تبادل النرد في دقيقة واحدة

يُعدّ تغيير القوالب في دقيقة واحدة ( SMED ) أحد أساليب الإنتاج الرشيق العديدة لتقليل أوجه القصور في عملية التصنيع. فهو يوفر طريقة سريعة وفعّالة لتحويل عملية التصنيع من إنتاج المنتج الحالي إلى إنتاج المنتج التالي. وهذا أمر أساسي لتقليل أحجام دفعات الإنتاج، والحدّ من التدفق غير المنتظم ( Mura )، وفقدان الإنتاج، وتفاوت المخرجات.

لا تعني عبارة "دقيقة واحدة" أن جميع عمليات التغيير والتشغيل يجب أن تستغرق دقيقة واحدة فقط ، بل يجب أن تستغرق أقل من 10 دقائق ("دقيقة من رقم واحد"). ^{[ 1 ]} وهناك مفهوم وثيق الصلة، وإن كان أكثر تعقيدًا، وهو التبديل بلمسة واحدة للقوالب ( OTED )، والذي ينص على أن عمليات التغيير يمكن، بل يجب، أن تستغرق أقل من 100 ثانية. القالب أداة تُستخدم في التصنيع. ومع ذلك، فإن فائدة SMED لا تقتصر على التصنيع (انظر رسم خرائط تدفق القيمة ).

قام فريدريك وينسلو تايلور بتحليل الأجزاء غير المُضيفة للقيمة في عمليات الإعداد في كتابه الصادر عام 1911 بعنوان " إدارة المتاجر " (صفحة 171). ^{[ 2 ]} ومع ذلك، لم يبتكر أي منهج أو أسلوب منظم حول هذا الموضوع.

درس فرانك بنكر جيلبريث عمليات العمل وحسّنها في العديد من الصناعات المختلفة، من البناء إلى الجراحة. وكجزء من عمله، بحث أيضًا في عمليات تغيير الإنتاج. وقد وصف كتابه " دراسة الحركة" (الذي صدر أيضًا عام 1911) أساليب لتقليل وقت الإعداد.

حتى مصانع هنري فورد كانت تستخدم بعض تقنيات تقليل وقت الإعداد. في منشور عام 1915 بعنوان " أساليب فورد وورش فورد " ^{[ 3 ]} ، وُصفت أساليب تقليل وقت الإعداد بوضوح. مع ذلك، لم تنتشر هذه الأساليب على نطاق واسع. ففي معظم فترات القرن العشرين، كانت كمية الطلب الاقتصادية هي المعيار الذهبي لتحديد حجم الدفعة.

كان نظام الإنتاج في الوقت المناسب (JIT) لدى تويوتا يعاني من مشكلة تتمثل في استغراق تغيير الأدوات ما بين ساعتين وثماني ساعات. وقد استمر العمل على تقليل وقت الإعداد وتقليل حجم الإنتاج في نظام إنتاج تويوتا منذ عام 1945، عندما تولى تاييتشي أونو إدارة ورش الآلات في الشركة. وخلال رحلة إلى الولايات المتحدة عام 1955، لاحظ أونو مكابس دانلي للختم ذات القدرة على تغيير القوالب بسرعة. لاحقًا، اشترت تويوتا عدة مكابس دانلي لمصنع موتوماتشي وبدأت بتحسين وقت تغيير القوالب. عُرف هذا باسم " التغيير السريع للقوالب" ( QDC ). وقد طورت الشركة منهجًا منظمًا قائمًا على إطار عمل من برنامج التدريب الصناعي الأمريكي (TWI) خلال الحرب العالمية الثانية ، يُسمى ECRS (الحذف، الدمج، إعادة الترتيب، التبسيط).

بمرور الوقت، قللت شركة تويوتا أوقات التغيير من ساعات إلى خمس عشرة دقيقة بحلول الستينيات، وثلاث دقائق بحلول السبعينيات، وفي النهاية إلى 180 ثانية فقط بحلول التسعينيات.

خلال أواخر سبعينيات القرن الماضي، عندما كانت منهجية تويوتا قد وصلت إلى مراحل متقدمة من التطوير، شارك شيجيو شينغو في إحدى ورش عمل QDC. بعد أن بدأ بنشر تفاصيل نظام إنتاج تويوتا دون إذن، قطعت تويوتا علاقته التجارية به فجأة. انتقل شينغو إلى الولايات المتحدة وبدأ بتقديم الاستشارات في مجال التصنيع الرشيق. إلى جانب ادعائه اختراع طريقة التغيير السريع هذه (من بين أمور أخرى كثيرة)، أعاد تسميتها إلى " تغيير القالب في دقيقة واحدة " أو اختصارًا SMED. تشير " الدقيقة الواحدة" إلى دقيقة واحدة (أي أقل من عشر دقائق). روّج شينغو لنظام إنتاج تويوتا (TPS) وSMED في الولايات المتحدة. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

وجدت شركة تويوتا أن أصعب الأدوات التي يجب تغييرها هي قوالب آلات التشكيل بالضغط الكبيرة التي تُنتج أجزاء هياكل السيارات. تزن هذه القوالب - التي يجب تغييرها لكل طراز - أطنانًا عديدة، ويجب تجميعها في آلات التشكيل بدقة متناهية تقل عن ملليمتر واحد، وإلا فإن المعدن المشكّل سيتجعد، إن لم ينصهر، تحت وطأة الحرارة والضغط الشديدين.

