SMED: hoe ontwerp je machines met een hoge OEE

Single-Minute Exchange of Die (SMED) is een methode die door Shigeo Shingo is ontwikkeld om de tijd die nodig is voor het omstellen van machines en installaties in de productie aanzienlijk te verkorten. Een kortere omsteltijd vertaalt zich direct in een hogere beschikbaarheid van machines, wat een cruciaal onderdeel is van de productie-efficiëntie. In dit artikel bespreken we hoe u machines kunt ontwerpen met inachtneming van de principes van SMED.

Principes van Lean Manufacturing

Basis van Lean Manufacturing

Lean Manufacturing is een filosofie voor productiebeheer die erop gericht is de waarde voor de klant te maximaliseren en tegelijkertijd verspilling tot een minimum te beperken. Lean richt zich op continue procesverbetering en het elimineren van overbodige handelingen, wat leidt tot meer efficiëntie en lagere productiekosten.

Belangrijkste Lean-instrumenten

Binnen Lean Manufacturing worden veel instrumenten toegepast die helpen om de beoogde doelen te bereiken. Daartoe behoren onder meer:

• Kaizen: een methode voor continue verbetering waarbij alle medewerkers worden betrokken bij het verbeteren van de activiteiten binnen het bedrijf.
• 5S: een systeem voor werkplekorganisatie dat bestaat uit sorteren, systematiseren, schoonmaken, standaardiseren en zelfdiscipline.
• Just-In-Time (JIT): een productiesysteem waarbij materialen en componenten precies op het moment worden geleverd waarop ze nodig zijn, waardoor voorraden tot een minimum worden beperkt.
• SMED: een belangrijk onderdeel van Lean dat zich richt op het snel omstellen van machines, zodat flexibel kan worden gereageerd op veranderende productiebehoeften.

SMED – Single-Minute Exchange of Die

Definitie en principes van SMED

Single-Minute Exchange of Die (SMED) is een methode die door Shigeo Shingo is ingevoerd en bedoeld is om de omsteltijd van machines en productielijnen drastisch te verkorten. Het hoofddoel van SMED is om de omsteltijd terug te brengen tot een enkelcijferig aantal minuten (minder dan 10 minuten). Er zijn enkele kernprincipes van SMED:

1. Scheiding van interne en externe handelingen:
   • Interne handelingen zijn handelingen die alleen kunnen worden uitgevoerd wanneer de machine stilstaat.
   • Externe handelingen zijn handelingen die kunnen worden uitgevoerd terwijl de machine draait.
   • De eerste stap binnen SMED is het identificeren en omzetten van zoveel mogelijk interne handelingen naar externe handelingen.
2. Standaardisatie en vereenvoudiging van interne handelingen:
   • Het standaardiseren van gereedschappen en werkmethoden, zodat alle bewerkingen op dezelfde manier worden uitgevoerd.
   • Het vereenvoudigen en versnellen van handelingen die moeten worden uitgevoerd terwijl de machine stilstaat.
3. Implementatie van snelspansystemen:
   • Het toepassen van systemen die snelle bevestiging en demontage van gereedschappen en machineonderdelen mogelijk maken.
   • Het gebruik van snelontgrendelende elementen die de noodzaak van afstelling en kalibratie minimaliseren.
4. Training en betrokkenheid van medewerkers:
   • Het trainen van machineoperators en productieteams in nieuwe SMED-procedures en -technieken.
   • Het betrekken van medewerkers bij het verbeterproces en bij het zoeken naar verdere mogelijkheden om omsteltijden te verkorten.

Proces van SMED-implementatie

De invoering van SMED kan worden onderverdeeld in enkele belangrijke fasen:

1. Analyse van het huidige omstelproces:
   • Het nauwkeurig monitoren en documenteren van alle handelingen die met het omstellen samenhangen.
   • Het identificeren van interne en externe handelingen en van de tijdsduur ervan.
2. Omzetten van interne handelingen naar externe handelingen:
   • Het beoordelen van de mogelijkheden om interne handelingen extern uit te voeren.
   • Het invoeren van nieuwe procedures die het mogelijk maken om meer handelingen uit te voeren terwijl de machine draait.
3. Optimalisatie van interne handelingen:
   • Het standaardiseren en vereenvoudigen van interne procedures.
   • Het invoeren van snelspansystemen en gereedschappen.
4. Training en betrokkenheid van medewerkers:
   • Het verzorgen van trainingen voor operators en productieteams.
   • Het stimuleren van actieve deelname aan het verbeterproces.
5. Monitoring en continue verbetering:
   • Het regelmatig monitoren van resultaten en omsteltijden.
   • Het doorvoeren van suggesties van medewerkers en het zoeken naar verdere verbeteringen.

