1分間のダイ交換

シングルミニットディジットダイ交換( SMED ) は、製造プロセスの非効率性を削減するための多くのリーン生産方式の 1 つです。これは、製造プロセスを現在の製品の製造から次の製品の製造に切り替える迅速かつ効率的な方法を提供します。これは、製造ロット サイズを縮小し、不均一なフロー (ムラ)、生産損失、および出力の変動性を削減するための鍵となります。

「1分」というフレーズは、すべての段取り替えや始動に1分しかかからないという意味ではなく、10分未満（「1桁の分」）かかるという意味です。^[1]これに密接に関連しているがより難しい概念は、ワンタッチ金型交換（OTED）で、段取り替えには100秒未満かかるべきであり、また100秒未満で済むとしています。金型は製造業で使用されるツールです。ただし、SMEDの有用性は製造業に限定されません（バリューストリームマッピングを参照）。

フレデリック・ウィンスロー・テイラーは、1911年の著書『ショップマネジメント』（171ページ）で、セットアップの非付加価値部分を分析しました。 ^[2]しかし、彼はそれに関して何らかの方法や構造化されたアプローチを生み出しませんでした。

フランク・バンカー・ギルブレスは、レンガ積みから外科手術まで、さまざまな産業における作業工程を研究し、改善しました。仕事の一環として、彼は段取り替えについても研究しました。彼の著書『Motion Study』（1911 年）には、段取り時間を短縮する手法が説明されています。

ヘンリー・フォードの工場でも、いくつかの段取り削減技術が使用されていました。1915年に出版された「フォード方式とフォード工場」^[3]では、段取り削減のアプローチが明確に説明されていました。しかし、これらのアプローチが主流になることはありませんでした。20世紀のほとんどの部分では、経済的発注量がロットサイズ決定のゴールドスタンダードでした。

トヨタのJITワークフローでは、ツールの切り替えに 2 ～ 8 時間かかるという問題がありました。^{[要出典]段取り時間}とロットの削減は、大野耐一がトヨタの機械工場のマネージャーになった1945 年以来、トヨタの生産システムで継続して行われていました。1955 年の米国旅行で、大野は、迅速な金型交換機能を備えた Danly のスタンピング プレスを観察しました。その後、トヨタは元町工場に複数の Danly プレスを購入し、プレスの切り替え時間の改善を開始しました。これはQuick Die Change、略してQDCとして知られていました。トヨタは、米国の第二次世界大戦時の産業内訓練(TWI) プログラムのフレームワークに基づいて、ECRS (Eliminate、Combine、Rearrange、Simplify) と呼ばれる構造化アプローチを開発しました。

トヨタは時間の経過とともに、切り替え時間を数時間から 1960 年代には 15 分、1970 年代には 3 分に短縮し、最終的には 1990 年代にはわずか 180 秒に短縮しました。

1970年代後半、トヨタの方法がすでに十分に洗練されていた頃、新郷茂雄はQDCのワークショップに参加した。彼がトヨタ生産方式の詳細を無断で公表し始めた後、ビジネス上のつながりはトヨタによって突然打ち切られた。新郷は米国に移り、リーン生産方式のコンサルタントを始めた。彼はこの迅速な切り替え方法を発明したと主張したほか（他にも多くのことをしたが）、これをシングル・ミニッツ・エクスチェンジ・オブ・ダイ、略してSMEDと改名した。シングル・ミニッツは1桁の分（つまり10分未満）を表している。彼は米国でTPSとSMEDを推進した。^{[4] [5]}

トヨタは、最も交換が難しいツールは、自動車の車体部品を生産する大型トランスファースタンピングマシンの金型であることに気付いた。モデルごとに交換しなければならない金型は、重量が何トンもあり、1ミリメートル未満の許容差でスタンピングマシンに組み込む必要がある。そうしないと、プレスされた金属が高熱と圧力でしわになったり、溶けたりする。

トヨタの技術者が切り替えを調査したところ、確立された手順は、ラインを停止し、天井クレーンで金型を降ろし、人間の目視で金型を機械に配置し、個々のテスト打ち抜きを行いながらバールで位置を調整することだったことが判明しました。既存のプロセスは完了するまでに 12 時間からほぼ 3 日かかっていました。

トヨタが最初に行った改善は、トランスファープレス機に精密測定装置を設置し、各モデルの金型に必要な測定値を記録することでした。人間の目視ではなく、これらの測定値に合わせて金型を取り付けることで、段取り替え時間がわずか 1 時間半に短縮されました。

さらに観察を続けると、さらなる改善が行われました。新しいモデルが工場内を移動するときに、金型交換を標準シーケンス（FRSの一部として）でスケジュールし、金型交換プロセス専用のツールを用意して必要なツールがすべて近くにあるようにし、古い金型が取り外されている間に新しい金型が待機するように天井クレーンの使用をスケジュールしました。これらのプロセスを使用して、トヨタのエンジニアは、金型あたりの切り替え時間を 10 分未満に短縮し、それによって経済的なロット サイズを 1 台未満の車両に縮小しました。

このプログラムの成功は、トヨタ生産方式の一部であるジャストインタイム製造に直接貢献しました。SMED は、経済的なロットサイズと在庫レベルを削減することで、負荷分散をより実現しやすくします。

SMEDアプローチを考案した新郷茂雄氏は^[6]、1975年から1985年までのデータでは、彼が扱った平均セットアップ時間が当初必要とした時間の2.5%に短縮され、40倍の改善になったと主張しています。

