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, scoscar@yahoo.com

Profesore de Asignatura Definitivo “A”. Universidad Nacional Autónoma

de México, Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán, Departamento de Ingeniería, acruzo@gmail.com. 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

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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, scoscar@yahoo.com

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.