本等國家進(jìn)行系統(tǒng)研究。

SMED收益：換模時(shí)間縮短，設(shè)備或者流水線的就可以按照客戶的需求進(jìn)行切換，不需額外的庫存即可滿足客戶要求，縮短交貨時(shí)間即資金不壓在額外庫存上。

定義SMED的全稱是“六十秒即時(shí)換?！?Single Minute Exchange of Die)，是一種快速和有效的切換方法，快速換模法這一概念指出，所有的轉(zhuǎn)變（和啟動(dòng)）都能夠并且應(yīng)該少于10分鐘-----因此才有了單分鐘這一說法。所以又稱單分鐘快速換模法、1分鐘內(nèi)換模法、快速作業(yè)轉(zhuǎn)換，用來不斷設(shè)備快速裝換調(diào)整這一難點(diǎn)的一種方法-將可能的換線時(shí)間縮到最短(即時(shí)換線)。它可以將一種正在進(jìn)行的生產(chǎn)工序快速切換到下一生產(chǎn)工序?？焖贀Q模法同時(shí)也常指快速切換?？焖贀Q模法能夠并且常常是用于啟動(dòng) 一個(gè)程序并快速使其運(yùn)行，且處于最小浪費(fèi)的狀態(tài)。

SMED(Single Minutes Exchange of Die)是在50年代初期日本豐田汽車公司摸索的一套應(yīng)對(duì)多批少量、降低庫存、提高生產(chǎn)系統(tǒng)快速反映能力的有用技術(shù)。這一方法是由日本的新鄉(xiāng)重夫先生（Shigeo Shingo）首創(chuàng)的，并在眾多企業(yè)實(shí)施論證過。Single的意思是小于10分鐘(Minutes)，當(dāng)新鄉(xiāng)先生親眼目睹發(fā)換型時(shí)間居然高達(dá)1小時(shí)的時(shí)候，他的反應(yīng)“必須讓流動(dòng)順暢起來”?；谛锣l(xiāng)先生的豐富經(jīng)驗(yàn)，他開發(fā)了一個(gè)可以分析換模過程的方法，從而為現(xiàn)場人員找到了換型時(shí)間之所以長的原因，以及如何相應(yīng)減少的方法。在他領(lǐng)導(dǎo)的多個(gè)案例當(dāng)中，換型時(shí)間 甚至被降到了十分鐘以下，因此這種快速換型方法被冠名為“單位分鐘快速切換”。

顧名思義，其目的旨在縮短作業(yè)轉(zhuǎn)換的時(shí)間，而其關(guān)鍵點(diǎn)又在于劃定內(nèi)部作業(yè)轉(zhuǎn)換和外部作業(yè)轉(zhuǎn)換，并將內(nèi)部作業(yè)轉(zhuǎn)換盡可能地變?yōu)橥獠孔鳂I(yè)轉(zhuǎn)換，然后盡可能地縮短內(nèi)、外部作業(yè)轉(zhuǎn)換時(shí)間。

三大基本要點(diǎn)編輯

區(qū)分內(nèi)外區(qū)分內(nèi)外是指，把換模作業(yè)區(qū)分為內(nèi)部準(zhǔn)備作業(yè)，調(diào)整準(zhǔn)備作業(yè)及外部準(zhǔn)備作業(yè)。

所謂內(nèi)部準(zhǔn)備作業(yè)，是指必須把機(jī)器停下來才能做的準(zhǔn)備作業(yè)，如模具的拆卸與安裝。調(diào)整裝備作業(yè)，是指模具安裝完成到第一個(gè)合格品產(chǎn)出的作業(yè)。外部準(zhǔn)備作業(yè)，是指在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中可做的準(zhǔn)備作業(yè)，如模具的修理、換模具所用的工具及材料的準(zhǔn)備等。

由內(nèi)轉(zhuǎn)外由內(nèi)轉(zhuǎn)外就是盡可能把內(nèi)部準(zhǔn)備作業(yè)轉(zhuǎn)為外部準(zhǔn)備作業(yè)。

把機(jī)器停止時(shí)才能展開的準(zhǔn)備作業(yè)，經(jīng)過改善后，變成在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中即可預(yù)先完成的作業(yè)。例如塑料注塑機(jī)注入成型制程，下回要上模生產(chǎn)的模具，可提前預(yù)熱金屬模具，不必等到上設(shè)備后再做預(yù)熱作業(yè)，換上模具后即可生產(chǎn)，如此可節(jié)省金屬模具的加溫作業(yè)時(shí)間。

