本文以神龙汽车襄阳工厂多品种生产线为例，详细阐述运用SMED快速换型方法，如何通过观察、分离、转化和压缩四步骤，采用SMED六法则，缩短换型时间，提升生产能力、降低换型频率；同时，总结出了持续改善的换型7大步骤。

汽车制造业发展迅猛，产品更新换代频率高，这就要求汽车生产线具有柔性化的生产能力；同时，为了满足不同客户的需求，生产线需要具备拉动式生产方式的能力，这就要求企业在正确的时间，生产出正确数量、型号的产品。在企业内部，只有当后续工序提出生产需求时才生产；后续工序需要多少，前道工序就生产或供应多少，实现零库存，降低搬运、库存以及资金占用等浪费。为了达到这一要求，必须缩短生产线上不同品种之间的切换时间即换型时间，达到提高企业应变能力和生产线综合利用率，降低库存和生产成本，增强企业的市场竞争力。为了达到这一目的，每个企业都在寻求缩短换型时间的方法，而快速换型方法（简称“SMED”）就是这样一种缩短换型时间的有效方法。

SMED简介

1. SMED定义

SMED是在20世纪50年代初期，由日本丰田公司摸索出的一套多批少量、降低库存和提高生产系统快速反应能力的技术。SMED是“Single Minute Exchange of Die”的英文缩写，被称为“10min内完成的换型”，也称“单分钟换型”或“快速换型”，是一种缩短换型时间的方法。

2. SMED的基本步骤

SMED主要通过观察、分离、转化和压缩四个基本步骤，对换型作业过程进行优化，最大限度减少换型停机损失，为生产赢得更多时间。其工作步骤和工作模型如表1、图1所示，其中外部操作是指在设备不停止时进行的操作；内部操作是指必须在设备停止时进行的操作。

3.SMED的优势

通过运用SMED方法，可以缩短换型时间，在相同的生产时间内可满足更大的生产需求；也可以提高品种间换型频率，实现拉动式生产模式，降低库存、提高应变能力、缩短交货期、提高质量和减少浪费等。

多品种生产线的快速换型需求

1.现状

神龙汽车襄阳工厂是发动机、变速器两大动力总成的生产基地，现有56条生产线，其中49条线涉及多品种换型生产，换型比例高达87％；从换型批量看，经常换型的有36条，因EC改造换型的有4条，很少换型的有9条。

当品种切换时，存在换型时间长，特别是随着EC系列产品的导入，如EC8缸体、EC8曲轴是对原有生产线进行改造后进行生产，设备最长换型时间达1440min，大幅度降低生产能力，导致库存增加、制造成本上升。

2.目标

基于以上因素，迫切需要改善生产线换型，而改善重点主要针对换型批量小、换型时间长的生产线，共选定34条实施优化；同时，结合换型时间的摸底情况，制订两项改善目标：第一，实现换型时间少于30min的生产线数量不小于12条；第二，实现换型时间有改善的生产线数量不小于12条，改善率在10％～50％之间。

3.换型摸底

首先，分析生产线上不同品种之间的制造工艺差异、识别出涉及换型的工序以及大致的换型工作内容。以发动机曲轴二线（简称“曲轴L2线”）为例，主要生产TU5和EC8两个品种，全线共有23个工序，涉及换型的工序达16个，换型主要内容包含更换刀具/工装、切换程序、调整尺寸和首件检查。

然后，针对每个换型工序逐一进行换型摸底，此阶段是换型改善的第一步。主要观察换型前最后一个产品至换型后生产的第一件产品的全过程，注意观察人的手、眼和身体的运动，确定换型过程的操作内容、时间以及换型作业中存在的浪费，所有这些信息逐一记录到换型记录表中（见表2）。其中换型的主要内容、特点以及换型频次包括：更换连杆瓦、抛光臂、定位块、摩擦块和抛光带，校准抛光瓦位置，送三坐标（简称“3D”）检查；涉及粗、半精以及精抛3个工位，可同步进行，其中精抛工位空间狭小；换型批量1次/2周。

在一些换型比较复杂的工序，可利用录像手法记录换型全过程。然后，对录像进行逐步分析，观察作业步骤并细化，按顺序记录。此方法可再现换型过程，反复分析、研究换型作业，以便寻找更多的改善机会。

原因分析、制定措施

1.数据整理

整理并分析换型摸底收集的数据，按照换型作业内容分类统计，分析出换型损失的比例。以曲轴L2线工序OP170为例，换型时间统计分析如图2所示。从图2中可以看出，工序换型时间累计1440min，其中，换型损失排在前两位的分别是换刀以及换刀后的调整，占换型损失时间的83％，是改善的重点。

2.内外部操作分离

结合上述换型摸底记录表，对每个换型操作的属性进行划分，将设备不停机时完成的操作划分为外部操作，必须在设备停机时完成的操作划分为内部操作。

以曲轴L2线OP170为例，序号1（准备换型工具）和序号8（寻找扳手作业）的操作，可以在换型前准备，也就是可在设备不停机时来完成，划分为外部操作。

图7  快速换型改善7大工作步骤

3.制定换型改善措施

针对换型过程中记录的各种浪费，分析产生的原因，寻求改善措施。分析换型作业流程，对内部活动进行严格检查分析，尽可能将内部操作转化为外部操作；同时，采用SMED六法则，缩短内部操作时间，实现换型停机损失最少化。以曲轴L2线为例，制定工序的换型改善行动计划（见表3）。

