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Memorias del Congreso Científico Tecnológico de las carreras de
Ingeniería Mecánica Eléctrica, Industrial y Telecomunicaciones, sistemas y electrónica
AÑO 2. No. 2. ISSN-2448-7236. SEPTIEMBRE 2017 – AGOSTO 2018. IP-06, pág.: 1 a la 7.
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SMED, un método práctico
Sánchez Baños Oscar, Cruz Osnaya Alberto* RESUMEN El sistema de producción Toyota (TPS) nace en Japón, con tres
premisas importantes, menor costo, mayor calidad y menor tiempo
de entrega. Uno de sus creadores el Dr, Shigeo Shingo además de
buscar el flujo continuo de producción, el Poka yake para
minimizar los errores de ensamble e incrementar la calidad,
también se dio a la tarea de eliminar las mudas en el cambio de
herramentales, desde 1950 hasta 1969 desarrolló e implementó la
técnica del cambio rápido de herramentales, mejor conocida por
sus siglas en inglés como SMED (Single Minute of Exchange of
Die).
El cambio de un número de parte a otro en una máquina o serie de
máquinas en el área de producción siempre tiene sus
contratiempos, para minimizarlos se utiliza el SMED, significa que
el tiempo empleado en la preparación es menor a diez minutos.
Actualmente, en muchos casos, este tiempo se ha reducido a menos
de un minuto OTED (One Touch Exchange of Die), con esto se
podría minimizar el tamaño de los lotes y por consiguiente reducir
los stocks para trabajar en series muy cortas de productos.
Si el cambio de un lote a otro toma mucho tiempo, la pérdida de
producción debido al cambio de las herramientas incrementa su
costo en sí. La esencia de esta filosofía consiste en eliminar el
concepto de lote económico de fabricación, reduciendo al mínimo
el tiempo de preparación de máquinas (set-up). Actualmente las
empresas requieren incrementar su flexibilidad y al mismo tiempo
disminuir sus niveles de inventarios. Esta herramienta se refiere a
que máximo en un digito de tiempo se debe de realizar el cambio
de cualquier herramienta en cualquier máquina, por lo que no se
deben de rebasar los diez minutos en cada set-up, “lo que hace
posible responder rápidamente a las fluctuaciones de la demanda y
crea las condiciones necesarias para las reducciones de los plazos
de fabricación. Ha llegado el tiempo de despedirse de los mitos
añejos de la producción anticipada y en grandes lotes. La
producción flexible solamente es accesible a través del SMED":
Shigeo Shingo[1].
Sin embargo, este sistema contiene tres elementos esenciales que
hacen posible lo imposible:
• Un método de pensamiento básico sobre la producción
* Universidad Nacional Autónoma de México, Facultad de Estudios
Superiores Cuautitlán, Departamento de Ingeniería, [email protected]
Profesore de Asignatura Definitivo “A”. Universidad Nacional Autónoma
de México, Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán, Departamento de Ingeniería, [email protected]. Profesores de Asignatura “A”
• Un sistema realista
• Un método práctico
Una completa comprensión de las tres facetas del SMED harán
posible aplicarlo con fructíferos resultados, en cualquier
instalación industrial.
Para entenderlo mejor se debe considerar el cambio de moldes,
dados, partes, fixture, midiendo el tiempo empleado entre la última
pieza de producción y la primera pieza buena producida del
siguiente número de parte, para tener un punto de referencia y
considerarlo como medible a reducir.
Palabras claves: máximo tiempo para producir.
ABSTRACT
SMED, a practical method
The Toyota production system (TPS) was born in Japan, with three
important premises, lower cost, higher quality and shorter delivery
time. One of its creators Dr Shigeo Shingo in addition to seeking
the continuous flow of production, Poka yake to minimize
assembly errors and increase quality, also took the task of
eliminating changes in tooling change since 1950 up to 1969
development and implementation of the toolkit rapid change
technique, better known by its acronym in English as SMED
(Single Minute of Exchange of Die.
The change of a number from one part to another in a machine or
series of machines in the production area always has its setbacks,
to minimize them the SMED is used, it means that the time used in
the preparation is less than ten minutes. Currently, in many cases,
this time has been reduced to less than a minute OTED (One
Touch Exchange of Die), this could minimize the size of lots and
therefore reduce stocks to work in very short series of products.