しかし、SMED の強みは、業務を体系的に検討することで得られる他の多くの効果です。これには以下が含まれます。

• 在庫回転率を高める無在庫生産、
• 在庫を減らしてプロセスのフットプリントを削減し、床面積を解放
• 生産性の向上または生産時間の短縮
• 段取り替え回数が増えてもセットアップ時間が短縮され、機械の稼働率が向上
• セットアップエラーの排除と試運転の排除により不良率を削減
• 事前に完全に規制された動作条件による品質の向上
• よりシンプルなセットアップで安全性を向上
• ツールを減らし、整理整頓を効率化することで、家事の効率化が実現
• セットアップ費用の削減
• 達成が容易なためオペレーターが好まれる
• 変更は熟練した判断ではなくプロセスに組み込まれるため、必要なスキルが低くなります。
• モデル変更や需要予測の誤りによる使用不可在庫の排除
• 商品は劣化により失われない
• 混合生産が可能になることで柔軟性が高まり、在庫がさらに削減されるだけでなく、革新的な生産方法（大量注文≠大量生産ロットサイズ）への扉が開かれます。
• スタッフ間の作業プロセスの制御可能性に関する新しい姿勢

新郷茂雄は、SMEDを実施する際に考慮すべき 8つの基本的な技術^{[7]を認識しています。}

1. 内部セットアップ操作と外部セットアップ操作を分離する
2. 内部設定を外部設定に変換する
3. 形ではなく機能を標準化する
4. 機能的なクランプを使用するか、留め具を完全に排除する
5. 中間ジグを使用する
6. 並列操作を採用する（下の画像を参照）
7. 調整を排除
8. 機械化

注: 外部セットアップはラインを停止せずに実行できますが、内部セットアップではラインを停止する必要があります。

彼は^[8]、 SMEDの改善は4つの概念段階を経るべきであると示唆している。

A) 機械が稼働している間に外部セットアップ アクションが実行されるようにする、B) 外部セットアップ アクションと内部セットアップ アクションを分離し、すべての部品が機能することを確認し、金型やその他の部品を効率的に輸送する方法を実装する、C) 内部セットアップ アクションを外部セットアップ アクションに変換する、D) すべてのセットアップ アクションを改善する。

SMEDシステムを使用して切り替えを減らすための 基本的なステップは7つあります^{[9] 。}

1. 現在の方法論を観察する
2. 内部アクティビティと外部アクティビティを分けます。内部アクティビティはプロセスが停止しているときにのみ実行できるアクティビティですが、外部アクティビティは最後のバッチが製造されている間、または次のバッチが開始された後に実行できます。たとえば、マシンが停止する前に、ジョブに必要なツールを取りに行きます。
3. 可能な場合は、内部アクティビティを外部アクティビティに変換します (ツールの予熱は、この良い例です)。
4. 残りの内部活動を簡素化して効率化します。固定に重点を置きます。Shigeo Shingo 氏は、ボルトを締めるのは最後の一回転だけで、残りは単なる動きに過ぎないことに気づきました。
5. 外部活動を合理化し、内部活動と同規模になるようにします (D)。
6. 新しい手順と、まだ完了していないアクションを文書化します。
7. すべてをもう一度実行します。上記のプロセスを繰り返すごとに、セットアップ時間が 45% 短縮されることが期待されるため、10 分を超えるには数回の反復が必要になる場合があります。

この図は、各実行からの学習と、次の実行の前に適用された改善を伴う 4 回の連続実行を示しています。

• 実行 1 は元の状況を示しています。
• 実行 2 では、さらに多くの切り替えが含まれる場合に何が起こるかを示します。
• 実行 3 では、切り替え回数を増やし、実行に学習を組み込むことで得られる切り替え時間の改善の影響を示します。
• 実行 4 では、これらの改善により、同じ生産時間を取り戻しながら、生産能力の柔軟性を高めることができる方法を示します。
• 実行 N (図示せず) では、切り替えに 1.5 分かかり (97% 削減)、シフト全体の時間は 420 分から 368 分に短縮され、生産性が 12% 向上します。

SMED コンセプトは、大野耐一とともにトヨタ生産方式の確立に大きく貢献した新郷茂雄氏によるものです。

探す：

1. 不足、ミス、機器の不十分な検証による遅延は、チェックテーブル、特に目視によるチェックテーブル、および中間治具でのセットアップによって回避できます。
2. 機器の修理が不十分または不完全で、やり直しや遅延が発生する
3. 遅延を最小にするのではなく、作業を最小にするための最適化
4. 加熱されていない金型は、動作温度に達する前に無駄な「テスト」を何回も行う必要がある
5. 調整の大きな粗い部分に低速精密調整装置を使用する
6. 機器上の部品配置のための視覚的な線やベンチマークがない
7. 連続供給またはそれに近い供給が可能な場合に、異なる原材料間の切り替えを強制する
8. 機能標準化の欠如、つまりセットアップに必要な部品のみの標準化（例：すべてのボルトに同じサイズのスパナが使用され、ダイグリップポイントがすべてのダイで同じ場所にある）
9. セットアップ中にオペレーターが機器の周りを頻繁に移動する
10. 拘束される力に実際に必要な数よりも多くの接続点
11. 固定に1回転以上かかる取り付けポイント
12. 初期設定後の調整
13. セットアップ中に専門家を利用する
14. ガイドやスイッチなどの補助ツールの調整

必要なデータをすべて記録する

複数のオペレータを使用した並列操作「実際の」操作を依存関係を含むネットワークにすることで、タスクの割り当てを最適化し、セットアップ時間をさらに最適化することができます。 騒音や視界を妨げる可能性のある状況が発生する場合、安全性を確保するために、オペレータ間の効果的なコミュニケーションの問題を管理する必要があります。

• 切り替え
• バリューストリームマッピング