SMED, Single Minute Exchange Die. Conceptos fundamentales

La esencia de la filosofía SMED  consiste en eliminar el concepto de lote de fabricación reduciendo al máximo el tiempo de preparación de máquinas. Para empresas que quieren incrementar su flexibilidad y al mismo tiempo disminuir sus niveles de stock resulta crítico reducir al mínimo los tiempos tanto para los cambios de herramientas como para las preparaciones.

Introducción

Esta necesidad viene a su vez insertada dentro de la filosofía de reducción de tiempo o máxima velocidad, que hoy todo lo invade, desde la capacidad de rápida atención, a la reducción de tiempos de respuesta, menores plazos desde la investigación y diseño hasta el inicio de la producción y puesta del producto en el mercado, y la reducción en los plazos de elaboración. El tiempo vale oro, y cada día ello toma mayor importancia tanto desde el punto de vista de la satisfacción del cliente, como desde los costos y de la capacidad competitiva de la empresa.

Eliminar el concepto de lote de fabricación reduciendo al máximo el tiempo de preparación de máquinas y de materiales, esta es en esencia la filosofía SMED. Hoy se apuesta no sólo a reducir al mínimo los tiempos de preparación, sino también los tiempos de reparación y mantenimiento.

A fines de la década de los ’60 Toyota tardaba más de cuatro horas en cambiar de modelo en una prensa de estampación de 800 toneladas, cuando su equivalente en Volkswagen requería de tan sólo dos horas. El ingeniero Shigeo Shingo ante una actividad de investigación asignada por el directivo de Toyota, Sr. Ohno, (destinado a afianzar y hacer factible el Sistema de Producción Just in Time, con el claro y preciso objetivo de reducir los tiempos de espera y los niveles de inventarios tanto de productos en proceso, como de productos terminados -encontrándose ambos catalogados entre las siete mudas clásicas), procede a desarrollar un sistema que permitió reducir el tiempo antes indicado a tan sólo tres minutos.

Se había dado inicio a la implantación del SMED, superando de tal forma uno de los mayores obstáculos que en aquel momento tenía Toyota para implantar la producción “justo a tiempo”, sistema que se haría famoso en el mundo entero como Sistema de Producción Toyota (TPS).

Cuando una empresa ha trabajado en la reducción del tiempo de preparación de una máquina concreta durante varios años, comprueba que es posible reducir radicalmente el tiempo de cambio de varias decenas de horas, a menos de diez. Más tarde y para la misma máquina, se pueden lograr tiempos de decenas de minutos. Un poco más adelante se puede hablar de tiempos de cambio de menos de diez minutos. Algunas empresas incluso han conseguido el objetivo final: cambios al primer toque, donde el tiempo es casi igual a cero. Ninguna empresa puede permitirse el lujo de dejar de trabajar en reducir los tiempos de cambio hasta llegar a este objetivo. No se trata de analizar si es o no posible, sino de ver lo que hay que hacer y cuánto se va a tardar en conseguirlo.

No sólo Toyota sirve de ejemplo, también podemos mencionar a la empresa Kodak (USA) quien en materia de prensa de inyección de plástico logró en 1984 reducir el tiempo de cambio de aproximadamente dos horas a treinta minutos; unos meses más tarde, se volvió a reducir hasta llegar a seis minutos.

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 y, 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 y útiles. 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.

Una de las ventajas más importantes de reducir los tiempos de preparación a cifras de un sólo dígito, es que la empresa puede pasar de trabajar contra almacén a fabricar bajo pedido. Dado que para algunas fábricas la inversión en el inventario de producto acabado es el mayor activo, su conversión en efectivo puede servir para financiar otras inversiones o reducir deudas.

El SMED es sin lugar a dudas un concepto de alta innovación generado por los japoneses dentro del ámbito de la ingeniería industrial. Cabe consignar que en las empresas japonesas, la reducción de tiempos de preparación no sólo recae en el personal de ingeniería, sino también en los Círculos de Control de Calidad (CCC).

