SMED: kuidas projekteerida masinaid kõrge OEE saavutamiseks

Single-Minute Exchange of Die (SMED) on Shigeo Shingo välja töötatud meetod, mille eesmärk on oluliselt lühendada tootmises masinate ja seadmete ümberseadistamiseks kuluvat aega. Selle aja vähendamine suurendab otseselt masinate kättesaadavust, mis on tootmise tõhususe seisukohalt võtmetähtsusega. Artiklis käsitleme, kuidas masinaid projekteerida, arvestades SMED-i põhimõtteid.

Lean Manufacturingu põhimõtted

Lean Manufacturingu alused

Lean Manufacturing on tootmise juhtimise filosoofia, mille eesmärk on maksimeerida kliendile loodavat väärtust ja samal ajal minimeerida raiskamist. Lean keskendub protsesside pidevale täiustamisele ja mittevajalike tegevuste kõrvaldamisele, mis suurendab tõhusust ja vähendab tootmiskulusid.

Leani peamised tööriistad

Lean Manufacturingu raames kasutatakse paljusid tööriistu, mis aitavad seatud eesmärke saavutada. Nende hulka kuuluvad muu hulgas:

• Kaizen: pideva täiustamise meetod, mis kaasab kõik töötajad ettevõtte tegevuste parendamisse.
• 5S: töökoha korraldamise süsteem, mis põhineb sorteerimisel, süstematiseerimisel, puhastamisel, standardiseerimisel ja enesedistsipliinil.
• Just-In-Time (JIT): tootmissüsteem, mille puhul tarnitakse materjalid ja komponendid täpselt siis, kui neid vajatakse, mis minimeerib varusid.
• SMED: Leani oluline osa, mis keskendub masinate kiirele ümberseadistamisele ja võimaldab paindlikult reageerida muutuvatele tootmisvajadustele.

SMED – Single-Minute Exchange of Die

SMED-i määratlus ja põhimõtted

Single-Minute Exchange of Die (SMED) on Shigeo Shingo kasutusele võetud meetod, mille eesmärk on drastiliselt lühendada masinate ja tootmisliinide ümberseadistamise aega. SMED-i peamine eesmärk on viia ümberseadistusaeg ühekohalise minutite arvuni (alla 10 minuti). SMED-il on mitu peamist põhimõtet:

1. Sisemiste ja väliste tegevuste eristamine:
   • Sisemised tegevused on need, mida saab teha ainult siis, kui masin on seisatud.
   • Välised tegevused on need, mida saab teha masina töötamise ajal.
   • SMED-i esimene samm on tuvastada ja muuta võimalikult suur hulk sisemisi tegevusi välisteks.
2. Sisemiste tegevuste standardiseerimine ja lihtsustamine:
   • Tööriistade ja töömeetodite standardiseerimine, et kõik toimingud tehtaks ühtemoodi.
   • Nende tegevuste lihtsustamine ja kiirendamine, mida tuleb teha masina seiskamise ajal.
3. Kiirkinnitussüsteemide kasutuselevõtt:
   • Süsteemide kasutamine, mis võimaldavad tööriistu ja masinaelemente kiiresti kinnitada ning eemaldada.
   • Kiirvabastuselementide kasutamine, mis vähendavad reguleerimise ja kalibreerimise vajadust miinimumini.
4. Koolituste läbiviimine ja töötajate kaasamine:
   • Masinaoperaatorite ja tootmismeeskondade koolitamine uute SMED-i protseduuride ja tehnikate alal.
   • Töötajate kaasamine täiustamisprotsessi ja täiendavate võimaluste otsimisse, et ümberseadistusaega veelgi lühendada.

SMED-i rakendamise protsess

SMED-i rakendamise võib jagada mitmeks peamiseks etapiks:

1. Praeguse ümberseadistusprotsessi analüüs:
   • Kõigi ümberseadistamisega seotud tegevuste täpne jälgimine ja dokumenteerimine.
   • Sisemiste ja väliste tegevuste ning nende kestuse tuvastamine.
2. Sisemiste tegevuste muutmine välisteks:
   • Võimaluste hindamine, kuidas viia sisemised tegevused üle välisteks.
   • Uute protseduuride rakendamine, mis võimaldavad teha rohkem tegevusi masina töötamise ajal.
3. Sisemiste tegevuste optimeerimine:
   • Sisemiste protseduuride standardiseerimine ja lihtsustamine.
   • Kiirkinnitussüsteemide ja tööriistade kasutuselevõtt.
4. Töötajate koolitamine ja kaasamine:
   • Koolituste korraldamine operaatoritele ja tootmismeeskondadele.
   • Aktiivse osalemise julgustamine täiustamisprotsessis.
5. Jälgimine ja pidev täiustamine:
   • Tulemuste ja ümberseadistusaegade regulaarne jälgimine.
   • Töötajate ettepanekute rakendamine ja täiendavate parendusvõimaluste otsimine.