عندما فحص مهندسو تويوتا عملية التغيير، اكتشفوا أن الإجراء المتبع كان يتمثل في إيقاف خط الإنتاج، وإنزال القوالب بواسطة رافعة علوية ، ووضع القوالب في الآلة بالنظر، ثم تعديل موضعها باستخدام العتلات أثناء إجراء اختبارات ختم فردية. كانت العملية الحالية تستغرق من اثنتي عشرة ساعة إلى ما يقارب ثلاثة أيام لإتمامها.

كان أول تحسين أجرته تويوتا هو وضع أجهزة قياس دقيقة على آلات نقل القوالب، وتسجيل القياسات اللازمة لكل قالب من قوالب الطراز. وقد أدى تركيب القالب بناءً على هذه القياسات، بدلاً من الاعتماد على النظر البشري، إلى تقليص وقت التغيير إلى ساعة ونصف فقط.

أدت المزيد من الملاحظات إلى تحسينات إضافية، منها جدولة تغيير القوالب وفق تسلسل قياسي (كجزء من نظام إدارة الإنتاج ) مع انتقال كل طراز جديد عبر المصنع، وتخصيص أدوات لعملية تغيير القوالب بحيث تكون جميع الأدوات اللازمة متوفرة في مكان قريب، وجدولة استخدام الرافعات العلوية بحيث يكون القالب الجديد جاهزًا عند إزالة القالب القديم. وباستخدام هذه العمليات، تمكن مهندسو تويوتا من تقليص وقت التغيير إلى أقل من 10 دقائق لكل قالب، وبالتالي خفض حجم الدفعة الاقتصادية إلى أقل من سيارة واحدة.

ساهم نجاح هذا البرنامج بشكل مباشر في التصنيع في الوقت المناسب، وهو جزء من نظام إنتاج تويوتا . يُسهّل نظام SMED تحقيق توازن الأحمال بشكل كبير من خلال تقليل حجم الدفعة الاقتصادية، وبالتالي تقليل مستويات المخزون.

يُقر شيجيو شينغو بثماني تقنيات أساسية ^{[ 7 ]} ينبغي مراعاتها عند تطبيق SMED.

1. افصل عمليات الإعداد الداخلية عن عمليات الإعداد الخارجية
2. تحويل الإعداد الداخلي إلى إعداد خارجي
3. وحد الوظيفة، لا الشكل
4. استخدم مشابك عملية أو استغنِ عن أدوات التثبيت تمامًا
5. استخدم أدوات التثبيت الوسيطة
6. اعتمد العمليات المتوازية (انظر الصورة أدناه)
7. إلغاء التعديلات
8. الميكنة

ملاحظة: يمكن إجراء الإعداد الخارجي دون إيقاف الخط، بينما يتطلب الإعداد الداخلي إيقاف الخط.

ويقترح ^{[ 8 ]} أن تحسين SMED يجب أن يمر بأربع مراحل مفاهيمية:

أ) ضمان تنفيذ إجراءات الإعداد الخارجية أثناء تشغيل الآلة، ب) فصل إجراءات الإعداد الخارجية والداخلية، وضمان عمل جميع الأجزاء وتنفيذ طرق فعالة لنقل القالب والأجزاء الأخرى، ج) تحويل إجراءات الإعداد الداخلية إلى خارجية، د) تحسين جميع إجراءات الإعداد.

الأسلوب الرسمي

هناك سبع خطوات أساسية ^{[ 9 ]} لتقليل وقت التغيير باستخدام نظام SMED:

1. لاحظ المنهجية الحالية
2. افصل بين الأنشطة الداخلية والخارجية. الأنشطة الداخلية هي تلك التي لا يمكن تنفيذها إلا عند توقف العملية، بينما يمكن تنفيذ الأنشطة الخارجية أثناء إنتاج الدفعة الأخيرة، أو بمجرد بدء إنتاج الدفعة التالية. على سبيل المثال، اذهب وأحضر الأدوات اللازمة للعمل قبل توقف الآلة.
3. قم بتحويل الأنشطة الداخلية (حيثما أمكن) إلى أنشطة خارجية (يُعد التسخين المسبق للأدوات مثالاً جيداً على ذلك).
4. بسّط الأنشطة الداخلية المتبقية عن طريق تبسيطها. ركّز على التثبيتات - لاحظ شيجيو شينغو أن اللفة الأخيرة فقط من البرغي هي التي تُحكم ربطه - أما الباقي فهو مجرد حركة.
5. تبسيط الأنشطة الخارجية بحيث تكون على نطاق مماثل للأنشطة الداخلية (D).
6. قم بتوثيق الإجراء الجديد، والإجراءات التي لم يتم إكمالها بعد.
7. كرر كل ذلك مرة أخرى: لكل تكرار للعملية المذكورة أعلاه، من المتوقع حدوث تحسن بنسبة 45٪ في أوقات الإعداد، لذلك قد يستغرق الأمر عدة تكرارات لتجاوز خط العشر دقائق.

يوضح هذا الرسم التخطيطي أربع عمليات تشغيل متتالية مع التعلم من كل عملية تشغيل وتطبيق التحسينات قبل العملية التالية.

• يوضح المثال الأول الوضع الأصلي.
• يوضح التشغيل الثاني ما سيحدث إذا تم تضمين المزيد من عمليات التغيير.
• يوضح التشغيل الثالث تأثير التحسينات في أوقات التغيير الناتجة عن القيام بالمزيد منها وبناء التعلم في تنفيذها.
• يوضح التشغيل الرابع كيف يمكن لهذه التحسينات أن تعيدك إلى نفس وقت الإنتاج ولكن الآن مع مزيد من المرونة في طاقة الإنتاج.
• سيؤدي تشغيل N (غير موضح) إلى تغييرات تستغرق 1.5 دقيقة (انخفاض بنسبة 97٪) وانخفاض وقت الوردية بالكامل من 420 دقيقة إلى 368 دقيقة، وهو ما يمثل تحسنًا في الإنتاجية بنسبة 12٪.

يُنسب مفهوم SMED إلى شيجيو شينغو، أحد المساهمين الرئيسيين في توحيد نظام إنتاج تويوتا، إلى جانب تاييتشي أونو .

العناصر الرئيسية التي يجب مراعاتها

عملية	نسبة الوقت
إعداد وتعديل وفحص المواد الخام والشفرات والقوالب والتركيبات والمقاييس وما إلى ذلك بعد المعالجة.	30%
تركيب الشفرات وإزالتها، إلخ.	5%
التمركز، وتحديد الأبعاد، وضبط الشروط	15%
التجارب والتعديلات	50%

بحث:

1. يمكن تجنب النقص والأخطاء وعدم كفاية التحقق من المعدات التي تسبب التأخيرات عن طريق جداول الفحص، وخاصة المرئية منها، والتركيب على قالب وسيط.
2. إصلاحات غير كافية أو غير مكتملة للمعدات تتسبب في إعادة العمل والتأخير.
3. التحسين لتقليل الجهد المبذول بدلاً من تقليل التأخير
4. قوالب غير مُسخّنة تتطلب عدة "اختبارات" مُهدرة قبل أن تصل إلى درجة الحرارة اللازمة للعمل
5. استخدام معدات ضبط دقيقة وبطيئة للجزء الخشن الكبير من عملية الضبط
6. عدم وجود خطوط أو علامات مرئية لتحديد موضع الأجزاء على المعدات
7. فرض تغيير بين مواد خام مختلفة عندما يكون التغذية المستمرة، أو ما يعادلها تقريبًا، ممكنًا
8. يُعزى ذلك إلى غياب التوحيد القياسي الوظيفي، أي توحيد الأجزاء الضرورية فقط للإعداد، على سبيل المثال، استخدام مفتاح ربط بنفس الحجم لجميع البراغي، ووجود نقاط تثبيت القوالب في نفس المكان على جميع القوالب.
9. حركة كبيرة للمشغل حول المعدات أثناء الإعداد
10. نقاط تثبيت أكثر من اللازم فعلياً لتقييد القوى
11. نقاط تثبيت تتطلب أكثر من لفة واحدة للتثبيت
12. أي تعديلات بعد الإعداد الأولي
13. أي استخدام للخبراء أثناء الإعداد
14. أي تعديلات على الأدوات المساعدة مثل الموجهات أو المفاتيح

سجل جميع البيانات اللازمة

العمليات المتوازية باستخدام عدة مشغلين: من خلال تحويل العمليات الفعلية إلى شبكة تتضمن التبعيات، يُمكن تحسين توزيع المهام وتقليل وقت الإعداد. يجب إدارة مسائل التواصل الفعال بين المشغلين لضمان السلامة في الظروف التي قد تكون صاخبة أو تحجب الرؤية.

• تغيير الوضع
• رسم خرائط تدفق القيمة