实施换型改善措施

1.提前做好换型操作准备

在换型前，准备好换型所用的工具、刀具和零件等，避免换型时寻找；提前做好检具的标定工作，减少换型首检的时间。同时，建立换型用工具清单，将工具定置摆放在料箱或工具柜中，换型前将料箱放置在机床旁边，保证及拿及取。通过以上改善，将内部操作转化为外部操作，减少换型停机时间。

2.操作步骤

（1）制作快换工装

在曲轴L2线工序OP170，由于加工TU5和EC8品种的连杆颈开档尺寸分别为24.05mm和20.25mm，造成抛光瓦的宽度不一致；同时，支座和抛光瓦设计为整体式结构，每次换型需要更换3个工位共24组支座，增加了拆卸和调整的难度。

改进后，将抛光瓦和支座设计为分体式结构（见图3），每次换型只需按压快换抛光瓦侧面的定位销，在人不需要进入机床内的情况下，实现快换更换；同时，取消拆装支座操作，大大降低换型后轴向尺寸的调整时间。以上措施实施后，更换抛光瓦时间由原来的600min，下降为60min，下降幅度为90％。

（2）多人协同作业

曲轴L2线工序OP170分粗抛、半精抛和精抛三个工位，换型内容基本相同。改进前，由1人依次完成3个工位工装的更换。改进后，由3人同时在3个工位分别进行换型操作，换型时间减少2/3。需要注意的是，在从事多人协同作业时，彼此之间的配合动作必须演练熟练，尤需注意安全，不可因为疏忽而造成意外伤害。

（3）工装结构统一

曲轴L2线工序OP170加工TU5和EC8品种开档尺寸不同，造成有两种规格的导向轮和导向杆，每次换型需要更换3个工位的36个导向轮和24个导向杆，且作业空间狭窄，换型时间长。改进后，重新设计导向轮和导向杆尺寸，可同时满足TU5和EC8两个品种的加工，取消该换型作业，缩短换型时间250min。

（4）优化3D检查流程

壳体L1线工序OP10加工品种达10个，检查流程先执行零件的线边检查，然后送3D检查其他尺寸，累计首检时间达115min。

通过采取以下两项改善措施进行优化：首先，优化检测流程，即采取首检加工2件，先将1件送计量室，操作工立刻返回线边，利用恒温和三坐标检测这段时间对另一零件进行线边检具的检查，实现平行作业；其次，优化并建立3D检查程序，即只检测定位面、定位孔及更换刀具的孔等关键尺寸，减少了3D首检的检查时间。以上两项措施，累计实现换型时间缩短55min，换型对比如图4所示。

（5）换型作业标准化

换型措施实施到位后，验证换型作业流程，测定换型时间。如果达标，建立换型作业指导书（见图5），明确换型的内容、步骤、时间以及哪些操作在外部完成、哪些操作在内部完成，实现换型作业标准化，有效指导换型作业和新员工培训；对于未达标的，寻求新的改善措施并实施。

换型改善效果

1.经济效益

运用SMED方法后，有17条线换型时间少于30min，换型时间累计下降9.84h，平均下降幅度达70％；另有17条线换型时间有改善，换型时间累计下降29.27h，平均下降幅度达34％（见图6）。其中，曲轴L2线工序OP170的换型时间由1440min下降为218min，下降幅度达85％，换刀、调整以及检查分别下降95％、78％和33％。

采用SMED方法改善，累计减少人工工时2.31min/辆，机器工时2.04min/辆，折合降低人工和机器成本59.52万元/年。

2.社会效益

增强团队换型改善意识，缩短品种切换时间，提高生产线综合利用率，降低在制品，减少制造成本。

在SMED方法推广应用过程中，积累了一些好的换型思路和换型方法（如多人协同作业、快换工装以及优化3D检查流程等），可直接在同类型的生产线上应用；同时，也可推广至新项目设计环节，从源头考虑换型优化，缩短换型时间。

SMED方法还可推广应用到换刀、检查和设备维修等作业中。采取SMED方法的4步骤和6法则，可以减少停机损失，提高工作效率。

结语

在多品种生产线实施快速换型方法，通过观察、分离、转化和压缩四个步骤，可以消除或减少换型作业中的浪费，最大化减少换型停机时间，提升产能、降低换型频率，实现拉动式生产方式。

经过多轮的现场实践，我们逐步总结出切实可行的快速换型7大工作步骤（见图7），运用快速换型工具分析损失，采取PDCA运行模式，从而可以实现对换型作业的持续改善。具体如下：

1.选择换型试点线

优先选择换型频次高、换型时间长的生产线。

2.成立换型工作团队

由工艺、车间、维修、质量和物流等部门组成，明确工作目标、职责以及项目计划。

3.换型摸底

分析换型涉及的工序和大概内容，组织好操作工以及测时人员，开展换型全过程的作业观察、数据记录。

4.制定改进方案

整理换型摸底数据，统计分析各换型作业损失，运用SMED六法则，制定改进措施。

5.实施改进方案

组织实施改进措施。

6.验证换型改善效果

行动措施实施后，进行新一轮的换型观察，记录换型作业和时间，如果达标进入下一阶段；否则，再次开展换型摸底，重新制定新的改进方案，直至达标为止。

7.编制换型作业指导书

固化最优的换型作业，明确作业步骤、作业内容、作业时间以及关键说明，同时按新的标准作业向操作人员培训。