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GERENCIA DE CALIDAD 2008

SINGLE MINUTE EXCHANGE OF DIES (SMED)Adriana Camacho, Natalia López, Patricia Bonilla

y Juan Carlos Monge Resumen El concepto de SMED Single Minute Exchange of Dies (cambio de una herramienta o parte en pocos minutos) es un técnica para cambiar las partes o herramientas de una máquina en el menor tiempo posible para minimizar los set –up de la maquina. SMED o Cambio Rápido, como también se le conoce, trata de minimizar las operaciones que no agreguen valor y reducir el tiempo de set up. Este concepto introduce la idea de que en general cualquier cambio de máquina o inicialización de proceso debería durar no más de 10 minutos. En un caso ideal, se debería cambiar la herramienta al pulsar un simple botón y en menos de un minuto. Un ejemplo de SMED son los cambios rápidos de neumáticos en carros de carreras de un fórmula 1.Varias compañías han reducido los tiempos de cambio de horas a minutos. La metodología del SMED consiste en la aplicación de tres pasos fundamentales: 1.Operaciones internas y externas: las tareas internas son aquellas actividades para las que su realización es necesario detener la máquina, caso contrario con respecto a las tareas externas. 2.Convertir cuanto sea posible de la preparación interna en preparación externa: lo que se busca es hacer todo cuanto se pueda de manera externa de modo que tareas internas se reduzcan. 3.Reducir tiempo de operaciones internas: existen tareas internas que no se pueden convertir en externas pero si se pueden mejorar en cuanto a tiempo de elaboración. Muchas compañías incluyen en su diario trabajo el SMED, porque los consumidores quieren una variedad de productos con una calidad requerida y con un tiempo de entrega rápido.Dentro de los beneficios de esta técnica es que ayuda a la manufactura a tener mayor flexibilidad, reducción de stocks y costos. El objetivo es transformar en un evento sistemático el proceso, no dejando nada al azar, y facilitando que cualquier operario pueda realizar un cambio en ausencia del experto.

IntroducciónEl Dr. Shigeo Shingo es el creador de la metodología SMED; igualmente es

considerado como el experto líder mundial en mejorar los procesos de manufactura y también es conocido como el "Dr. Mejora" en Japón. Además de SMED, el introdujo el sistema de prevención de fallas Poka-Yoke y fue uno de los desarrolladores del sistema de producción ¨JIT¨. El sistema SMED es un proceso sencillo que puede ayudar a realizar cualquier tipo de trabajo. Lo que se requiere es tener una mente abierta libre de prejuicios e ideas preconcebidas.

El punto anterior es discutido al comienzo del libro del Dr. Shingo. Se declara que mucha gente aún hoy piensa que su tipo de manufactura es "diferente" y que los principios enunciados por el Dr. Shingo no son aplicables a ellos. El Dr. Shingo declara que este pensamiento está equivocado y que los principios aplican a cualquier contexto.

El mensaje del Dr. Shingo es conocer el proceso con el que estamos involucrados, significa entender porqué lo hacemos. Algunas de las razones que el Dr. Shingo expone como necesidades para aplicar la técnica son:

a) "Los Gerentes que son responsables de su producción deben reconocer que la estrategia apropiada es hacer lo que pueda ser vendido, SMED hace posible responder ante fluctuaciones de demanda, y crea las condiciones necesarias para reducir los tiempos de entrega. Por lo anterior se debe reconocer también que la producción flexible puede hacerse solo a través de SMED."

b) "Construir un sistema de producción puede responder al cambio del Mercado sin despilfarrar, y más que eso, por su propia naturaleza reducir costos."


c) "El propósito de las medidas se fundamenta en los pilares de producción JIT y automatización con involucramiento del trabajador.

d) ¨Manufacturar bienes tan económicos como sea posible, que se venderán, y manufacturarlos solo cuando ellos se venderán rápidamente."

e) "A pesar de aplicar ajustes rápidos se debe producir productos libres de defectos desde el comienzo.

f) "Después de las mejoras SMED completadas, el próximo desafío es OTED (One-Touch Exchange of Die), que es, hacer los cambios de ajuste en menos de un minuto."

g) "Es importante recortar tiempos de ajuste y disminuir tamaños de lote.