If the change from one lot to another takes a lot of time, the loss of
production due to the change of tools increases its cost per se. The
essence of this philosophy is to eliminate the concept of economic
lot of manufacture, minimizing the time of preparation of machines
(set-up). Companies nowadays need to increase their flexibility
and at the same time decrease their inventory levels. This tool
refers to how maximum in one digit of time must be made to
change any tool on any machine, so do not exceed ten minutes in
each set-up, "which makes it possible to respond quickly to
Fluctuations in demand and creates the necessary conditions for
reductions in manufacturing lead times. The time has come to say
Memorias del Congreso Científico Tecnológico de las carreras de
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goodbye to the old myths of anticipated production and large
batches. Flexible production is only accessible through SMED ":
Shigeo Shingo.
However, this system contains three essential elements that make
possible the impossible:
• A basic thinking about production
• A realistic system
• A practical method
A complete understanding of the three facets of SMED will make
it possible to apply it with fruitful results, in any industrial
installation.
In order to understand it better, it is necessary to consider the
change of molds, dice, parts, fixture, measuring the time spent
between the last piece of production and the first good piece
produced of the next part number, to have a reference point and to
consider it as measurable to reduce.
Key words: maximum time to produce. INTRODUCCIÓN La competitividad del mercado actual obliga a tener sistemas
flexibles, que permitan una adaptación a los cambios constantes y
una rápida adaptabilidad a las variaciones en la demanda, para
conseguir esto hace necesario aplicar el sistema SMED, que es una
herramienta muy útil. En las empresas japonesas, la reducción de
tiempo de preparación lo promueven los propios operarios,
reunidos en pequeños grupos de trabajo. [2]
La aplicación de esta técnica exige la consideración de tres ideas
fundamentales:
• Siempre es posible reducir los tiempos de cambio de
herramientas hasta casi eliminarlos completamente.
• No es solo un problema técnico, sino también de organización.
• Solo con la aplicación de un método riguroso se obtienen los
máximos resultados a menor costo.
La técnica para reducir el tiempo del set up1 y eliminar el
desperdicio de sobreproducción, su creador mencionó que puede
ser realizado en un digito de minuto y los pasos básicos son:
1.- Medir el tiempo actual del set-up
2.- Identificar los elementos internos2 y externos3 (conocer los
tiempos individuales de cada uno de los elementos)
3.- Convertir la mayor cantidad de elementos internos en externos
1 Dentro del cambio de herramientas se deben considerar los ajustes y la
puesta a punto de la máquina para producción. 2 Elemento interno: actividad que puede ser realizada únicamente cuando la
máquina esta parada. 3 Elemento externo: actividad que puede ser realizada cuando la máquina está funcionando.
4.- Reducir el tiempo de los elementos internos
5.- Reducir el tiempo de los elementos externos
6.- Estandarizar el nuevo procedimiento [3]
ANTECEDENTES
Los retrasos de producción son causados por la gran cantidad de
tiempo que tarda el cambio de herramientas, lo cual incrementa el
tamaño del lote de producción. El lote económico es calculado por
la relación del tiempo de producción actual y el intervalo de
cambio; considerando el lapso que se tarda en parar la producción
de un producto y empezar la producción de otro artículo. En la
tabla 1 se muestran los tiempos de cambios de cuatro horas para
diferentes tamaños de lotes, y se observa que a menor número de
piezas a fabricar, el tiempo de operación es mayor, por lo tanto su
costo se incrementa y no cumple con las premisas del sistema
Toyota, pero si aumentamos la producción a 1000 vemos un ahorro
del 64%, y si aumentamos la producción a 10000, el ahorro será
del 70%, entre la producción de 1000 y 10000 solo ahorramos el
17% del tiempo.