Voorbeelden van succesvolle SMED-implementatie in verschillende sectoren

De invoering van SMED heeft in veel productiesectoren aanzienlijke voordelen opgeleverd:

• Automobielindustrie:
  • In autofabrieken zoals Toyota heeft de toepassing van SMED geleid tot een aanzienlijke verkorting van omsteltijden, wat heeft bijgedragen aan meer flexibiliteit in de productie en een snellere introductie van nieuwe modellen op de markt.
• Voedingsmiddelenindustrie:
  • Bij bedrijven die voedingsmiddelen produceren, zoals Nestlé, heeft SMED geholpen om snel tussen verschillende producten op productielijnen te wisselen, waardoor de stilstandtijd afnam en de productie-efficiëntie toenam.
• Elektronica-industrie:
  • In fabrieken waar elektronische apparatuur wordt geproduceerd, maakte SMED het mogelijk om productielijnen sneller aan te passen aan verschillende productseries, wat heeft bijgedragen aan een sterkere concurrentiepositie in een dynamische markt.

Automatisering van de productie en SMED

De rol van automatisering binnen SMED

Automatisering speelt een sleutelrol bij het verkorten van omsteltijden, wat de kern vormt van SMED. Dankzij moderne technologieën en automatiseringsoplossingen kunnen veel processen worden versneld die voorheen handmatig werden uitgevoerd en veel werk en tijd vergden. Automatisering kan SMED op რამდენიმე belangrijke gebieden ondersteunen:

1. Snel opspannen en lossen van gereedschappen:
   • Automatische gereedschapspansystemen kunnen de tijd die nodig is voor gereedschapswissels aanzienlijk verkorten. Deze systemen maken handmatig aandraaien en afstellen overbodig, wat niet alleen de omsteltijd verkort, maar ook het risico op fouten vermindert.
2. Automatisch instellen van machineparameters:
   • De invoering van systemen die machineparameters automatisch instellen volgens de productie-eisen, maakt het mogelijk machines snel en nauwkeurig aan nieuwe taken aan te passen. Daardoor kan handmatig programmeren worden vermeden en worden instelfouten tot een minimum beperkt.
3. Robotica en automatisering van ondersteunende processen:
   • De inzet van robots voor repetitieve en tijdrovende taken, zoals het aanvoeren en afvoeren van materialen, kan het volledige omstelproces aanzienlijk versnellen.
4. Realtime monitoring en data-analyse:
   • SCADA-systemen (Supervisory Control and Data Acquisition) maken het mogelijk productieprocessen continu te monitoren en te analyseren. Daardoor kunnen knelpunten snel worden opgespoord en weggenomen en kunnen omstelprocessen worden geoptimaliseerd.

SCADA-systemen en hun invloed op SMED

SCADA-systemen spelen een belangrijke rol bij het monitoren en optimaliseren van omstelprocessen binnen SMED.

SCADA maakt het mogelijk om gegevens van machines en productieprocessen in realtime te verzamelen en te analyseren, wat van cruciaal belang is voor snel en doeltreffend omstellen.

1. Monitoring van omsteltijden:
   • SCADA maakt het mogelijk om omsteltijden nauwkeurig te volgen, zodat gebieden die optimalisatie vereisen kunnen worden geïdentificeerd. Met precieze gegevens kunnen beter onderbouwde beslissingen over verbeteringen worden genomen.
2. Analyse van oorzaken van stilstand:
   • SCADA-systemen kunnen de oorzaken van stilstand registreren en analyseren, waardoor problemen snel kunnen worden opgespoord en verholpen. Zo kan de stilstandtijd worden geminimaliseerd en de beschikbaarheid van machines worden verhoogd.
3. Integratie met ERP- en uitvoeringssystemen voor de productie:
   • De integratie van SCADA met ERP-systemen (Enterprise Resource Planning) en uitvoeringssystemen voor de productie maakt een integraal beheer van productieprocessen mogelijk. Daardoor kunnen omstellingen beter worden gepland en gecoördineerd, wat de productie-efficiëntie verhoogt.

POKA-YOKE – borging van kwaliteit

Definitie van POKA-YOKE

POKA-YOKE is een Japanse techniek voor foutpreventie, waarbij productieprocessen zo worden ontworpen dat fouten onmogelijk zijn of eenvoudig kunnen worden opgespoord en gecorrigeerd. Deze techniek wordt toegepast om defecten te elimineren en de productkwaliteit te verhogen.