Historia de SMED La historia del SMED comienza cuando el El Dr. Shingo estaba realizando una

encuesta para mejorar las eficiencias en la Planta de Mazda Toyo Kogyo en 1950. En la Planta de Mazda estaban con un cuello de botella en las prensas de moldura de grandes cuerpos de 350, 750 y 800 toneladas porque no estaban trabajando a su capacidad.

Debido a esta problemática el Dr. Shingo decidió dar seguimiento a la carga de un dado en una prensa, se determino que estaba cambiando. La solución que se aplico en ese momento agrego más complejidad al cambio. Esto motivo la importancia de ajuste interno y ajuste externo, los ajustes internos aplicados ayudaron a mejorar la eficiencia en un 50%.

En 1969 en Toyota Motor Company una prensa de 1000 toneladas requería 4 horas para cada cambio de ajuste. Ellos tomaron el problema con el Dr. Shingo para distinguir claramente entre ajuste interno y externo. Ellos fueron exitosos al recortar el tiempo a 90 minutos en seis meses. Les agradó pero la administración quería que el tiempo fuera menos de 3 minutos. Ellos quedaron mudos al comienzo, pero luego el Dr. Shingo vino con la idea de convertir ajuste interno en ajuste externo; de ahí nacieron ocho técnicas para reducir tiempos de ajuste. Con tres meses de tiempo, usando estas técnicas diligentemente ellos fueron capaces de reducir el tiempo a tres minutos. Ellos llamaron el concepto 'SMED'.

Problemática que resuelve SMED Esta técnica permite disminuir el tiempo que se desperdicia en las máquinas e

instalaciones debido al cambio de partes necesario para cambios de tipos de productos.

Algunos de los beneficios que aporta esta herramienta son:a) reduce el tiempo de preparación y pasarlo a tiempo productivo b) reduce el tamaño del inventario c) reduce el tamaño de los lotes de producciónd) produce en el mismo día varios modelos en la misma máquina o línea de

producción. Esta mejora en la disminución del tiempo aporta ventajas competitivas para la empresa ya que no tan sólo existe una reducción de costos, sino que aumenta la flexibilidad o capacidad de adaptarse a los cambios en la demanda. Al permitir la reducción en el tamaño de lote existe un mayor control de calidad sobre el producto lo que permite reducir la cantidad de defectos, y que no almacenan stocks innecesarios.

Explicación de la Técnica La aplicación de sistemas de cambio rápido de partes se convierte en una

técnica de carácter obligado en aquellas empresas que fabriquen series cortas y con gran diversidad de productos. Tradicionalmente el tamaño de los lotes ha sido el siguiente.


– Lote pequeño: 500 piezas o menos.– Lote medio: 501-5000 piezas.– Lote grande: Más de 5000 piezas.

Actualmente se exigen lotes pequeños y la frecuencia de entregas es menor. En ocasiones se produce en exceso para cubrir productos defectuosos, aumentando los inventarios.Para asegurar el éxito de la producción en lotes pequeños la metodología SMED considera los siguientes aspectos fundamentales: 1. Etapa preliminar Lo que no se conoce no se puede mejorar, por ello en esta etapa se realiza un análisis del proceso inicial realizando las siguientes actividades:

a) Registrar los tiempos de cambiob) Conocer la media y la variabilidadc) Escribir las causas de la variabilidad y estudiarlasd) Estudiar las condiciones actuales del cambioe) Análisis con cronómetrof) Entrevistas con operarios (y con el preparador)g) Grabar en vídeo, para mostrarlo después a los trabajadoresEs muy útil realizar una lista de comprobación con todas las partes y pasos

necesarios para una operación, incluyendo nombres, especificaciones, herramientas, parámetros de la máquina, etc. A partir de esa lista se realizará una comprobación para asegurar que no hay errores en las condiciones de operación, evitando pruebas que hacen perder el tiempo. En la figura 5 se muestra el diagrama que resume los pasos de la metodología.

Figura 1Pasos de la Metodología SMED

PASO 1: Separar las operaciones internas de las externasDiferenciar entre la preparación con la máquina detenida y la preparación con la máquina en funcionamiento.