Cabe mencionar que actualmente tal filosofía de trabajo ya no sólo se aplica en los cambios de herramientas y preparación de máquinas y equipos, sino también en la preparación y puesta a punto de quirófanos, preparación de embarques aéreos, atención de automóviles Fórmula Uno y de otras actividades vinculadas a los servicios.

Metodología para el cambio de métodos

Como en el caso de otros métodos de trabajo, se hace uso de diversas técnicas, siendo ellas:

• Análisis paretiano: destinado a diferenciar los muchos triviales de los pocos vitales. O sea concentrarse en aquellas pocas actividades que absorben la mayor parte en el tiempo de cambio y/o preparación.
• Las seis preguntas clásicas: ¿Qué? – ¿Cómo? – ¿Dónde? – ¿Quién? – ¿Cuándo? y los respectivos ¿Por qué?, correspondientes a cada una de las respectivas respuestas, con el objetivo de eliminar lo innecesario, combinar o reordenar las tareas y simplificarlas.
• Los cinco ¿Por qué? sucesivos: a los efectos de detectar posibilidades de cambio, simplificación o eliminación de tareas comprendidas en el proceso de cambio de herramientas o preparación de las máquinas o equipos. Esta técnica está fundamentalmente enfocada en la búsqueda de la causa raíz, o sea en los factores que en éste caso concreto determinan los tiempos de preparación o cambio de herramientas.

Conceptos fundamentales del SMED

A los efectos de la reducción en los tiempos de preparación deben tomarse en consideración cuatro conceptos claves consistentes en:

1. Separar la preparación interna de la externa. Se debe entender por preparación interna todas aquellas actividades para cuya realización es menester detener la máquina o equipo. En tanto que la externa incluyen todas aquellas actividades que pueden efectuarse mientras la máquina está en funcionamiento.
2. Convertir cuanto sea posible de la preparación interna en preparación externa. De tal forma muchas actividades que deben en principio efectuarse con la máquina parada puede adelantársela mientras ésta esta en funcionamiento. Ejemplo: la máquina de colar a presión puede precalentarse utilizando el calor sobrante del horno que sirve a esta máquina. Esto significa que puede eliminarse el disparo de prueba para calentar el molde metálico de la máquina.
3. Eliminación de los procesos de ajuste. Las actividades de ajuste pueden llegar a representar entre el 50 y el 70 por ciento del total de las actividades internas. Por tal motivo es importante e imperioso reducir sistemáticamente el tiempo de ajuste a los efectos de reducir el tiempo total de preparación. La clave no consiste en reducir el ajuste, sino en “eliminarlo” mediante un pensamiento creativo (por ejemplo: ajustando las herramientas en un sólo movimiento – one touch up).
4. Suprimir la propia fase de preparación. A los efectos de prescindir por completo de la preparación, pueden adoptarse dos criterios. El primero consiste en utilizar un diseño uniforme de los productos o emplear la misma pieza para distintos productos; y el segundo enfoque consiste en producir las distintas piezas al mismo tiempo. Esto último puede lograrse por dos métodos. El primer método es el sistema del conjunto. Por ejemplo, en el mismo troquel, se tallan dos formas diferentes. El segundo método consiste en troquelar las distintas piezas en paralelo, mediante la utilización de varias máquinas de menor costo.

Técnicas de aplicación

Se utilizan en el SMED seis técnicas destinadas a dar aplicación a los cuatro conceptos anteriormente expuestos.

Técnica Nº 1: Estandarizar las actividades de preparación externa. Las operaciones de preparación de los moldes, herramientas y materiales deben convertirse en procedimientos habituales y estandarizados. Tales operaciones estandarizadas deben recogerse por escrito y fijarse en la pared para que los operarios las puedan visualizar. Después, los trabajadores deben recibir al correspondiente adiestramiento para dominarlas.

Técnica Nº 2: Estandarizar solamente las partes necesarias de la máquina. Si el tamaño y la forma de todos los troqueles se estandarizan completamente, el tiempo de preparación se reducirá considerablemente. Pero dado que ello resulta de un costo elevado, se aconseja estandarizar solamente la parte de la función necesaria para las preparaciones.

