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　　“快速換模SMED”系統(tǒng)乃是思想革命

　　對(duì)豐田生產(chǎn)方式而言，如果說(shuō)“大幅度地縮短換模時(shí)間，正是它最核心的奧秘”，也絕非言過(guò)其實(shí)。

　　其理由是，如果你是以“接單生產(chǎn)”為方向，并希望零庫(kù)存的話(huà)，毫無(wú)疑問(wèn)的，將遇到需要解決“換模時(shí)間長(zhǎng)”這一無(wú)法繞過(guò)的難題。

　　我一直對(duì)“縮短換模時(shí)間”保持著高度的興趣，并逐次地改善。1970年，我訪(fǎng)問(wèn)豐田汽車(chē)時(shí)，聽(tīng)說(shuō)“當(dāng)時(shí)更換1000t沖壓機(jī)的模具需要4小時(shí)，但西德的大眾汽車(chē)公司只需要2小時(shí)”。

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

　　大約過(guò)了2-3個(gè)月，我再次訪(fǎng)問(wèn)豐田汽車(chē)時(shí)，我被告知“管理高層要求‘將那套1000t沖壓機(jī)的換模時(shí)間縮短到3分鐘’”，我想“真是個(gè)難題，要怎么辦呢？”

　　突然靈光乍現(xiàn)，想到“將‘內(nèi)部換?！某伞獠繐Q?！秃昧恕薄Ｓ谑?，逐步地浮現(xiàn)出實(shí)施“快速換模SMED系統(tǒng)”的想法。

　　接下來(lái)的幾個(gè)月，我們將換模時(shí)間扎扎實(shí)實(shí)地縮短到了3分鐘。

　　當(dāng)時(shí)，我雖然想著“將換模時(shí)間從4小時(shí)改善到1.5小時(shí)已經(jīng)非常了不起了，為何又提出‘3分鐘內(nèi)完成’這樣的嚴(yán)苛要求呢？”，

　　但是隨著我對(duì)“豐田生產(chǎn)方式”的研究日益加深，我深刻地感覺(jué)到，“為了要在零庫(kù)存的狀況下實(shí)現(xiàn)接單生產(chǎn)，必須實(shí)施小批量生產(chǎn)，為此，‘必須大幅地縮短換模時(shí)間’，這出自管理觀點(diǎn)的需求”。

　　同時(shí)我也領(lǐng)悟到：“豐田生產(chǎn)方式的核心奧秘之一，就是采用‘快速換模SMED系統(tǒng)’?！?/span>

　　但是解說(shuō)豐田生產(chǎn)方式的經(jīng)濟(jì)記者則認(rèn)為：“曾需要3小時(shí)的換模時(shí)間，在短短的時(shí)間內(nèi)，只要3分鐘就可完成’，這是否表示以往操作員是在浪費(fèi)時(shí)間呢？”

　　這樣的解釋是基于膚淺的認(rèn)識(shí)而導(dǎo)致的徹底的誤解，應(yīng)該說(shuō)：“之所以能夠縮短換模時(shí)間，絕非‘工作強(qiáng)度’的問(wèn)題，而是基于‘意識(shí)革命’的科學(xué)方法所實(shí)現(xiàn)的‘思想變革’。”

　　又有些人從“熟能生巧”的立場(chǎng)來(lái)解釋?zhuān)骸盀榱四軐⒏鼡Q模具的時(shí)間從3小時(shí)縮短到1/60的3分鐘，以公式求之，需要34萬(wàn)次的練習(xí)?！边@等于是30年的時(shí)間，這就是如果能通過(guò)練習(xí)來(lái)達(dá)成目標(biāo)所需要的時(shí)間。

　　除此之外還有這樣的補(bǔ)充：“當(dāng)然縮短換模時(shí)間的成果不只是靠練習(xí)，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(lái)的結(jié)果?！?/span>

　　但是在豐田汽車(chē)公司，只花了3個(gè)月的時(shí)間，就將換模時(shí)間從3小時(shí)縮短到3分鐘。

　　所以這不是熟能生巧的問(wèn)題，而是因?yàn)橛小翱茖W(xué)的‘快速換模SMED系統(tǒng)’支持的關(guān)系”。

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

　　同時(shí)，比較豐田汽車(chē)沖壓的換模時(shí)間與世界水平的話(huà)，表5顯示豐田汽車(chē)的沖壓機(jī)換模時(shí)間大幅的短于其他國(guó)家。

　　—2—

　　“快速換模SMED系統(tǒng)”的重點(diǎn)項(xiàng)目

　　在近10年實(shí)際試行“快速換模SMED系統(tǒng)”時(shí)，當(dāng)然必須思考之前曾說(shuō)明過(guò)的“為快速換模的‘8項(xiàng)基本技巧’”，這些基礎(chǔ)技法當(dāng)然很重要。但最重要的重點(diǎn)可濃縮成以下4點(diǎn)：