優(yōu)化內(nèi)外優(yōu)化內(nèi)外就是縮短內(nèi)部準(zhǔn)備作業(yè)的時(shí)間及外部準(zhǔn)備作業(yè)的時(shí)間。

典型的切換基本過程（1）30% 準(zhǔn)備和清理

準(zhǔn)備部件和工具，并檢查其狀況

移走部件和工具，并進(jìn)行清理

（2）5% 裝配和移開部件

（3）15% 測量、設(shè)置和校正

（4）50% 試運(yùn)行和調(diào)整

SMED的步驟第一步:觀察當(dāng)前的流程首先:應(yīng)該采集當(dāng)前有關(guān)換線的數(shù)據(jù)，確保觀測人員的人數(shù)和工具放置人員的人數(shù)相同，觀測整個(gè)換線過程 – 從換線前最后一件產(chǎn)品直至換線后第一件產(chǎn)品包括時(shí)間在內(nèi)，記錄下所有的動(dòng)作，發(fā)現(xiàn)任何問題或是任何機(jī)會(huì)，必要的地方通過錄像記錄活動(dòng)。

第二步:區(qū)分內(nèi)準(zhǔn)備時(shí)間和外準(zhǔn)備時(shí)間目的:將內(nèi)部的換線時(shí)間與外部換線時(shí)間區(qū)分開來,去除外準(zhǔn)備時(shí)間，可以大大縮短換模時(shí)間

分析第一步收集到的當(dāng)前數(shù)據(jù)，將換模作業(yè)分為內(nèi)準(zhǔn)備作業(yè)和外準(zhǔn)備作業(yè)兩類，外準(zhǔn)備作業(yè)在停機(jī)前后做，從而消除外準(zhǔn)備作業(yè)時(shí)間。

為了避免換模過程中的異常，換模開始之前需制定《換模點(diǎn)檢表》，點(diǎn)檢內(nèi)容包含換模工具、臺(tái)車或行車、加工物、檢測儀器等。

第三步:去除內(nèi)準(zhǔn)備的浪費(fèi)目的:將內(nèi)準(zhǔn)備時(shí)間中的浪費(fèi)消除，從而縮短換模時(shí)間。

常規(guī)的方法是利用如下手段排除換線中的浪費(fèi)：

平行作業(yè)

旋轉(zhuǎn)式一次鎖定方法

觸摸式夾鉗系統(tǒng)

工具放置的方法/位置統(tǒng)一

工具的尺寸統(tǒng)一

螺釘頭尺寸統(tǒng)一

詳細(xì)的工具更換表

改良設(shè)置，避免調(diào)試

第四步: 持續(xù)的內(nèi)準(zhǔn)備作業(yè)的外準(zhǔn)備化目的:通過對(duì)內(nèi)準(zhǔn)備作業(yè)的細(xì)分，縮短換模時(shí)間

第五步: 去除調(diào)整目的:通過去除調(diào)整，減少調(diào)試時(shí)間，縮短換模時(shí)間

通過模具高度標(biāo)準(zhǔn)化

將工藝參數(shù)提前錄入設(shè)備中

SMED的優(yōu)點(diǎn)靈活生產(chǎn)

不需額外的庫存即可滿足客戶要求.

快速交付

縮短交貨時(shí)間即資金不壓在額外庫存上.

優(yōu)良品質(zhì)

減少調(diào)整過程中可能的錯(cuò)誤

高效生產(chǎn)

縮短切換的停車時(shí)間意味著更高的生產(chǎn)效率，即OEE提高.