– En el primer caso (preparación interna), se refiere a aquellas operaciones que necesitan inevitablemente que la máquina esté detenida. Los movimientos alrededor de la máquina y los ensayos se consideran operaciones internas. Se debe realizar la colocación de los elementos particulares de cada producto (moldes, matrices, etc.).

– En el segundo caso (preparación externa), se refiere a las operaciones que se pueden realizar con la máquina en funcionamiento. Se sabe que la preparación

1

2

3


de las herramientas, piezas y útiles no debe hacerse con la máquina detenida, pero se hace. La intención de esta preparación es aprovechar el tiempo mientras la maquina está en funcionamiento.

PASO 2: Convertir operaciones internas en externasConvertir cuando sean posibles las operaciones internas en externas. Se trata del concepto esencial de todo el sistema. Un ejemplo sería el calentamiento previo de los moldes de inyección de piezas de plástico fuera de la máquina, antes de montarlos en la máquina. Elementos a considerar para transformar Procesos Internos en Externos

a) Recurso Humano: se relaciona con el personal mínimo que se involucra en la actividad y que cuenta con un conjunto de habilidades y conocimientos para desarrollar su labor específica. Lo que genera programas de capacitación.

b) Disponibilidad de talleres: al transformar una actividad interna en externa se debe realizar la actividad fuera de la máquina necesitándose un taller disponible apropiado.

c) Herramientas: por las diferentes labores de preparación se debe tener mayor cantidad y tipo de herramientas disponibles dependiendo de duplicidad de operaciones.

d) Partes y refacciones: elementos necesarios para realizar las tareas de preparación de forma externa, donde se cuenta con partes y refracciones duplicadas para que la actividad de cambio sea mejorada reduciendo tiempos.

e) Costo/Beneficio: relación que existe al pasar una tarea interna a externa y relacionarla con el tiempo en desarrollar un cambio y su costo.

f) Procedimientos documentados: son las tareas documentadas de los trabajos para realizar de forma externa, ayudan a obtener siempre un estándar aceptado de los trabajos realizados.

g) Seguridad: todas las actividades que se convierten a externas deben cumplir con las normas de seguridad mínimas establecidas por la compañía.

Otra consideración de pasar de un proceso interno a otro externo son los ajustes que normalmente se asocian con la posición relativa de piezas y troqueles, pero una vez hecho el cambio se demora un tiempo en lograr que el primer producto bueno salga bien.

Se partirá de la base de que los mejores ajustes son los que no se necesitan, por eso se recurre a fijar las posiciones, se busca recrear las mismas circunstancias que las del momento de la última corrida. PASO 3: Reducir el tiempo de las operaciones internas.Algunas de las acciones para la mejora de las operaciones internas más utilizadas por el sistema SMED son:

a) Operaciones paralelas: Se busca incrementar el número de actividades que se realizan de forma paralela, para evitar los tiempos muertos entre actividades internas. Se logra agrupando las tareas básicas que puede realizar una misma persona en función de tiempo, capacidad, seguridad y espacio. Estas operaciones que necesitan más de un operario ayudan mucho a acelerar algunos trabajos. Con dos personas una operación que llevaba 12 minutos no será completada en 6, sino quizás en 4, gracias a los ahorros de movimiento que se obtienen. El tema más importante al realizar operaciones en paralelo es la seguridad.

b) Fijaciones: Un anclaje funcional es un dispositivo de sujeción que sirve para mantener objetos fijos en su sitio con un esfuerzo mínimo.