Näited SMED-i eduka rakendamise kohta eri tööstusharudes

SMED-i rakendamine on toonud märkimisväärset kasu paljudes tootmisharudes:

• Autotööstus:
  • Autotehastes, näiteks Toyotas, on SMED-i kasutamine võimaldanud oluliselt vähendada ümberseadistusaegu, mis on suurendanud tootmise paindlikkust ja kiirendanud uute mudelite turule toomist.
• Toiduainetööstus:
  • Toidutootmisettevõtetes, näiteks Nestlé, on SMED aidanud kiiresti liikuda ühelt tootelt teisele tootmisliinidel, mis on vähendanud seisakuaega ja suurendanud tootmise tõhusust.
• Elektroonikatööstus:
  • Elektroonikaseadmeid tootvates tehastes on SMED võimaldanud tootmisliine kiiremini kohandada erinevatele tooteseeriatele, mis on aidanud suurendada konkurentsivõimet kiiresti muutuval turul.

Tootmise automatiseerimine ja SMED

Automatiseerimise roll SMED-is

Automatiseerimisel on ümberseadistusaegade vähendamisel võtmeroll, mis on SMED-i keskne eesmärk. Tänu nüüdisaegsetele tehnoloogiatele ja automatiseerimislahendustele on võimalik kiirendada paljusid protsesse, mida varem tehti käsitsi ning mis nõudsid märkimisväärselt tööjõudu ja aega. Automatiseerimine võib SMED-i toetada mitmes olulises valdkonnas:

1. Tööriistade kiire kinnitamine ja vabastamine:
   • Automaatsed tööriistade kinnitussüsteemid võivad märkimisväärselt lühendada nende vahetamiseks kuluvat aega. Need süsteemid kaotavad vajaduse käsitsi pingutamise ja reguleerimise järele, mis mitte ainult ei lühenda ümberseadistusaega, vaid vähendab ka vigade riski.
2. Masinaparameetrite automaatne seadistamine:
   • Süsteemide kasutuselevõtt, mis seadistavad masinaparameetrid automaatselt vastavalt tootmisnõuetele, võimaldab masinaid kiiresti ja täpselt uute ülesannete jaoks kohandada. Nii saab vältida käsitsi programmeerimist ja minimeerida seadistusvigu.
3. Robootika ja abiprotsesside automatiseerimine:
   • Robotite kasutamine korduvate ja aeganõudvate ülesannete täitmiseks, näiteks materjalide etteandmiseks ja vastuvõtmiseks, võib kogu ümberseadistusprotsessi märkimisväärselt kiirendada.
4. Andmete jälgimine ja analüüs reaalajas:
   • SCADA süsteemid (Supervisory Control and Data Acquisition) võimaldavad tootmisprotsesse jooksvalt jälgida ja analüüsida. Tänu sellele saab kiiresti tuvastada ja kõrvaldada kitsaskohti ning optimeerida ümberseadistusprotsesse.

SCADA süsteemid ja nende mõju SMED-ile

SCADA süsteemidel on oluline roll ümberseadistusprotsesside jälgimisel ja optimeerimisel SMED-i raames.

SCADA võimaldab koguda ja analüüsida masinatest ning tootmisprotsessidest pärinevaid andmeid reaalajas, mis on kiire ja tõhusa ümberseadistamise jaoks määrava tähtsusega.

1. Ümberseadistusaegade jälgimine:
   • SCADA võimaldab ümberseadistusaegu täpselt jälgida, mis aitab tuvastada optimeerimist vajavaid valdkondi. Täpsete andmete põhjal saab teha teadlikumaid otsuseid parenduste kohta.
2. Seisakute põhjuste analüüs:
   • SCADA süsteemid suudavad registreerida ja analüüsida seisakute põhjuseid, mis võimaldab probleemid kiiresti tuvastada ja kõrvaldada. Tänu sellele saab minimeerida seisakuaega ja suurendada masinate saadavust.
3. Integratsioon ERP- ja tootmise täitmise süsteemidega:
   • SCADA integreerimine ERP-süsteemide (Enterprise Resource Planning) ja tootmise täitmise süsteemidega võimaldab tootmisprotsesse terviklikult juhtida. Tänu sellele saab ümberseadistusi paremini planeerida ja koordineerida, mis suurendab tootmise tõhusust.

POKA-YOKE – kvaliteedi tagamine

POKA-YOKE määratlus

POKA-YOKE on Jaapani veatõkestamise tehnika, mis seisneb tootmisprotsesside kavandamises selliselt, et vigu ei oleks võimalik teha või et need oleksid hõlpsasti avastatavad ja parandatavad. Seda tehnikat kasutatakse defektide kõrvaldamiseks ja toodete kvaliteedi tõstmiseks.