Técnica Nº 3: Utilizar un elemento de fijación rápido. Si bien el elemento de sujeción más difundido es el perno, dado que el mismo sujeta en la última vuelta de la tuerca y puede aflojarse a la primera vuelta, se han ideado diversos elementos que permiten una más eficaz y eficiente sujeción. Entre tales elementos se cuenta con la utilización del orificio en forma de pera, la arandela en forma de U y la tuerca y el perno acanalado.

Técnica Nº 4: Utilizar una herramienta complementaria. Se tarda mucho en unir un troquel o unas mordazas directamente a la prensa de troquelar o al plato de un torno. Por consiguiente, el troquel o las mordazas deben unirse a una herramienta complementaria en la fase de preparación externa, y luego en la fase de preparación interna esta herramienta puede fijarse en la máquina casi instantáneamente. Para hacer ello factible es necesario proceder a la estandarización de las herramientas complementarias. Puede hacerse mención, como ejemplo de ésta técnica, la mesa móvil giratoria.

Técnica Nº 5: Hacer uso de operaciones en paralelo. Una prensa de troquelar grande o una máquina grande de colada a presión tendrán muchas posiciones de fijación en sus cuatro costados. Las operaciones de preparación de tales máquinas ocuparán mucho tiempo al operario. Pero, si se procede a aplicar a tales máquinas operaciones en paralelo por dos personas, pueden eliminarse movimientos inútiles y reducirse así el tiempo de preparación.

Técnica Nº 6: Utilización de un sistema de preparación mecánica. Al poner el troquel, podría hacerse uso de sistemas hidráulicos o neumáticos para la fijación simultánea de varias posiciones en cuestión de segundos. Por otra parte, las alturas de los troqueles de una prensa de troquelar podrían ajustarse mediante un mecanismo electrónico.

Problemas más comunes a la hora de realizar los cambios o preparaciones de herramientas

Cuando las actividades de preparación se prolongan demasiado o el tiempo de preparación varía considerablemente, es factible que se estén dando los siguientes problemas o inconvenientes:

1. La terminación de la preparación es incierta.
2. No se ha estandarizado el procedimiento de preparación.
3. El procedimiento no se observa debidamente.
4. Los materiales, las herramientas y las plantillas no están dispuestos antes del comienzo de las operaciones de preparación.
5. Las actividades de acoplamiento y separación duran demasiado.
6. Es alto el número de operaciones de ajuste.
7. Las actividades de preparación no han sido adecuadamente evaluadas.
8. Variaciones no aleatorias en los tiempos de preparación de las máquinas.

Estos obstáculos pueden y deben salvarse mediante la investigación diaria y el reiterado cuestionamiento de las condiciones de preparación en el lugar de trabajo.

Importancia de las Cinco “S” en la aplicación del SMED

Las actividades de Organización-Orden-Limpieza-Estandarización y Disciplina son esenciales y fundamentales para una correcta y óptima puesta en funcionamiento del sistema SMED.

El poder encontrar rápidamente las herramientas, el disponer de todos los equipos y lugar de trabajo en estado de limpieza, y el disponer de elementos visuales que permitan el mejor ajuste, son beneficios que trae consigo la aplicación sistemática de las Cinco “S”.

Procedimientos para mejorar la preparación

Además de las grabaciones en video y de los estudios de tiempos y movimientos relacionados con las actividades de preparación, hay cuatro procedimientos más para lograr mejoras. El primero consiste en separar la preparación interna de la preparación externa. El segundo, en reducir el tiempo de preparación interna mediante la mejora de las operaciones. El tercero, en promover una ulterior reducción del tiempo de preparación interna mejorando el equipo. Y, el cuarto es el reto de reducirlo hasta dejarlo en cero.