c) Eliminar ajustes: Los ajustes y operaciones de prueba suponen normalmente hasta entre el 50% y el 70% de las operaciones internas. Una de las formas de


eliminación de este tipo de operaciones es la estandarización de las características de los sistemas de sujeción de los elementos móviles de las máquinas. Otro aspecto que hay que tener en cuenta en este concepto es el tiempo perdido con los ajustes para conseguir la calidad del producto. Los ajustes y operaciones de prueba son necesarios por causa de centrados

imprecisos, dimensionado etc. Para eliminarlos, debemos retroceder un paso y mejorar los estados iniciales de la preparación interna. Ejemplos:

a) Fijando posiciones numéricas de montaje.b) Líneas de centrado imaginario y planos de referencia.c) Sistema de mínimo común múltiplo (“Deja el mecanismo quieto y modifica su

función”).d) Tener control sobre equipos, partes y herramientas que se cambian (listas de

verificación, almacenaje, mantenimiento y ajuste).e) Mejora en transporte de útiles y herramientas.f) Definir un nuevo modo de cambio. (por ejemplo: ajustando las herramientas en

un sólo movimiento – one touch up)g) Probar y filmar el nuevo modo de cambio.h) Afinar la definición del cambio rápido, convertir en procedimiento.i) Extender al resto de máquinas del mismo tipo.

Ejemplo aplicadoKimberly Clark Cartago ha iniciado a aplicar la técnica de SMED en el proceso

de la fabricación de los pañales desechables Huggies desde el mes de agosto del presente año. Cada vez que las máquinas producen un tamaño distinto de pañal (pequeño, mediano, grande, extra grande) se requiere del cambio de varias partes, algunos de los cambios son más complejos que otros por lo que una falta de seguimiento y análisis en el cambio podría provocar un aumento del desperdicio y hasta una jornada completa sin producir.

A continuación se explicará un ejemplo de una de las partes de las máquinas llamada Formación, en esta sección se manufactura la parte absorbente del pañal llamada cojín absorbente. Como se muestra en la figura 2, el cojín dependiendo del tamaño requiere de partes de distinto tamaño en la máquina específicamente en la sección del formador.

Figura 2 Pañal, cojín absorbente

En el cambio del formador aplicando SMED el personal que ejecuta el cambio realiza las siguientes tareas previas al cambio:


a) Reunión de coordinación (Precambio), días antes.b) Limpiar el área.c) Llevar partes al sitio, dejar cerca de cada unidad a intervenir.d) Asignación de los colaboradores. e) Reunión minutos antes del cambio.f) Revisar las partes a cambiar. (Antes del cambio)Una vez asegurados los pasos anteriores se inicia con el cambio, considerando

los siguientes aspectos:1. Ejecución de las tareas Externas Luego de un estudio detallado por parte del Ingeniero de SMED en conjunto con

el equipo experto de operadores de esa sección se determinó que las tareas externas de este cambio son:

Tener todas las partes listas y limpias frente a la máquina:Pockets, Polea de transmisión y sellos, correspondientes.

También revisar los nuevos tornillos a utilizar en los pockets, para asegurar no utilizar tornillos dañados.

Tener lista la herramienta antes del cambio. Solicitar en bodega la caja de herramienta correspondiente y utilizar

correctamente la herramienta asignada. Solicitar al encargado del cambio, las llaves de la caja de control del Scarfing,

para abrir el candado.

B. Ejecución de las tareas internas y reducción de los tiempos


Quitar accesorios.

Bajar los sellos del formador.

Utilizar las prensas de sujeciónRápida (eje de fijaciones)

Bajar todos los Pockets del Tambor Formador.

Limpiar cabezas de tornillos, bajar Pockets del Formador ( esta tarea es un ejemplo de operación en paralelo quese ejecuta con 2 personas )

Si y solo si los Pockets a instalar son más altos se debe desajustar:

Placas deflectoras, esta operación Está relacionado con la eliminación o Reducción de ajustes

Durante el cambio el personal de proceso tanto operadores como ingenieros utilizan el siguiente formato como una guía para acompañar el cambio, que previamente fue elaborado. En la siguiente Error: Reference source not found se observa la guía, la cual contiene lineamientos generales para la ejecución de un cambio en la máquina, de acuerdo a un tamaño y aun tipo de pañal.

Como se observa en dicha tabla, se dividen las diferentes etapas que forman parte del proceso que se requieren para realizar un cambio y se definen los responsables en cada uno. Lo anterior permite que sean sencillas de detectar las tareas a realizar por cada miembro del equipo y además cuente con las responsabilidades asignadas en cada caso a las personas involucradas en la labor.


Una vez asegurado el cambio se realizan los análisis de los tiempos, se comparan y se publican a todo el personal que participó, esto con el objetivo de cada vez ir reduciendo esos tiempos, mejorando las ejecuciones de las tareas internas.

