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　　“快速換模SMED”系統乃是思想革命

　　對豐田生產方式而言，如果說“大幅度地縮短換模時間，正是它最核心的奧秘”，也絕非言過其實。

　　其理由是，如果你是以“接單生產”為方向，并希望零庫存的話，毫無疑問的，將遇到需要解決“換模時間長”這一無法繞過的難題。

　　我一直對“縮短換模時間”保持著高度的興趣，并逐次地改善。1970年，我訪問豐田汽車時，聽說“當時更換1000t沖壓機的模具需要4小時，但西德的大眾汽車公司只需要2小時”。

　　因此我試著解決這一難題，幾乎花了半年的時間改善，終于成功地將換模時間縮短到了“1.5小時”，并且為我們終于超過了大眾汽車公司而高興。

　　大約過了2-3個月，我再次訪問豐田汽車時，我被告知“管理高層要求‘將那套1000t沖壓機的換模時間縮短到3分鐘’”，我想“真是個難題，要怎么辦呢？”

　　突然靈光乍現，想到“將‘內部換模’改成‘外部換模’就好了”。于是，逐步地浮現出實施“快速換模SMED系統”的想法。

　　接下來的幾個月，我們將換模時間扎扎實實地縮短到了3分鐘。

　　當時，我雖然想著“將換模時間從4小時改善到1.5小時已經非常了不起了，為何又提出‘3分鐘內完成’這樣的嚴苛要求呢？”，

　　但是隨著我對“豐田生產方式”的研究日益加深，我深刻地感覺到，“為了要在零庫存的狀況下實現接單生產，必須實施小批量生產，為此，‘必須大幅地縮短換模時間’，這出自管理觀點的需求”。

　　同時我也領悟到：“豐田生產方式的核心奧秘之一，就是采用‘快速換模SMED系統’。”

　　但是解說豐田生產方式的經濟記者則認為：“曾需要3小時的換模時間，在短短的時間內，只要3分鐘就可完成’，這是否表示以往操作員是在浪費時間呢？”

　　這樣的解釋是基于膚淺的認識而導致的徹底的誤解，應該說：“之所以能夠縮短換模時間，絕非‘工作強度’的問題，而是基于‘意識革命’的科學方法所實現的‘思想變革’。”

　　又有些人從“熟能生巧”的立場來解釋：“為了能將更換模具的時間從3小時縮短到1/60的3分鐘，以公式求之，需要34萬次的練習。”這等于是30年的時間，這就是如果能通過練習來達成目標所需要的時間。

　　除此之外還有這樣的補充：“當然縮短換模時間的成果不只是靠練習，也包括了工裝夾具的改善，方法的改良等等，另外還有豐田人的智慧與不服輸精神所帶來的結果。”

　　但是在豐田汽車公司，只花了3個月的時間，就將換模時間從3小時縮短到3分鐘。

　　所以這不是熟能生巧的問題，而是因為有“科學的‘快速換模SMED系統’支持的關系”。

　　這件事情不只是在豐田汽車，許多日本企業“僅僅在幾個月內，更換模具或工具的時間可以被縮短到1/20，已有數千個例子可以證明”。

　　同時，比較豐田汽車沖壓的換模時間與世界水平的話，表5顯示豐田汽車的沖壓機換模時間大幅的短于其他國家。

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　　“快速換模SMED系統”的重點項目

　　在近10年實際試行“快速換模SMED系統”時，當然必須思考之前曾說明過的“為快速換模的‘8項基本技巧’”，這些基礎技法當然很重要。但最重要的重點可濃縮成以下4點：

　　① 明確地區分“內部換模”與“外部換模”；

　　② 極力地將“內部換模”轉換成“外部換模”；

　　③ 改善功能性的鎖緊夾具，特別是要思考“無螺栓化”；

　　④ 徹底地消除“調整”。

　　因為①與②是非常淺顯的內容，在此省略不予說明，以下對③與④加以說明：

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　　改善功能性的鎖緊具

　　在螺栓上鎖上螺帽來鎖緊時，需執行以下三個動作。

　　① 試著將螺帽旋上螺栓，嵌合約一個螺牙；

　　② 再旋轉螺帽；

　　③ 直到最后一個螺牙，鎖緊到所需的扭力。

　　在這些動作中，最困難的是動作1需要有以下的動作。

　　● 對準螺帽與螺栓的中心；

　　● 螺帽必須與螺栓成直角地裝上。

　　如果無法做到以上的程度，螺帽就絕對無法裝上螺栓，于是在這個時點上比較花時間。

　　因此會有如下的想法：“是否有不必將螺帽從螺栓上拆下來就可鎖緊或拆下的方法呢？”

　　并想到：“既然螺帽與螺栓的鎖緊只有最后一牙是有效的，那么拆下時，是否也只要放松最初的一個螺牙就可以了？”

　　這些簡單的想法，出乎預料的，都未被充分的理解。

　　有一次我曾這樣的告訴現場的人：“在換模時，我只接受鎖緊或放松一個螺牙，如果多轉一牙，每一牙罰款10萬日圓。”