使實(shí)現(xiàn)JIT，大量減少產(chǎn)品報(bào)廢成為可能

SMED的好處主要有兩方面:

提高流程產(chǎn)能

提高換線的頻率

SMED換模技巧與法則掌握了前述快速切換的思想步驟之后，所碰到的最大困難就是如何縮短內(nèi)作業(yè)機(jī)外作業(yè)的動(dòng)作時(shí)間。以下幾個(gè)技巧及法則若能確實(shí)做到，就能達(dá)到目的了。

法則一：并行操作所謂的平行作業(yè)就是指兩個(gè)人以上共同從事切換動(dòng)作。平行作業(yè)最容易馬上獲得縮短內(nèi)作業(yè)時(shí)間的效果。由一個(gè)人慢條斯理地從事切換動(dòng)作，也許需耗1小時(shí)才能完成。若能由兩人共同作業(yè)，也許會(huì)在40分鐘或20分鐘就能完成。那么整個(gè)切換時(shí)間就由原先的1小時(shí)減為20分鐘至40分鐘之間。而在平行作業(yè)中所需的人工時(shí)間或許會(huì)增多、不變、減少，都不是所要考慮的重點(diǎn)。因?yàn)?，縮短了切換的時(shí)間所獲得的其他效果遠(yuǎn)大于人工成本的部分，此點(diǎn)是一般人較容易忽視的。在從事平行作業(yè)時(shí)，兩人之間的配合動(dòng)作必須演練熟練，尤需注意安全，不可因?yàn)槭韬龆斐梢馔鈧Α?/p>

法則二：雙腳勿動(dòng)切換動(dòng)作主要是依賴雙手的動(dòng)作完成，腳必須減少移動(dòng)或走動(dòng)的機(jī)會(huì)。所以切換時(shí)所必須使用到的道具、模具、清潔等等都必須放在專用的臺(tái)車上，并且要有順序地整理好，減少尋找的時(shí)間。模具或切換物品進(jìn)出的動(dòng)線也必須設(shè)計(jì)成很容易進(jìn)出的方式，切換的動(dòng)作順序要合理化及標(biāo)準(zhǔn)化。

法則三：特殊道具所謂工具就是一般用途的器具；道具則是為專門用途的而特制的器具。就像魔術(shù)師表演所用的撲克牌一樣是經(jīng)過特殊的設(shè)計(jì)的，如果到文具店買一般的撲克牌，那么魔術(shù)師要變出一些奇妙的魔術(shù)就會(huì)比較困難了。所以魔術(shù)師所用的器具就稱為道具，而不是工具。

切換動(dòng)作是要盡可能使用道具不要使用工具。因?yàn)榈谰呖商岣咔袚Q的效率，而縮短切換的時(shí)間。此外，測定的器具也要道具化，，用塊規(guī)或格條來替代用量尺或儀表的讀取數(shù)值測定。最重要的一點(diǎn)就是要設(shè)法減少道具的種類，以減少尋找、取放到局的時(shí)間。

法則四：剔除螺絲在切換動(dòng)作時(shí)，螺絲是最常見到被用來固定模具的方法。使用螺絲當(dāng)然有其必要性，但是裝卸螺絲的動(dòng)作通常占去了很多的切換時(shí)間。如果仔細(xì)觀察，還會(huì)發(fā)現(xiàn)，濫用螺絲的地方真是太多了。比方，本來只用四個(gè)螺絲就夠了，卻用到六個(gè)，擰螺絲的圈數(shù)太多，也耗費(fèi)時(shí)間，。螺絲真正發(fā)揮上緊的功能只有最后一圈而已。因此，改善的最佳對(duì)策就是要消除使用螺絲的固定方式。要有與螺絲不共戴天、必欲去之而后快的心態(tài)。比方說可用插銷、壓桿、中介夾具、卡式插座、軸式凸輪鎖定、定位板等等的方式，來取代使用螺絲固定。

法則五：一轉(zhuǎn)即定限于某些狀況，仍然必須使用螺栓、螺絲時(shí)，也要設(shè)法努力減少上緊及取下螺絲的時(shí)間。要以能做到不取下螺栓、螺絲而又能達(dá)到鎖定的功能為改善的目標(biāo)。主要的方法可用只旋轉(zhuǎn)一次即可擰緊或放松的方式。例如C字型開口墊圈，可墊在螺帽下，只需將螺帽旋松一圈之后，C型墊圈即可從開口處取下，達(dá)到完全放松的目的。上緊時(shí)反向行之，只需旋轉(zhuǎn)一圈就可達(dá)到栓緊的目的。此外，如葫蘆孔的方式也可達(dá)成此目的。

其次的方法就是使鎖緊的部位高度固定化，過高的鎖緊部位要削低至標(biāo)準(zhǔn)高度；過低的鎖緊部位可加上墊塊以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的高度。每個(gè)模具鎖緊部位的高度都標(biāo)準(zhǔn)化了之后，那么螺帽的上緊部位也不會(huì)改變，如此可減少鎖緊放松的旋轉(zhuǎn)次數(shù)，當(dāng)然也就減少了切換時(shí)間。