A continuación (ver tabla 2) analizaremos los resultados obtenidos a partir de la aplicación de SMED para los cambios de set up, realizados en la máquina CAI-03, en la planta de Kimberly Clark, Cartago. Los resultados presentan los datos obtenidos a partir del mes de septiembre del año 2008. Por supuesto la puesta en marcha de la técnica se inició meses antes con los trabajos de capacitación y difusión dentro de la compañía para el uso adecuado de la misma.

Tabla 1Resultados obtenidos para la CAI-03 en los set up realizados posterior a la implementación de SMED

Para iniciar a explicar los resultados presentados en la Tabla 2, se debe mencionar que

significan los diferentes datos que se tienen. El “Wrench Time” corresponde al tiempo que duró el cambio físico realizado. Luego los arranques “Jog” son la cantidad de arranques que se realizaron para temporizar y ajustar la máquina según la nueva especificación de producto. El MDH, es la medida de miles de parte por hora, en el caso del “MDH Obj” es la cantidad que se tiene como expectativa en el plan de

# Cambio Fecha Maquina Wrench Time

Arranques “Jog”

MDH Obj

MDH Real

%Cump Arranque

1 12/09/08 CAI-03 98 11 30,8 16,71 54,252 23/09/08 CAI-03 14 1 30,8 33,82 109,813 01/10/08 CAI-03 15 2 32,9 20,47 62,224 13/10/08 CAI-03 16 3 32,9 34,4 104,565 20/10/08 CAI-03 30 3 32,9 19,45 59,12

KCCT7.5F6-0 Plan de Actividades Cambio Grado y Plataforma

Máquina: Joa 2 Fecha : 23-Sept-08 Líder de máquina: CAI-03Grado: XGCambio de Plataforma de Drypers a Kimbies RD

Hora inicial: Hora final :

# Actividad Responsable Comentarios

1 Verifique la existencia de bolsas del código 42054980 40's y 42040971 36's

2Pedir y verificar la existencia la materia prima: SURGE 30G, NO TEJIDO 15G, LAMINADO 26G, NOTEJIDO 61G, FRAGANCIA EXTRMANZ

3 Revision y preparacion de piezas y herramientas R.Cad Taller y Bodega4 Reunion coordinacion cambio 7:00 am Todos Sala pañales

1 Haga el cambio en el Panel Mate de Plataforma Pag. 402 Revise Velocidades según MBC en maquina

1 Ajuste de cantidades de pulpa (16,5g) y SAM (7,7g)2 Ajuste de aplicación de manzanilla3 Quitar Enhebrado de lycras del Pad

1 Recuperar producto2 Devolución y cambio de bolsa de empaque3 Eliminar Producto de Stacker, Optimas y Bandas de Transporte4 Cambio de Cuentas J.Diaz

1 Arranque máquina en alta velocidad

2 Revise especificaciones de calidad3 Arranque máquina y verifique cuentas.

PRELIMINARES (EXTERNOS)

En el picking

E.Bren

Panel Mate

F.Viq

Stacker y Optimas

Formación

CAMBIO FISICO (INTERNO)

J.Brav

ARRANQUE

Fin Cambio Fisico

Cuadrilla

A.Fdez


producción y el del “MDH Real” es la cantidad producida (por disposición de los encargados del sistema, dicha métrica se lleva a cabo 24 horas después de que el cambio fue realizado). Por último el “% Cump Arranque”, corresponde a la relación obtenida entre el “MDH Obj” y el “MDH Real”.

En el caso de estudio los valores en donde se debe fijar la atención es el tiempo que se dura ejecutando los cambios, ya que los valores de producción no solo dependen de tiempo de cambio y estabilidad de la máquina, sino que se deben de tomar en cuenta una serie de eventos externos que permitan determinar la relación obtenida en el uso de SMED para los trabajos de cambios en partes de la máquina con respecto a la productividad.