　　結果引發了以下諸多的改善：

　　● 有一加硫缸，周圍有12支螺栓，蓋子上的螺栓孔被改成“梨形”狀（如圖29-1），也同時使用了“U形墊片”。

　　只要放松一牙，取下U形墊片，將蓋子逆時鐘方向旋轉到梨形的大孔位置，就可取下蓋子，而螺栓螺帽仍留在原處，結果大幅地縮短了加硫缸的切換時間。

　　● S工業公司有馬達電樞繞線的工作。以往為了取下繞線完成的電樞，首先要整個卸下螺帽、墊片。于是改善成圖 29-2的做法。

　　使用外徑小于繞線軸內徑的螺帽，另外使用U型墊片來壓緊，要取下電樞軸時：

　　＊ 首先松開一個螺牙的螺帽；

　　＊ 取下U型墊片；

　　＊ 穿過還鎖在螺栓上的螺帽，取出繞線完成的電樞軸。

　　于是切換下一個產品的時間減少到以往的1/10。

　　● 在美國的FM公司，以往需要花費2小時來更換模具，結果改善成2分鐘。在這個案例中，我也向他們說明“只接受松開一牙就可更換模具，但若松開超過一牙，每一牙就要罰款美金1000元”，于是開發出了圖29-3的方法。

　　＊ 將螺栓的螺牙分成六等份，每隔一等份削去螺牙。

　　＊ 相對于螺栓，螺帽也如法炮制。

　　＊ 鎖緊時，將螺帽有螺牙的部分套進螺栓上沒有螺牙的部分，直到底部，再鎖緊一牙即可。

　　于是得以實現“一鎖就緊”。當然這時的螺帽是比一般的螺帽要厚一些。

　　圖片

　　如果再深入一點，我們要思考“不用螺牙的固定方法”，則是更有效率的固定方式。畢竟，“鎖緊螺牙的目的是固定”。

　　是啊！“螺栓只是固定某些東西的方法中的一個”。但大多數的工程師都認為“要固定東西，當然是用螺栓”。

　　他們都認為“螺牙萬能”，而忘了要去思考用螺牙以外的方法來固定。諸如“凸輪、楔子等”，或者很多場合可使用更簡單的“嵌合”。

　　也就是“卡式、一拍就好”的方法。

　　在此狀況下，非常重要的是要思考“受力的方向”。

　　關于受力的方向，它有三個方向：“X——右與左，Y——前與后，Z——上與下。”此時，如果你思考“哪一個方向需要力量？”將可采用非常簡單的固定方法。

　　● 以沖壓機的模具為例，模具本身的前后左右并沒有大的重量負荷，只需要簡單的固定方法即可。但在垂直的方向：

　　＊ 下模，機床支撐著向下方的力量；

　　＊ 上模，只需要讓其本身的重量不會落下的固定即可；

　　＊ 最大的負荷來自于上下模接觸時的壓力。

　　如果我們這樣思考的話：

　　＊ 將上下模兩側的尺寸標準化，使用L形的定位塊，讓其可定位于0.15mm的誤差范圍內，只有前后的移動是使用楔子來固定。

　　用這種方法，50t以下的沖壓機模具就可簡單的以推進或拉出方式來換模，一般只要花15秒即可。當然在此狀況下，必須先將模具高度標準化。

　　● 8軸塘孔機有定位器，以往是以螺牙來嵌合，而且位置是在機器的背面，操作非常不方便。

　　然而定位器的目的是“擋住產品并決定尺寸”，因此做了如下的改善：

　　＊ 將螺牙車掉，用圓筒(柱)來嵌合

　　＊ 在裝配部做出溝槽，從定位器拉出彈簧，掛上裝配部的溝槽，于是利用其彈力確保定位器不會移位

　　在此案例中，左右與垂直方向都由圓筒狀的嵌合來固定，而向前的拉力幾乎沒有，向后的推力則由圓筒的底部來承受。

　　以這樣的方法完全地滿足了所需的功能，而更換模具的時間則可縮短到原來的1/10。

　　一般在思考如何鎖緊的改善時，都立刻地會選擇諸如“油壓、氣壓或者磁力鎖緊裝置”等昂貴的裝置，但如果真正的“正確地認知固定的功能”，則可以思考出許多便宜且簡單的方法。