POKA-YOKE eesmärk ja põhimõtted

1. Vigade ennetamine:
   • POKA-YOKE peamine eesmärk on kõrvaldada vead juba tootmisprotsesside kavandamise etapis. Nii saab vältida kulukaid parandusi ja seisakuid.
2. Vigade tuvastamine ja parandamine:
   • Juhtudel, kui vigu ei ole võimalik täielikult kõrvaldada, tagab POKA-YOKE nende kiire avastamise ja parandamise enne, kui need mõjutavad lõpptoodet.
3. Lihtsus ja tõhusus:
   • POKA-YOKE lahendused peaksid olema lihtsad ja hõlpsasti rakendatavad, et tootmisliini töötajad saaksid neid tõhusalt kasutada.

POKA-YOKE rakendamise näited tootmises

• Autotööstus:
  • Autode tootmises kasutatakse mitmesuguseid POKA-YOKE lahendusi, näiteks andureid ja märgutulesid, mis takistavad detailide paigaldamist vales järjekorras või vale jõuga.
• Elektroonikatööstus:
  • Elektroonikakomponentide tootmises võib POKA-YOKE hõlmata spetsiaalsete pistikute ja hoidikute kasutamist, mis tagavad õiged ühendused ja välistavad montaaživead.
• Toiduainetööstus:
  • Toidutootmisettevõtetes võib POKA-YOKE hõlmata andurite kasutamist, mis tuvastavad toodetes võõrkehi, tagades vastavuse kvaliteedi- ja ohutusnõuetele.

POKA-YOKE mõju SMED-ile

1. Tootmisvigade vähendamine:
   • Tänu POKA-YOKE-le saab ümberseadistusprotsesse kavandada nii, et vigade oht oleks minimaalne, mis parandab toodete kvaliteeti ja vähendab seisakute riski.
2. Protsesside töökindluse suurendamine:
   • POKA-YOKE kasutamine ümberseadistusprotsessides suurendab nende toimingute töökindlust ja korratavust, mis on SMED-i tõhusa rakendamise seisukohalt võtmetähtsusega.

TPM (Total Productive Maintenance) ja SMED

Mis on TPM?

Total Productive Maintenance (TPM) on terviklik lähenemine hooldusele, mis kaasab kõiki töötajaid, et maksimeerida seadmete tõhusust.

TPM hõlmab mitmesuguseid tegevusi, nagu ennetav hooldus, operaatorite autonoomne hooldus ning protsesside pidev täiustamine.

TPM-i sambad

1. Autonoomne hooldus:
   • Operaatorid vastutavad masinate igapäevase hoolduse eest, mis hõlmab puhastamist, määrimist ja väiksemaid remonditöid. Tänu sellele on masinad paremas seisukorras ja lähevad harvem rikki.
2. Ennetav hooldus:
   • Regulaarsed ülevaatused ja hooldustööd aitavad vältida ootamatuid rikkeid ning pikendavad masinate kasutusiga.
3. Pidev täiustamine:
   • Pidev võimaluste otsimine seadmete tõhususe ja töökindluse parandamiseks andmeanalüüsi ja uuenduslike lahenduste rakendamise kaudu.

Kuidas TPM mõjutab masinate kättesaadavust

TPM parandab märkimisväärselt masinate kättesaadavust, mis on üks peamisi OEE näitajaid. Regulaarne hooldus ja operaatorite kaasamine hooldustegevustesse vähendavad seisakuid ja rikkeid, võimaldades sujuvat ja katkematut tootmist.

SMED kui TPM-i osa

Single-Minute Exchange of Die (SMED) on Shigeo Shingo loodud meetod, mille eesmärk on oluliselt lühendada masinate ja tootmisliinide ümberseadistusaega. SMED-i peamine eesmärk on viia ümberseadistusaeg ühekohalise minutite arvuni (alla 10 minuti). SMED-il on mitu põhiprintsiipi:

1. Ümberseadistusaegade vähendamine:
   • Tänu SMED-ile lüheneb ümberseadistusteks vajalik aeg märkimisväärselt, mis suurendab masinate kättesaadavust ja võimaldab tootmist paindlikumalt planeerida.
2. Operaatorite suurem kaasatus:
   • Operaatorid, kes vastutavad autonoomse hoolduse eest, osalevad ka ümberseadistusprotsessides, mis aitab masinaid paremini mõista ja protseduure optimeerida.