　?、?明確地區(qū)分“內(nèi)部換?！迸c“外部換模”；

　?、?極力地將“內(nèi)部換?！鞭D(zhuǎn)換成“外部換模”；

　　③ 改善功能性的鎖緊夾具，特別是要思考“無(wú)螺栓化”；

　?、?徹底地消除“調(diào)整”。

　　因?yàn)棰倥c②是非常淺顯的內(nèi)容，在此省略不予說(shuō)明，以下對(duì)③與④加以說(shuō)明：

　　—3—

　　改善功能性的鎖緊具

　　在螺栓上鎖上螺帽來(lái)鎖緊時(shí)，需執(zhí)行以下三個(gè)動(dòng)作。

　　① 試著將螺帽旋上螺栓，嵌合約一個(gè)螺牙；

　?、?再旋轉(zhuǎn)螺帽；

　?、?直到最后一個(gè)螺牙，鎖緊到所需的扭力。

　　在這些動(dòng)作中，最困難的是動(dòng)作1需要有以下的動(dòng)作。

　　● 對(duì)準(zhǔn)螺帽與螺栓的中心；

　　● 螺帽必須與螺栓成直角地裝上。

　　如果無(wú)法做到以上的程度，螺帽就絕對(duì)無(wú)法裝上螺栓，于是在這個(gè)時(shí)點(diǎn)上比較花時(shí)間。

　　因此會(huì)有如下的想法：“是否有不必將螺帽從螺栓上拆下來(lái)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(shí)，是否也只要放松最初的一個(gè)螺牙就可以了？”

　　這些簡(jiǎn)單的想法，出乎預(yù)料的，都未被充分的理解。

　　有一次我曾這樣的告訴現(xiàn)場(chǎng)的人：“在換模時(shí)，我只接受鎖緊或放松一個(gè)螺牙，如果多轉(zhuǎn)一牙，每一牙罰款10萬(wàn)日?qǐng)A?！?/span>

　　結(jié)果引發(fā)了以下諸多的改善：

　　● 有一加硫缸，周?chē)?2支螺栓，蓋子上的螺栓孔被改成“梨形”狀（如圖29-1），也同時(shí)使用了“U形墊片”。

　　只要放松一牙，取下U形墊片，將蓋子逆時(shí)鐘方向旋轉(zhuǎn)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(jié)果大幅地縮短了加硫缸的切換時(shí)間。

　　● S工業(yè)公司有馬達(dá)電樞繞線(xiàn)的工作。以往為了取下繞線(xiàn)完成的電樞，首先要整個(gè)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(xiàn)軸內(nèi)徑的螺帽，另外使用U型墊片來(lái)壓緊，要取下電樞軸時(shí)：

　?。?首先松開(kāi)一個(gè)螺牙的螺帽；

　?。?取下U型墊片；

　　＊ 穿過(guò)還鎖在螺栓上的螺帽，取出繞線(xiàn)完成的電樞軸。

　　于是切換下一個(gè)產(chǎn)品的時(shí)間減少到以往的1/10。

　　● 在美國(guó)的FM公司，以往需要花費(fèi)2小時(shí)來(lái)更換模具，結(jié)果改善成2分鐘。在這個(gè)案例中，我也向他們說(shuō)明“只接受松開(kāi)一牙就可更換模具，但若松開(kāi)超過(guò)一牙，每一牙就要罰款美金1000元”，于是開(kāi)發(fā)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(duì)于螺栓，螺帽也如法炮制。

　?。?鎖緊時(shí)，將螺帽有螺牙的部分套進(jìn)螺栓上沒(méi)有螺牙的部分，直到底部，再鎖緊一牙即可。

　　于是得以實(shí)現(xiàn)“一鎖就緊”。當(dāng)然這時(shí)的螺帽是比一般的螺帽要厚一些。

　　圖片

　　如果再深入一點(diǎn)，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(gè)”。但大多數(shù)的工程師都認(rèn)為“要固定東西，當(dāng)然是用螺栓”。

　　他們都認(rèn)為“螺牙萬(wàn)能”，而忘了要去思考用螺牙以外的方法來(lái)固定。諸如“凸輪、楔子等”，或者很多場(chǎng)合可使用更簡(jiǎn)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(guān)于受力的方向，它有三個(gè)方向：“X——右與左，Y——前與后，Z——上與下?！贝藭r(shí)，如果你思考“哪一個(gè)方向需要力量？”將可采用非常簡(jiǎn)單的固定方法。