Gráfica 1 Comportamientos de tiempos durante un cambio en las máquinas de pañales, año 2008

98

14 15 16

30

0

20

40

60

80

100

120

12/9/2008 23/09/08 1/10/2008 13/10/08 20/10/08

CAI-03

Tiem

po (m

inut

os)

A partir de la Gráfica 1, se observa que para el primer caso en donde se utilizó la técnica de SMED (12/9/2008) en la máquina CAI-03, el tiempo es alto comparado a los valores obtenidos en los otros casos, sin embargo es importante mencionar que como en la mayoría de procesos cuando se inicia con una herramienta o técnica nueva existe un período de curva de aprendizaje; en donde pese a los entrenamientos y capacitaciones realizadas, las personas involucradas en el proceso requieren de la experiencia en el campo para mejorar sus destrezas y habilidades.Para los tres casos siguientes se contó con un comportamiento bastante estable (14, 15 y 16 minutos), en donde se puede concluir que el equipo obtiene un mejor manejo de la técnica y por lo tanto estandariza la aplicación de la misma.

En la última medición realizada (20/10/08), existe nuevamente un incremento en el tiempo del cambio, por lo tanto es importante analizar las razones que condujeron a perturbar la linealidad del comportamiento que se venía presentando.

Por otra parte, pese a que se mencionó anteriormente que el análisis no puede enfocarse en aspectos de productividad, debido a que existen otros factores internos que afectan la misma, se debe de poner atención que los casos que presentan un valor más pequeño del “% Cumpl Arranque”, son los casos en donde se tuvieron los mayores tiempos en los cambios de la máquina (tanto para el caso del 12/9/08, en donde el cambio requirió 98 minutos y el “% Cumpl Arranque” fue de 54,25%; como en el caso del día 20/10/08, donde se midió un tiempo de 30 minutos en el cambio y un “% Cumpl Arranque” de 59,12 %).


Con respecto a esto y por la experiencia obtenida en las diferentes prácticas de proceso, se puede concluir que cuando los tiempos en los cambios son altos, se refieren en muchos casos a problemas de ajustes y temporización con las máquinas (incluso en los 3 casos en donde se dan mayores arranques “Jog” fueron en donde se presentaron mayores tiempos de cambio físico), lo que a su vez representa casi en la mayoría de las veces problemas durante los tiempos de producción que se ven reflejados en las mediciones de productividad.

En el caso en estudio no se cuenta con los tiempos medidos para cambios antes de la aplicación de la técnica SMED, sin embargo por lo manifestado por lo líderes de las máquinas la reducción ha sido considerable, y la uniformidad de los datos para las 3 mediciones correspondientes a las fechas del 23/09/08, 10/10/08 y 13/10/08, permiten concluir que la técnica traduce las prácticas utilizadas en mejoras en los procesos.

ConclusionesLos tiempos invertidos en preparación y cambio de una máquina son uno de los

factores claves para un fabricante de clase mundial. La reducción de los tiempos de cambio de partes permite la minimización en el tamaño de los lotes, haciendo posible con ello la disminución de los inventarios en proceso y producto terminado.

Todas estas mejoras en los tiempos de ciclo permiten dar a la empresa una respuesta más rápida a los clientes, disminuyendo la necesidad de mantener inventarios de productos terminados.

SMED sin duda implica un logro para toda organización, de ahí que planificar las siguientes tareas supone un punto de partida importante para la implementación adecuada del método:

a) el orden de las operacionesb) el momento en que se tienen que llevar a cabo los cambiosc) las herramientas y equipos requeridosd) las personas involucradas e) los materiales de inspección necesariosEl objetivo es transformar en un evento sistemático el proceso, no dejando nada

al azar y proporcionando las guías necesarias para que los operarios puedan realizar un cambio en ausencia del experto.

Al desarrollar el método SMED se tienen los siguientes efectos:a) Cambio más sencillo

a. Nueva forma operativa para aplicar el cambio de manera más flexible.b. Necesidad de operarios menos calificados.c. Se evitan situaciones de riesgo, mejorando la seguridad de todos los

operadores.d. Se eliminan errores en el proceso.

b) Producción con stock mínimoa. Lotes de producción más pequeños.b. Menor inventario en proceso.

c) Simplificación del área de trabajoa. Codificación de partes o repuestos. b. Limpieza alrededor de la maquina.

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