Fase 1: Diferenciación de la preparación externa y la interna. Por preparación interna, como antes ya se expreso, se incluyen todas aquellas actividades que para poder efectuarlas requiere que la máquina se detenga. En tanto que la preparación externa se refiere a las actividades que pueden llevarse a cabo mientras la máquina funciona. El principal objetivo de esta fase es separar la preparación interna de la preparación externa, y convertir cuanto sea posible de la preparación interna en preparación externa. Para convertir la preparación interna en preparación externa y reducir el tiempo de esta última, son esenciales los cuatro puntos siguientes:

• Preparar previamente las plantillas, herramientas, troqueles y materiales.
• Mantener los troqueles en buenas condiciones de funcionamiento (TPM).
• Crear tablas de las operaciones para la preparación externa.
• Mantener el buen orden y limpieza en la zona de almacenamiento de las plantillas y troqueles retirados (Cinco “S”).

El más importante de estos cuatro puntos es el último: mantener limpia y ordenada la zona de almacenamiento de las herramientas, plantillas y troqueles. Si las herramientas están almacenadas de un modo desordenado en una caja de herramientas, los trabajadores perderán tiempo buscando las que necesiten; es la típica operación inútil que no crea valor adicional.

Fase 2: Las preparaciones internas que no puedan convertirse en externas deben ser objeto de mejora y control continuo. A tales efectos se consideran clave para la mejora continua de las mismas los siguientes puntos:

• Mantener las zonas de almacenamiento de herramientas y troqueles limpias y ordenadas (Cinco “S”).
• Vigilar los efectos de los cambios introducidos en la secuencia de las operaciones.
• Vigilar las necesidades de personal para cada operación.
• Vigilar la necesidad de cada operación.

El examen continuo de los puntos antes descriptos pondrá de manifiesto oportunidades de mejora.

Fase 3: Mejora del equipo. Todas las medidas tomadas a los efectos de reducir los tiempos de preparación se han referido hasta ahora a las operaciones o actividades. La próxima estrategia se enfoca en la mejora del equipo. A continuación se exponen algunas formas de hacer ello factible.

• Organizar las preparaciones externas y modificar el equipo de forma tal que puedan seleccionarse distintas preparaciones pulsando un botón.
• Reciclar el calor procedente de las operaciones de mecanización y utilizarlo para el precalentamiento de hornos.
• Modificar la estructura del equipo o inventar herramientas que permitan una reducción de la preparación y de la puesta en marcha.
• Eliminar los ajustes necesarios para fijar la altura o la posición de los troqueles o plantillas mediante el uso de un desconectador de fin de carrera o convertir los ajustes manuales en automáticos.
• Revisar la hoja de secuencia de operaciones estándar y adiestrar a los operarios cuando se mejora el equipo.

Fase 4: Preparación Cero. El tiempo ideal de preparación es cero. Para lograrlo es menester utilizar una pieza común para varios productos. Esto podría lograrse en la fase de desarrollo y diseño de los nuevos modelos.

Conclusiones

Los tiempos invertidos en preparación y cambio de útiles y herramientas son uno de los factores claves para un fabricante de clase mundial. La reducción de los tiempos de cambio de útiles permite la reducción en el tamaño de los lotes, haciendo posible con ello la reducción de los inventarios en proceso. La reducción de los lotes hace a su vez factible reducir los tiempos de ciclo; la reducción de éste último permite dar a la empresa una respuesta más rápida a los clientes, reduciendo o eliminando la necesidad de mantener inventarios de productos terminados.

Una fábrica típica dispondrá de numerosos procesos de cambios de herramientas, y una parte importante de la mejora continua tendrá relación directa con la reducción gradual y sistemática de dichos tiempos de cambio.

El Sistema de Producción Just in Time (Justo a Tiempo) no es factible si son voluminosos los tamaños de lotes, y dichos lotes pueden reducirse solamente si se reducen los tiempos para los cambio de útiles y preparación de los equipos.

En el pasado, no se daba mucha trascendencia a la necesidad de acelerar los cambios de útiles, pero la amplia aceptación del Just in Time ha constituido este tema en el centro de atención de muchas plantas fabriles.