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　　消除調整

　　為了縮短更換模具的時間，最重要的是不要調整。也就是要對“可以設置，但不要調整”的意義有正確的理解。

　　因為這兩者具有不同的特點，但一般都沒有被正確地理解。

　　● 設置——如果限制開關已經被事前安裝于下一個工作位置的話，只要一次就可準確地定位，而不需要調整。

　　● 調整——移動限制開關之后，還需啟動機械，再前后移動、調整以確定限制開關的正確位置。

　　令人吃驚的是，許多人竟然誤認為“調整本就是更換模具作業的一部份”。

　　因此，為了能“消除調整”，有效的想法是“最小公倍數系統”。

　　● 如果有五個要設置限制開關的地方，“事前就在各位置裝置五個限制開關”。

　　并分別接上獨立的電源開關，如果希望第二個位置的限制開關動作，就讓第二個開關通電而能動作，其他限制開關則不通電。

　　這么一來就可實現“一觸即切換限制開關”，同時完全不需要調整。也就是所謂“保留機構，只切換功能”的想法。

　　● 有一個作業是要在馬達的軸上鉆一個鎖螺絲的孔。共有8種軸長，因此需要根據其種類調整定位器，但每當移動定位器，就需要調整。

　　現在則使用了一個圓盤，裝置了8種厚度的定位器，只要配合軸長，將相對應的定位器轉過來，就完全不需要調整，而且可以“一觸定位”。如圖21（p80）

　　● 有一種切削照相機零件的自動機器。有五種決定刀具位置的“基準工裝夾具”，而且在裝置刀具之后，為了調整，需要高度的技術與好幾小時的時間。

　　其改善是在圓筒的外緣車上相當對于五種工裝夾具的溝槽。當產品變更時，只要旋轉圓筒型基準工裝夾具，并在所需的位置插上插銷，即可縮短更換工裝夾具的時間，只需幾分鐘而且完全不需要熟練的技術。

　　另有以下的案例：

　　● 為汽車制造螺旋狀彈簧的機器，需要處理6種不同的彈簧高度。因此需要旋轉螺桿來調整定位器的位置。調整之后，還要根據試做的結果再調整。

　　為此，將整個螺桿的螺牙車削掉，并在其底部準備了可分別嵌合的六個種類的定位工裝夾具，因此只要根據需求，放置特定的定位工裝夾具于定位器中，因此不需要調整即可設定所定的位置。

　　有許多機器都使用螺桿來調整位置，但“雖然機器所配備的裝置具有無級且可連續調整位置的功能，但我們只需要有限且階段的決定位置的功能”。

　　所以當我們需要將定位器從100mm移動到120mm時，我們并不需要慢慢地從100.1mm, 100.2mm, 100.3mm, ??101mm??102mm??，連續地移到120mm。只要“一下子就從100mm移到120mm就好了”。

　　而且，實際上我們所需要的只是極少、有限的階段數而已。

　　但為什么會變成這樣的情況呢？因為機器制造商并不知道各公司使用機器的狀況，因此他們才提供了具有“無限且可連續調整位置”功能的機器。

　　但在各個實際使用的工廠，則有適合自己工廠作業的最便利方法，而這些方法往往只需要“有限且階段的位置”因此你只需根據你自己工廠的實際需求改善機器就好了。

　　令人意外的是，在不理解這件事的情況下，囫圇吞下制造商所提供機器的功能，大都照本宣科地沿襲著非常困難的操作方法，對于這一點我們需要慎重地檢討。

　　總之，實際地試行快速換模SMED系統，我深切地感覺到：“也許機器制造商是有考慮到如何制造產品的功能，但他們是否幾乎完全沒有考慮‘如何簡單的更換模具的方法呢？”

　　所以我想到“實際使用機器的人‘應該根據自己工廠的實際情況，自己思考如何改善”。

　　到此為止，快速換模SMED系統的基本想法是一樣的，但是實際使用時，也會因各工廠的不同而采用許多不同的方法。

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　　快速換模SMED的效果

　　如果采用了“快速換模SMED系統”，可以期待以下的“三個效果”：

　　1. 因為縮短了更換模具的時間，所以可提升機械的稼働率（Operation ratio）。

　　2. 因為可以小批量生產，而可以大幅地降低成品庫存與在制品庫存。

　　3. 因為可以迅速地對應需求的波動，立即調適生產計劃，所以可對應車種與交期的變化。也因此可大幅地減少整車與在制品庫存。

　　雖然有上述的三個效果，但一般的工廠經常只看到眼前的“提升機械的稼働率”。

　　但是豐田生產方式則認為“必要量就是生產量”，因此生產比需求還多的數量，就被認為是“浪費”。因為以降低成本為優先，所以豐田生產方式認為“即使降低機械的稼働率也是正常的”。

　　豐田特別小心于“別改善了機械稼働率，卻招致了過量生產的浪費”，因此反而特別著重于2, 3項“減少成品與在制品庫存”的效果。

　　正是因為這樣，豐田生產方式在將1小時的換模時間改善到3分鐘之后，繼續進行“縮小批量，進行20次換模”。

　　隨之而來的還有其他效果。最近我訪問不同的工廠時，常聽到管理高層提到以下的插曲。

　　“做了‘快速換模SMED’系統之后，大幅地縮短了更換模具的時間，因此可以小批量生產，不只是大幅地減少了完成品與在制品庫存。

　　更有甚者最近如發生‘變更模具以外的問題’時，以往的話，在現場的人們總是態度消極地說‘那是不可能的’或是‘那很困難的！’

　　但因為當初被認為不可能的‘變更模具’都被改善后，現場就產生了‘我們來挑戰這個問題’的積極正面氣氛，這是最大的效果。”

　　因此“將以往認為不可能的事成為可能”的經驗，可以讓操作員更有信心，這不正是“快速換模SMED”系統的最重大效果嗎？

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