Tabla 1. Tiempos de operación antes del SMED
La producción de pequeños lotes tiene la desventaja de que tan
pronto como una operación comienza a desarrollarse y estabilizar
su velocidad, la producción tiene que pasar al siguiente lote. En la
tabla 2, consideremos el tiempo de cambio de 10 minutos sin
importar el tamaño del lote, y vemos que diferencia entre el lote
pequeño (100) y el lote grande (10000) es apenas de un 9%, por lo
que ahora podemos producir cualquier tamaño de lote y el tiempo
de producción disponible ha aumentado en 230 minutos. [Ídem 1]
Tabla 1. Tiempos de operación después del SMED
Para reducir el tamaño del lote y mejorar el flujo continuo a través
del sistema, es necesario cambiar el herramental de producción
para una pieza con mayor frecuencia, incurriendo en costos de
operación adicionales. El SMED puede reducir drásticamente el
tiempo y el costo de operación.
Las pérdidas del ciclo ocurren generalmente cuando el equipo no
es operacional, las causas se identifican fácilmente mediante una
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comparación simple de actividades de valor añadido y sin valor
añadido, tendiendo a ser significativas, pero la frecuencia de
ocurrencia es menor. Una de las pérdidas significativas es
conocida como "cambio rápido", este método se puede aplicar en
cualquier momento para que el equipo "cambie" de un producto a
otro. [4]
Son ejemplos de cambio de lote:
• El cambio de la matriz de una prensa, con la que se va a realizar
el estampado de distintas piezas.
• La limpieza de una línea de fabricación de pintura, cuando se va
a cambiar el color a producir y se desea evitar cualquier tipo de
contaminación.
• La modificación en la configuración de una línea de envasado,
que va a cambiar el tamaño del envase con el que se debe
embotellar.
Aunque existen un gran número de técnicas destinadas al
incremento o mejora de la productividad, la reducción en los
tiempos de preparación merece especial consideración y es
importante por tres motivos:
1. Cuando el tiempo de cambio es alto, los lotes de producción son
grandes, por tanto, la inversión en inventario es elevada. Cuando el
tiempo de cambio es insignificante se puede producir diariamente
la cantidad necesaria, eliminando casi totalmente la necesidad de
invertir en inventarios.
2. Los métodos rápidos y simples de cambio eliminan la
posibilidad de errores en los ajustes de herramientas. Los nuevos
métodos de cambio reducen sustancialmente los defectos y
suprimen la necesidad de inspecciones.
3. Con cambios rápidos se puede aumentar la capacidad de la
máquina. Si las máquinas funcionan siete días a la semana, 24
horas al día, una opción para tener más capacidad, sin comprar
máquinas nuevas, es reducir su tiempo de cambio y preparación.
Los cambios de set-up son realizados para aumentar la flexibilidad
de los artículos a producir, reducir los inventarios en proceso y
poder procesar lotes pequeños de acuerdo al tamaño del pitch, en la
tabla 3 se muestran los tiempos ahorrados en el cambio de
herramientas.
Tabla 3. Tiempo ahorrado con el SMED
En los sistemas tradicionales de fabricación, las operaciones de
cambio de útiles eficientes requieren dos cosas:
Conocimiento relativo a la estructura y función de la maquinaria y
equipo, así como una familiaridad completa con las herramientas,
cuchillas, troqueles, plantillas, etc.
Destreza en montar y desmontar estos elementos, y también en
medir, centrar, ajustar y calibrar después de las operaciones de
ensayo.
DESARROLLO Hasta aquí la teoría es simple y muy entendible, utilizo los pasos
del set-up y los resultados son buenos, la dificultad real estriba en
quitar y poner los herramentales, primera tarea aflojar y apretar
tornillos, algo normal en un sistema mecánico, pero ¿es necesario
aflojar todo el tornillo?, la respuesta obvia es no, entonces, ¿qué
debemos implementar para mejora la tarea? los tronillos casi
siempre viene acompañados de rondanas y turcas, en la tabla 4 se
muestra algunas de las técnicas propuestas por el Dr. Shingo.
Tabla 4. Algunas de las técnicas propuestas por Shigeo Shingo
Como primer paso seleccionaremos el equipo que participará,
después los capacitaremos, enseñándoles las técnicas y pasos para
la aplicación del SMED, es muy importante no perder de vista que
esta es una herramienta del TPS, por lo que es necesario anidar las
herramientas necesarias para lograr una aplicación exitosa, las
herramientas adicionales son: 5S´s, kaizen, trabajo estandarizado,
operadores multihabilidades, Poka yoke, TPM, las 7 mudas, entre
otras.