法則六：標(biāo)準(zhǔn)化切換動(dòng)作是因?yàn)楫a(chǎn)品不同而必須更換不同之模具或工作條件。因此也必須作調(diào)整的動(dòng)作，設(shè)定新的標(biāo)準(zhǔn)。調(diào)整的動(dòng)作通常需要花費(fèi)整個(gè)切換時(shí)間的50%-70%左右，而且調(diào)整的時(shí)間長短變異很大，運(yùn)氣好時(shí)，一下子就調(diào)整好了，運(yùn)氣不好時(shí)則需花費(fèi)數(shù)十分鐘，甚至數(shù)小時(shí)的情形，也?？煽吹健?duì)于調(diào)整的動(dòng)作，必須先有調(diào)整也是一種浪費(fèi)，要以排除調(diào)整動(dòng)作為改善的目標(biāo)。

要排除調(diào)整的浪費(fèi)，在方法上要掌握住標(biāo)準(zhǔn)不動(dòng)的法則，換句話說，在機(jī)器上已經(jīng)設(shè)定好的標(biāo)準(zhǔn)，不要因?yàn)楦鼡Q模具，而又變動(dòng)。做法上可把內(nèi)作業(yè)的調(diào)整動(dòng)作移到外作業(yè)，并事先做好設(shè)定的動(dòng)作；也可以勿拆卸整個(gè)模具，保留模座，只更換模穴的母子式構(gòu)造方式來消除模具的設(shè)定動(dòng)作；或可采用共用夾具的方式，以雙組式的方式來做切換動(dòng)作，即一組正在加工中，另外一組備材已經(jīng)設(shè)定好了，切換時(shí)只需旋轉(zhuǎn)過來即可立即達(dá)到切換的目的。模具的高度標(biāo)準(zhǔn)化，也可以節(jié)省調(diào)整沖程的動(dòng)作。又如射出成形機(jī)必須根據(jù)多使用的模具，調(diào)整設(shè)定數(shù)個(gè)不同沖程或條件，調(diào)整時(shí)可設(shè)定一個(gè)樣板，套上去用手一撥即可全部同時(shí)設(shè)定好。

更重要的是要取消以刻度式或儀表式讀取數(shù)值的方式來認(rèn)定工作條件，盡量改以塊規(guī)、限位快等容易取放設(shè)定的方式來減少調(diào)整的時(shí)間，進(jìn)而縮短切換時(shí)間。

法則七：事前準(zhǔn)備事前準(zhǔn)備作業(yè)是屬于外作業(yè)的工作。外作業(yè)如果做得不好，就會(huì)影響內(nèi)作業(yè)的順利進(jìn)行，是切換時(shí)間變長。例如：外作業(yè)沒有準(zhǔn)備齊全，在內(nèi)作業(yè)的時(shí)候，找不到所需的道具或者是模具錯(cuò)誤、不良等，就必須臨時(shí)停頓下來找尋道具或修整模具，造成內(nèi)作業(yè)時(shí)間變長。

快速換模導(dǎo)入的時(shí)機(jī)新鄉(xiāng)重夫先生所引發(fā)改善的思想體系一再強(qiáng)調(diào)：快速換模絕對(duì)不是 “技巧的問題”，而是 “思維的問題”；豐田汽車副社長大野耐一先生也曾說過：“生產(chǎn)現(xiàn)場中，人的智慧”；兩位效率改善專家一語道破，導(dǎo)入成功與否的問題在于人的觀念、態(tài)度的改變。

對(duì)快速換模了解狀況后，再選擇適當(dāng)方式導(dǎo)入。若生產(chǎn)現(xiàn)場凌亂不堪，應(yīng)從推動(dòng)5S活動(dòng)開始。若認(rèn)為快速換模不必要的工廠，就須從教育訓(xùn)練開始著手。到有一部份人員已了解快速換模作業(yè)的運(yùn)作技巧，就可組織「快速換模改善推動(dòng)小組」進(jìn)行推動(dòng)，進(jìn)而擴(kuò)展到全廠。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

曹慧慧 - 副教授 - 中國礦業(yè)大學(xué)