Muchas empresas han verificado que pueden reducirse significativamente los tiempos de cambio de herramientas (del orden del 50 al 75%) con el mero estudio del problema y la posterior mejora en la organización de las actividades. Pueden lograrse reducciones adicionales mediante modificaciones relativamente pequeñas en las máquinas, herramientas, útiles o producto. Solamente después de haber puesto en práctica esta clase de mejoras sencillas es menester o necesario incurrir en inversiones de capital de cierto nivel.

El coste actual de obtener importantes mejoras en materia de tiempos es factible meramente con el tiempo destinado en primer lugar a la capacitación de los operarios y en segundo lugar a la atención que estos diariamente presten a las máquinas, y el de los técnicos e ingenieros necesarios para las actividades de asesoramiento y soporte.

Como hay relativamente pocas fábricas sin costes de cambio, la mayoría tienen la oportunidad de reducirlos, y reducir la inversión en inventario asociada. Los costes de preparación no se limitan a los talleres mecánicos convencionales, afectan también a las industrias de proceso y a las de montaje, como farmaceúticas, papeleras, alimenticias, químicas, y electrónicas entre muchas otras.

El punto importante es que las operaciones de preparación de máquinas y cambio de útiles, herramientas, plantillas y accesorios son uno de los despilfarros más sustanciales de la fabricación. Sólo basta considerar que si en una fábrica se reducen a un mínimo todas las operaciones vinculadas a los cambios de herramientas y tiempos de preparación (tiempos de reutillaje), normalmente pueden reducir los costes de fabricación en un 20% o más.

Anexo – Lista de chequeo a realizar con la máquina en marcha

Troquel

1. ¿Está en el lugar correcto?
2. ¿Se ha verificado cada pieza del troquel?
3. ¿Está realmente limpio?
4. ¿Está agrietado?

Herramientas

1. ¿Hay llaves inglesas?
2. ¿Hay atornilladores?
3. ¿Hay pinzas de resorte?
4. ¿Hay trapos limpios?
5. ¿Hay calibres de nivel?
6. ¿Hay cepillos?
7. ¿Están todas las herramientas en su lugar correcto?

Medios de control

1. ¿Están disponibles los micrómetros necesarios?
2. ¿Hay calibres ajustables?
3. ¿Hay calibres para tubos?
4. ¿Hay lentes de aumento?
5. ¿Se cuenta con calibres de dial?
6. ¿Están todas las herramientas de inspección?
7. ¿Hay plantillas para medida?
8. ¿Está todo en perfecto estado?
9. ¿Están todos los medios de control en el sitio correcto?

Bibliografía

• Conceptos de organización industrial – Ángel Alonso García – Editorial Marcombo – 1998
• Las claves del éxito de Toyota – Jeffrey Liker – Editorial Gestión 2000 – 2006
• Organización de la producción – Velasco Sánchez – Editorial Pirámide – 2006
• Kaizen – Mauricio Lefcovich – www.gestiopolis.com – 2003
• Detección, prevención y eliminación de desperdicios – Mauricio Lefcovich – www.gestiopolis.com – 2004
• Los dieciséis ceros – Mauricio Lefcovich – www.gestiopolis.com – 2007
• TPM para una fábrica eficiente – Ken’ichi Sekine y Keisuki Arai – Editorial TGP – 2006
• Fabricación libre de despilfarros – John W. Davis – Editorial TGP – 2003
• Como mejorar los métodos de trabajo – Pérez Gutiérrez – Editorial Deusto – 1984
• Los Cinco Pilares de la Fábrica Visual – Hiroyuki Hirano – Editorial TGP – 2005
• El Sistema de Gestión de la Producción Shingo – Shigeo Shingo – Editorial TGP – 2005
• La nueva gestión de la fábrica – Kiyoshi Suzaki – Editorial TGP – 2004
• Sistema de Reducción de Costes – Yasuhiro Monden – Editorial TGP – 2005
• Competitividad en fabricación – Hiyoshi Suzaki – Editorial TGP – 2003