　　● 以沖壓機(jī)的模具為例，模具本身的前后左右并沒(méi)有大的重量負(fù)荷，只需要簡(jiǎn)單的固定方法即可。但在垂直的方向：

　?。?下模，機(jī)床支撐著向下方的力量；

　?。?上模，只需要讓其本身的重量不會(huì)落下的固定即可；

　?。?最大的負(fù)荷來(lái)自于上下模接觸時(shí)的壓力。

　　如果我們這樣思考的話(huà)：

　?。?將上下模兩側(cè)的尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，使用L形的定位塊，讓其可定位于0.15mm的誤差范圍內(nèi)，只有前后的移動(dòng)是使用楔子來(lái)固定。

　　用這種方法，50t以下的沖壓機(jī)模具就可簡(jiǎn)單的以推進(jìn)或拉出方式來(lái)?yè)Q模，一般只要花15秒即可。當(dāng)然在此狀況下，必須先將模具高度標(biāo)準(zhǔn)化。

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

　　然而定位器的目的是“擋住產(chǎn)品并決定尺寸”，因此做了如下的改善：

　?。?將螺牙車(chē)掉，用圓筒(柱)來(lái)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(huì)移位

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

　　以這樣的方法完全地滿(mǎn)足了所需的功能，而更換模具的時(shí)間則可縮短到原來(lái)的1/10。

　　一般在思考如何鎖緊的改善時(shí)，都立刻地會(huì)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(rèn)知固定的功能”，則可以思考出許多便宜且簡(jiǎn)單的方法。

　　—4—

　　消除調(diào)整

　　為了縮短更換模具的時(shí)間，最重要的是不要調(diào)整。也就是要對(duì)“可以設(shè)置，但不要調(diào)整”的意義有正確的理解。

　　因?yàn)檫@兩者具有不同的特點(diǎn)，但一般都沒(méi)有被正確地理解。

　　● 設(shè)置——如果限制開(kāi)關(guān)已經(jīng)被事前安裝于下一個(gè)工作位置的話(huà)，只要一次就可準(zhǔn)確地定位，而不需要調(diào)整。

　　● 調(diào)整——移動(dòng)限制開(kāi)關(guān)之后，還需啟動(dòng)機(jī)械，再前后移動(dòng)、調(diào)整以確定限制開(kāi)關(guān)的正確位置。

　　令人吃驚的是，許多人竟然誤認(rèn)為“調(diào)整本就是更換模具作業(yè)的一部份”。

　　因此，為了能“消除調(diào)整”，有效的想法是“最小公倍數(shù)系統(tǒng)”。

　　● 如果有五個(gè)要設(shè)置限制開(kāi)關(guān)的地方，“事前就在各位置裝置五個(gè)限制開(kāi)關(guān)”。

　　并分別接上獨(dú)立的電源開(kāi)關(guān)，如果希望第二個(gè)位置的限制開(kāi)關(guān)動(dòng)作，就讓第二個(gè)開(kāi)關(guān)通電而能動(dòng)作，其他限制開(kāi)關(guān)則不通電。

　　這么一來(lái)就可實(shí)現(xiàn)“一觸即切換限制開(kāi)關(guān)”，同時(shí)完全不需要調(diào)整。也就是所謂“保留機(jī)構(gòu)，只切換功能”的想法。

　　● 有一個(gè)作業(yè)是要在馬達(dá)的軸上鉆一個(gè)鎖螺絲的孔。共有8種軸長(zhǎng)，因此需要根據(jù)其種類(lèi)調(diào)整定位器，但每當(dāng)移動(dòng)定位器，就需要調(diào)整。

　　現(xiàn)在則使用了一個(gè)圓盤(pán)，裝置了8種厚度的定位器，只要配合軸長(zhǎng)，將相對(duì)應(yīng)的定位器轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，就完全不需要調(diào)整，而且可以“一觸定位”。如圖21（p80）

　　● 有一種切削照相機(jī)零件的自動(dòng)機(jī)器。有五種決定刀具位置的“基準(zhǔn)工裝夾具”，而且在裝置刀具之后，為了調(diào)整，需要高度的技術(shù)與好幾小時(shí)的時(shí)間。

　　其改善是在圓筒的外緣車(chē)上相當(dāng)對(duì)于五種工裝夾具的溝槽。當(dāng)產(chǎn)品變更時(shí)，只要旋轉(zhuǎn)圓筒型基準(zhǔn)工裝夾具，并在所需的位置插上插銷(xiāo)，即可縮短更換工裝夾具的時(shí)間，只需幾分鐘而且完全不需要熟練的技術(shù)。

　　另有以下的案例：

　　● 為汽車(chē)制造螺旋狀彈簧的機(jī)器，需要處理6種不同的彈簧高度。因此需要旋轉(zhuǎn)螺桿來(lái)調(diào)整定位器的位置。調(diào)整之后，還要根據(jù)試做的結(jié)果再調(diào)整。