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La primer tarea que tiene que desarrollar el equipo es quitar dos
turcas y dos rondanas de un tornillo de tres pulgadas, en la figura 1
se muestran los integrantes y la tarea que realizaran.
Figura 1. Los integrantes y su tarea
En la figura 2 se muestra el desarrollo de la terea por uno de sus
integrantes y los tiempos mínimo y máximo, la diferencia entre
ellos es casi de cinco veces el tiempo empleado.
Figura 2. Desarrollo de la terea y sus tiempos
Ahora repetiremos la misma tarea pero aplicando la técnica de
rondana en “C”, como se muestra en la figura 3 y estandarizando la
herramienta
Figura 3. Aplicando la técnica de rondana en “C”
Los resultados obtenidos en esta tarea fue de solo 7.6 segundos
como se muestra en la figura 4.
Figura 4. Tarea realizada en 7.6 segundos
Con este simple ejercicio observamos una disminución importante
en la tarea de quitar un par de rondanas de un tornillo, el ahorro de
tiempo contra el mayor tiempo sin la mejora es del 89.46%.
Ahora procedemos a realizar la tarea dos, que es realizar el cambio
de dos plantillas para estampar círculos, como se muestra en la
figura 5.
Figura 5. Dispositivo para estampar círculos con dos plantillas.
Como primer paso se toman varios operarios para capacitarlos y
familiarizarse en el cambio de las planillas así como los ajustes
necesarios para que el producto sea aprobado por control de
calidad, se aplican los 5 pasos del SEMED, y a cada operario se le
asigna una tarea específica, es importante mencionar que la labor
de equipo está presente durante todo el desarrollo y aplicación de
ésta herramienta, en esta nueva tarea práctica.
Deben desarrollar un procedimiento estandarizado del cambio de
plantillas, el tiempo estándar de cambio, los kaizen en formato A-
3, y proponer unas nuevas plantillas aplicando los conocimientos
adquiridos, en la figura 6 se muestran el trabajo de los integrantes
de los equipos en desarrollando diferentes tareas en la adquisición
de datos, para su posterior procesamiento.
Figura 6. Trabajo de los integrantes de los equipos
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En la figura 7 se muestran las mejoras sugeridas para cambiar la
plantilla 2.
Figura 7. Mejoras sugeridas para la plantilla 2
En la figura 8 se muestran las mejoras sugeridas para cambiar la
plantilla 1.
Figura 8. Mejoras sugeridas para la plantilla 1
En la figura 9 se muestran las mejoras sugeridas para ajustar las
plantillas.
Figura 9. Mejoras sugeridas para ajustes en las plantillas
En la figura 10 se muestran las mejoras sugeridas para el inspector
de control de calidad.
Figura 10. Mejoras sugeridas para inspección de las plantillas
En la figura 11 se muestran las mejoras sugeridas para cambiar las
plantillas.
Figura 11. Mejoras sugeridas en las plantillas
También se han aplicado varios kaizen para la conversión de
operaciones internas en externas, en el cambio de plantillas en la
figura 12 se muestra uno de ellos.
Figura 12. Aplicación del kaizen para la conversión
En la aplicación de algunas otras técnicas en los elementos móviles
del dispositivo se toman otras mejoras importantes generando los
primeros kaizen como se ilustra en la figura 13 para la conversión
de las plantillas con “orificios en forma de pera”.
Figura 13. Kaizen para la conversión de las plantillas.
Otras mejoras aplicables son poner tornillos más largos como se
detalla en la figura 14, para evitar tiempos perdidos ya que en el
primer modelo al realizar el cambio de plantillas en ocasiones se
caen las roldanas con esta operación adicional no es posible reducir
los tiempos SMED.
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Figura 14. Se ponen tornillos más largos.
Para hacer más ágil el cambio de plantillas y que ambos extremos
sean paralelos para evitar los desfasamientos, se propone un Poka
yoke colocando una tabla de madera con la distancia exacta para la
calibración este se detalla en la figura 15.
Figura 15. Propuesta de un Poka yoke para la calibración.