Doel en principes van POKA-YOKE

1. Fouten voorkomen:
   • Het belangrijkste doel van POKA-YOKE is het elimineren van fouten al in de ontwerpfase van productieprocessen. Daardoor kunnen kostbare correcties en stilstand worden voorkomen.
2. Detectie en correctie van fouten:
   • In gevallen waarin fouten niet volledig kunnen worden geëlimineerd, zorgt POKA-YOKE ervoor dat ze snel worden gedetecteerd en gecorrigeerd voordat ze invloed hebben op het eindproduct.
3. Eenvoud en effectiviteit:
   • POKA-YOKE-oplossingen moeten eenvoudig en gemakkelijk te implementeren zijn, zodat medewerkers aan de productielijn ze effectief kunnen toepassen.

Voorbeelden van POKA-YOKE-toepassingen in de productie

• Automobielindustrie:
  • Bij de productie van auto’s worden verschillende POKA-YOKE-oplossingen toegepast, zoals sensoren en controlelampjes, die voorkomen dat onderdelen in de verkeerde volgorde of met een onjuiste kracht worden gemonteerd.
• Elektronica-industrie:
  • Bij de productie van elektronische componenten kan POKA-YOKE bestaan uit het gebruik van speciale connectoren en houders die correcte verbindingen waarborgen en het risico op montagefouten wegnemen.
• Voedingsmiddelenindustrie:
  • In fabrieken waar voedingsmiddelen worden geproduceerd, kan POKA-YOKE bestaan uit sensoren die vreemde voorwerpen in producten detecteren, zodat deze voldoen aan de kwaliteits- en veiligheidsnormen.

De invloed van POKA-YOKE op SMED

1. Vermindering van productiefouten:
   • Dankzij POKA-YOKE kunnen omstelprocessen zo worden ontworpen dat het risico op fouten tot een minimum wordt beperkt, wat resulteert in een hogere productkwaliteit en minder kans op stilstand.
2. Verhoging van de procesbetrouwbaarheid:
   • De toepassing van POKA-YOKE in omstelprocessen verhoogt de betrouwbaarheid en herhaalbaarheid van deze handelingen, wat essentieel is voor een effectieve invoering van SMED.

TPM (Total Productive Maintenance) en SMED

Wat is TPM?

Total Productive Maintenance (TPM) is een integrale benadering van technisch onderhoud waarbij alle medewerkers worden betrokken om de effectiviteit van apparatuur maximaal te benutten.

TPM omvat verschillende activiteiten, zoals preventief onderhoud, autonoom onderhoud door operators en continue verbetering van processen.

Pijlers van TPM

1. Autonoom onderhoud:
   • Operators zijn verantwoordelijk voor het dagelijkse onderhoud van machines, waaronder reinigen, smeren en kleine reparaties. Daardoor verkeren machines in betere staat en vallen ze minder vaak uit.
2. Preventief onderhoud:
   • Regelmatige inspecties en onderhoudswerkzaamheden voorkomen onverwachte storingen en verlengen de levensduur van machines.
3. Continue verbetering:
   • Voortdurend zoeken naar manieren om de efficiëntie en betrouwbaarheid van apparatuur te verbeteren door data te analyseren en innovatieve oplossingen in te voeren.

Hoe TPM de beschikbaarheid van machines beïnvloedt

TPM verbetert de beschikbaarheid van machines aanzienlijk, wat een van de belangrijkste indicatoren van OEE is. Regelmatig onderhoud en de betrokkenheid van operators bij onderhoudsprocessen beperken stilstand en storingen tot een minimum, waardoor een soepele en ononderbroken productie mogelijk is.

SMED als onderdeel van TPM

Single-Minute Exchange of Die (SMED) is een methode die gericht is op het drastisch verkorten van de omsteltijd van machines en productielijnen, geïntroduceerd door Shigeo Shingo. Het hoofddoel van SMED is om de omsteltijd terug te brengen tot een enkelcijferig aantal minuten (minder dan 10 minuten). Er zijn enkele kernprincipes van SMED:

1. Verkorting van omsteltijden:
   • Dankzij SMED wordt de tijd die nodig is voor omstellingen aanzienlijk verkort, wat de beschikbaarheid van machines verhoogt en een flexibelere productieplanning mogelijk maakt.
2. Grotere betrokkenheid van operators:
   • Operators die verantwoordelijk zijn voor autonoom onderhoud, worden ook betrokken bij omstelprocessen, waardoor zij machines beter leren begrijpen en procedures beter kunnen optimaliseren.