Peamised tulemusnäitajad (KPI) ja SMED

Sissejuhatus KPI-desse

Peamised tulemusnäitajad (KPI) on tööriistad, mis võimaldavad mõõta ja jälgida tootmisprotsesside tõhusust. SMED-i kontekstis on kõige olulisemad KPI-d järgmised:

1. Ümberseadistusaeg:
   • Aeg, mis kulub masina ümberseadistuse tegemiseks ja mis mõjutab otseselt tootmise kättesaadavust ning paindlikkust.
2. MTBF (Mean Time Between Failures):
   • Keskmine aeg rikete vahel, mis näitab masinate töökindlust ja hooldustegevuste tõhusust.
3. MTTR (Mean Time To Repair):
   • Keskmine aeg, mis kulub masina parandamiseks ja mis mõjutab seisakute kestust ning masinate kättesaadavust.

KPI-de jälgimine SMED-i kontekstis

Ümberseadistusaegadega seotud KPI-de tõhus jälgimine on SMED-protsesside optimeerimisel võtmetähtsusega. See hõlmab järgmist:

1. Andmete regulaarne kogumine:
   • Ümberseadistusaegade, rikete ja remondiaegade andmeid tuleks regulaarselt koguda ja analüüsida, et tuvastada parandamist vajavad valdkonnad.
2. Analüüs ja aruandlus:
   • Andmete analüüs võimaldab tuvastada trende ja mustreid, mis võivad viidata võimalikele probleemidele või optimeerimisvõimalustele. KPI tulemuste regulaarne raporteerimine aitab teha teadlikke otsuseid parenduste kohta.
3. IT-süsteemide kasutamine:
   • IT-süsteemid, nagu ERP ja lõplike elementide meetodil põhinevad tootmise juhtimissüsteemid, võivad toetada KPI-de jälgimist ja analüüsi, pakkudes täpseid ja ajakohaseid andmeid tootmisprotsesside tulemuslikkuse kohta.

IT-süsteemide kasutamine KPI-de jälgimisel

• ERP-süsteemid:
  • ERP-süsteemid võimaldavad tootmisandmeid tsentraalselt hallata, mis omakorda toetab paremat planeerimist ja tõhusamat kontrolli ümberseadistusprotsesside üle.
• Tootmise täitmissüsteemid:
  • Tootmise täitmissüsteemid võimaldavad tootmisprotsesse jooksvalt jälgida ja võimalikele probleemidele kohe reageerida. Tänu sellele saab seisakute põhjused kiiresti tuvastada ja kõrvaldada.

FAT- ja SAT-testid ning SMED

FAT-i ja SAT-i määratlus

Factory Acceptance Test (FAT) ja Site Acceptance Test (SAT) on olulised testid, mis tehakse enne uute masinate või tootmisliinide kasutuselevõttu.

1. FAT (Factory Acceptance Test):
   • Tootja tehases läbiviidav test, mille eesmärk on kinnitada, et masin vastab enne kliendile saatmist kõigile spetsifikatsioonidele ja nõuetele.
2. SAT (Site Acceptance Test):
   • Test, mis tehakse kliendi juures pärast masina paigaldamist, et kinnitada masina korrektset toimimist tegelikes tootmistingimustes.

FAT- ja SAT-testide tähtsus SMED-i kontekstis

1. Funktsionaalsuse kinnitamine:
   • FAT- ja SAT-testid võimaldavad kontrollida, kas masin vastab kõigile nõuetele ja suudab teha ümberseadistusi kooskõlas SMED-i põhimõtetega.
2. Seadistuste optimeerimine:
   • Testide käigus on võimalik teha vajalikud kalibreerimised ja kohandused, mis aitavad saavutada ümberseadistuste optimaalse aja.
3. Operaatorite koolitamine:
   • FAT- ja SAT-testid on ühtlasi hea võimalus koolitada operaatoreid uute masinate kasutamise ja SMED-protseduuride alal, mis tagab uute tootmisprotsesside sujuva juurutamise.

Artikli põhipunktide kokkuvõte

Masinate projekteerimine ja ehitamine, arvestades SMED-i põhimõtteid, on määrava tähtsusega suure tootmistõhususe saavutamisel ja ümberseadistusaegade minimeerimisel. Artiklis käsitlesime, kuidas SMED haakub Lean Manufacturingu põhimõtetega, kuidas tootmisprotsesside automatiseerimine ja SCADA-süsteemid toetavad SMED-i ning kuidas POKA-YOKE, TPM ja KPI võivad aidata kaasa SMED-i tõhusale rakendamisele. FAT- ja SAT-testid mängivad samuti olulist rolli ümberseadistusprotsesside kontrollimisel ja optimeerimisel.

Tehnoloogia tulevik ja areng SMED-i kontekstis

Uued tehnoloogiad, nagu täiustatud automatiseerimissüsteemid, tehisintellekt ja asjade internet (IoT), hakkavad SMED-protsesside edasisel optimeerimisel mängima üha suuremat rolli. Ettevõtted, kes soovivad saavutada konkurentsieelist, peaksid nendesse tehnoloogiatesse investeerima ja oma tootmisprotsesse SMED-i põhimõtete järgi pidevalt täiustama.