Para organizar las herramientas de taller se propone la aplicación
de las 5 S´s, como se ilustra en la figura 16.
Figura 16. Aplicación de las 5 S´s.
Después de realizar los cambios se propone realizarlos físicamente
para la toma de cambios en la figura 17, se muestra el cambio de la
plantilla 1.
Figura 17. Cambio de la plantilla 1, con las mejoras sugeridas.
En la figura 18, se muestra el cambio de la plantilla 2 con los
“orificios en forma de pera.
Figura 18. Cambio de la plantilla 2, con los “orificios en forma
de pera.
En la figura 19 se muestra la conversión de operaciones internas en
externas utilizando los pasos 3, 4 y 5 propuestos por Shingo,
demostrando de forma práctica la reducción de tiempos en el
cambio de plantillas.
Figura 19. Conversión de operaciones internas en externas
En la figura 20 se muestran los tiempos realizados antes y después
de la aplicación de las mejoras, podemos observar un decremento
en el tiempo de cambio, con la aplicación del SMED.
Figura 20. Tiempos realizados antes y después de la aplicación
de las mejoras
En la figura 20 se muestra el plan para la aplicación del SMED y
las tareas registradas, en la figura 21 se muestra la gráfica de
reacción de tiempos para el SMED, y las tareas definidas para cada
uno de los integrantes del equipo.
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Figura 20. Plan para la aplicación del SMED
Figura 21. Grafica de la aplicación del SMED
CONCLUSIONES El llevar a cabo la aplicación del SMED, requiere de mucho
tiempo capacitación, la integración de un equipo de trabajo, cada
integrante debe comprometerse con el rol que le tocó desempeñar,
observar, filmar, revisar las tareas una y otra vez a través de los
videos realizados, en equipo discutir cómo transformar tiempos
internos, en externos, es un trabajo arduo, pero diferente y
gratificante al realizar un verdadero ahorro de tiempo en el cambio
de las plantillas, podemos afirmar que es una buena herramienta
sabiéndola aplicar, y basándose en otras herramientas de la
manufactura esbelta que soporten los beneficios para la
herramienta actual.
REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA [1] Shingo Shigeo. Una revolución en la producción: el sistema
SMED, Productivity Press. Madrid. 1993.
[2] Rajadell Carreras Manuel, Sánchez García José Luis. LEAN
MANUFACTURING La evidencia de una necesidad. Ediciones
Díaz de Santos. Madrid. 2010.
[3] Villaseñor Contreras Alberto, Galindo Cota Edber. Conceptos
y reglas de lean maufacturing. Editorial Limusa. México. 2008.
[4] Liker Jeffrey K., Meier David. The Toyota Way Fieldbook A
Practical Guide for Implementing Toyota’s 4Ps. Editorial
McGraw-Hill. U.S.A., 2006
INFORMACIÓN ACADÉMICA Oscar Sánchez Baños: Ingeniero Mecánico Electricista egresado de
la Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán de la UNAM,
durante más de veinte años ha ocupado cargos Gerenciales en
diferentes departamentos como: Control de Calidad, Producción,
Operaciones y Servicios (Atención a Clientes); en varias empresas
del ramo electrónico, metalmecánica y automotriz y Jefe de la
Sección Industrial, Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán.
Actualmente se desempeña como Profesor de Asignatura “A”
definitivo del Departamento de Ingeniería, sección Industrial y del
departamento de Física, Facultad de Estudios Superiores
Cuautitlán, Departamento de Ingeniería, LIME III, cubículo 1,
Sección Industrial, 56-23-19-69. Miembro del Comité Académico
del CENEVAL, [email protected]
Alberto Cruz Osnaya: Ingeniero Mecánico Electricista egresado de
la Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán de la UNAM,
Desarrollo de trabajos de investigación en la Unidad de
Investigación Multidisciplinaria de la FESC, Miembro del Comité
Académico del CENEVAL, Profesor de Asignatura del
CONALEP. Actualmente Profesor de Asignatura “A” de la
Sección Industrial, y del departamento de Física, Facultad de
Estudios Superiores Cuautitlán, Departamento de Ingeniería, LIME
III, cubículo 1, Sección Industrial, 56-23-19-69.