Kritieke prestatie-indicatoren (KPI) en SMED

Inleiding tot KPI

Kritieke prestatie-indicatoren (KPI) zijn hulpmiddelen waarmee de effectiviteit van productieprocessen kan worden gemeten en bewaakt. In de context van SMED zijn de belangrijkste KPI’s:

1. Omsteltijd:
   • De tijd die nodig is om een machine om te stellen en die rechtstreeks van invloed is op de beschikbaarheid en flexibiliteit van de productie.
2. MTBF (Mean Time Between Failures):
   • De gemiddelde tijd tussen storingen, die inzicht geeft in de betrouwbaarheid van machines en de effectiviteit van onderhoudsactiviteiten.
3. MTTR (Mean Time To Repair):
   • De gemiddelde tijd die nodig is om een machine te repareren, wat van invloed is op de duur van stilstand en de beschikbaarheid van machines.

KPI-monitoring in de context van SMED

Effectieve monitoring van KPI’s die samenhangen met omsteltijden is essentieel voor het optimaliseren van SMED-processen. Dit omvat:

1. Regelmatige gegevensverzameling:
   • Gegevens over omsteltijden, storingen en reparaties moeten regelmatig worden verzameld en geanalyseerd om verbeterpunten te identificeren.
2. Analyse en rapportage:
   • Door data te analyseren kunnen trends en patronen worden opgespoord die kunnen wijzen op potentiële problemen of mogelijkheden voor optimalisatie. Door KPI-resultaten regelmatig te rapporteren, kunnen weloverwogen beslissingen over verbeteringen worden genomen.
3. Inzet van IT-systemen:
   • IT-systemen, zoals ERP en systemen voor productie-uitvoering, kunnen het monitoren en analyseren van KPI’s ondersteunen door nauwkeurige en actuele gegevens over de prestaties van productieprocessen te leveren.

Inzet van IT-systemen bij het monitoren van KPI’s

• ERP-systemen:
  • ERP-systemen maken centraal beheer van productiegegevens mogelijk, wat zorgt voor betere planning en meer controle over omstelprocessen.
• Systemen voor productie-uitvoering:
  • Systemen voor productie-uitvoering maken continue bewaking van productieprocessen en een directe reactie op eventuele problemen mogelijk. Daardoor kunnen oorzaken van stilstand snel worden geïdentificeerd en weggenomen.

FAT- en SAT-tests en SMED

Definitie van FAT en SAT

Factory Acceptance Test (FAT) en Site Acceptance Test (SAT) zijn belangrijke tests die worden uitgevoerd vóór de ingebruikname van nieuwe machines of productielijnen.

1. FAT (Factory Acceptance Test):
   • Een test die in de fabriek van de fabrikant wordt uitgevoerd om te bevestigen dat de machine aan alle specificaties en eisen voldoet voordat deze naar de klant wordt verzonden.
2. SAT (Site Acceptance Test):
   • Een test die na installatie van de machine op locatie bij de klant wordt uitgevoerd om te bevestigen dat de machine correct werkt onder werkelijke productieomstandigheden.

Belang van FAT- en SAT-tests in de context van SMED

1. Bevestiging van de functionaliteit:
   • Met FAT- en SAT-tests kan worden geverifieerd of de machine aan alle eisen voldoet en in staat is om omstellingen uit te voeren volgens de SMED-principes.
2. Optimalisatie van instellingen:
   • Tijdens de tests kunnen de noodzakelijke kalibraties en aanpassingen worden uitgevoerd om optimale omsteltijden te bereiken.
3. Training van operators:
   • FAT- en SAT-tests bieden ook de gelegenheid om operators te trainen in het gebruik van nieuwe machines en SMED-procedures, wat zorgt voor een soepele invoering van nieuwe productieprocessen.

Samenvatting van de belangrijkste punten uit het artikel

Machineontwerp met inachtneming van de SMED-principes is essentieel om een hoge productie-efficiëntie te bereiken en omsteltijden te minimaliseren. In dit artikel hebben we besproken hoe SMED aansluit bij de principes van Lean Manufacturing, hoe automatisering van productieprocessen en SCADA-systemen SMED ondersteunen, en hoe POKA-YOKE, TPM en KPI kunnen bijdragen aan een effectieve implementatie van SMED. FAT- en SAT-tests spelen eveneens een belangrijke rol bij de verificatie en optimalisatie van omstelprocessen.

Toekomst en ontwikkeling van technologie in de context van SMED

Nieuwe technologieën, zoals geavanceerde automatiseringssystemen, kunstmatige intelligentie en het Internet of Things (IoT), zullen een steeds grotere rol spelen bij de verdere optimalisatie van SMED-processen. Bedrijven die een concurrentievoordeel willen behalen, moeten in deze technologieën investeren en hun productieprocessen voortdurend verbeteren volgens de SMED-principes.