　　為此，將整個(gè)螺桿的螺牙車(chē)削掉，并在其底部準(zhǔn)備了可分別嵌合的六個(gè)種類(lèi)的定位工裝夾具，因此只要根據(jù)需求，放置特定的定位工裝夾具于定位器中，因此不需要調(diào)整即可設(shè)定所定的位置。

　　有許多機(jī)器都使用螺桿來(lái)調(diào)整位置，但“雖然機(jī)器所配備的裝置具有無(wú)級(jí)且可連續(xù)調(diào)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(dāng)我們需要將定位器從100mm移動(dòng)到120mm時(shí)，我們并不需要慢慢地從100.1mm, 100.2mm, 100.3mm, ??101mm??102mm??，連續(xù)地移到120mm。只要“一下子就從100mm移到120mm就好了”。

　　而且，實(shí)際上我們所需要的只是極少、有限的階段數(shù)而已。

　　但為什么會(huì)變成這樣的情況呢？因?yàn)闄C(jī)器制造商并不知道各公司使用機(jī)器的狀況，因此他們才提供了具有“無(wú)限且可連續(xù)調(diào)整位置”功能的機(jī)器。

　　但在各個(gè)實(shí)際使用的工廠(chǎng)，則有適合自己工廠(chǎng)作業(yè)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(jù)你自己工廠(chǎng)的實(shí)際需求改善機(jī)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(jī)器的功能，大都照本宣科地沿襲著非常困難的操作方法，對(duì)于這一點(diǎn)我們需要慎重地檢討。

　　總之，實(shí)際地試行快速換模SMED系統(tǒng)，我深切地感覺(jué)到：“也許機(jī)器制造商是有考慮到如何制造產(chǎn)品的功能，但他們是否幾乎完全沒(méi)有考慮‘如何簡(jiǎn)單的更換模具的方法呢？”

　　所以我想到“實(shí)際使用機(jī)器的人‘應(yīng)該根據(jù)自己工廠(chǎng)的實(shí)際情況，自己思考如何改善”。

　　到此為止，快速換模SMED系統(tǒng)的基本想法是一樣的，但是實(shí)際使用時(shí)，也會(huì)因各工廠(chǎng)的不同而采用許多不同的方法。

　　—5—

　　快速換模SMED的效果

　　如果采用了“快速換模SMED系統(tǒng)”，可以期待以下的“三個(gè)效果”：

　　1. 因?yàn)榭s短了更換模具的時(shí)間，所以可提升機(jī)械的稼働率（Operation ratio）。

　　2. 因?yàn)榭梢孕∨可a(chǎn)，而可以大幅地降低成品庫(kù)存與在制品庫(kù)存。

　　3. 因?yàn)榭梢匝杆俚貙?duì)應(yīng)需求的波動(dòng)，立即調(diào)適生產(chǎn)計(jì)劃，所以可對(duì)應(yīng)車(chē)種與交期的變化。也因此可大幅地減少整車(chē)與在制品庫(kù)存。

　　雖然有上述的三個(gè)效果，但一般的工廠(chǎng)經(jīng)常只看到眼前的“提升機(jī)械的稼働率”。

　　但是豐田生產(chǎn)方式則認(rèn)為“必要量就是生產(chǎn)量”，因此生產(chǎn)比需求還多的數(shù)量，就被認(rèn)為是“浪費(fèi)”。因?yàn)橐越档统杀緸閮?yōu)先，所以豐田生產(chǎn)方式認(rèn)為“即使降低機(jī)械的稼働率也是正常的”。

　　豐田特別小心于“別改善了機(jī)械稼働率，卻招致了過(guò)量生產(chǎn)的浪費(fèi)”，因此反而特別著重于2, 3項(xiàng)“減少成品與在制品庫(kù)存”的效果。

　　正是因?yàn)檫@樣，豐田生產(chǎn)方式在將1小時(shí)的換模時(shí)間改善到3分鐘之后，繼續(xù)進(jìn)行“縮小批量，進(jìn)行20次換?！薄?/span>

　　隨之而來(lái)的還有其他效果。最近我訪(fǎng)問(wèn)不同的工廠(chǎng)時(shí)，常聽(tīng)到管理高層提到以下的插曲。

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

　　更有甚者最近如發(fā)生‘變更模具以外的問(wèn)題’時(shí)，以往的話(huà)，在現(xiàn)場(chǎng)的人們總是態(tài)度消極地說(shuō)‘那是不可能的’或是‘那很困難的！’

　　但因?yàn)楫?dāng)初被認(rèn)為不可能的‘變更模具’都被改善后，現(xiàn)場(chǎng)就產(chǎn)生了‘我們來(lái)挑戰(zhàn)這個(gè)問(wèn)題’的積極正面氣氛，這是最大的效果?！?/span>

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

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