Le operazioni Esterne all’interno di un ciclo di set-up sono due: una all’inizio del set-up (preparazione) e l’altra alla fine, al termine delle operazioni Interne (regolazioni).

In questa fase bisogna migliorare tutti gli aspetti organizzativi, impiegando la tecnica delle 5S: eliminare tutto ciò che non serve dalle postazioni della Linea, sistemare tutti gli attrezzi definendo loro un posto, pulire, standardizzare e creare le condizioni per il rispetto delle regole.

Un aspetto fondamentale per organizzare bene le attività è il concetto di Visual Management.

Tutti gli attrezzi utili devono essere visibili e riposti su uno scaffale comodo per il prelievo e il deposito (ergonomia). Tutte le referenze devono essere separate secondo il loro impiego e bisogna assolutamente evitare di mescolarle.

L’uso dei codici, etichette identificative con numeri e lettere e l’uso dei colori facilita l’identificazione da parte degli addetti.

Perché nelle attività di set-up ci sono diverse regolazioni da effettuare?

Se le attrezzature avessero ad esempio la stessa altezza, lo stesso spessore, gli stessi attacchi e le stesse interfacce, si potrebbe risparmiare un notevole quantitativo di tempo.

Inoltre, il tempo impiegato in questa operazione è notevolmente influenzato dalla professionalità e dall’esperienza degli operatori a fronte di situazioni sempre diverse tra loro.

La metodologia Smed ha l’obiettivo di eliminare la soggettività e la dipendenza dei tempi dalle persone. Per ottenere questo ci sono tre modi:

• La standardizzazione
• Il Poka Yoke (sistemi anti-errore)
• L’addestramento del personale

Le regolazioni si rendono necessarie quando la precedenti operazioni non sono state eseguite con sufficiente accuratezza e non si è raggiunto l’obiettivo.

Spesso questa situazione è dovuta al fatto che le operazioni sono state concepite in modo complicato, anziché semplice.

Bisogna concepire le operazioni eliminando completamente la possibilità di regolare i servo meccanismi. Ad esempio si possono adoperare i fine corsa meccanici che, quando vanno in “battuta”, sono nella giusta posizione.

Occorre sostanzialmente impiegare un metodo che garantisca il raggiungimento dell’obiettivo e che sia allo stesso tempo il più semplice possibile e di rapida esecuzione.

Il criterio da applicare è quello del minimo comune multiplo (Lcm- least common multiple) in opposizione al metodo tradizionale.

Il metodo tradizionale propone una regolazione continua che dà solo l’illusione di una maggiore possibilità di scelta e accuratezza ma che in realtà trascina con se più esiti negativi che benefici.

Un esempio riportato dallo stesso Shingo riguarda lo spostamento di un fine corsa su una rotaia che veniva eseguito azionando una vite e passando quindi per tutti i valori intermedi compresi tra quello di partenza A e quello di arrivo B.

La soluzione proposta tendeva invece ad avere un numero limitato di posizionamenti possibili con una manovra di tipo a gradino anziché
continua.

La messa in pratica avviene posizionando diversi fine corsa nelle posizioni di interesse con un interruttore di esclusione dell’alimentazione elettrica.

In questo modo si elimina l’azionamento selettivo del fine corsa nella posizione richiesta senza provvedere a manovre di spostamento, modificando la funzione anziché il meccanismo.

La standardizzazione deve quindi tendere alla semplicità e alla ripetitività delle operazioni, anziché alla soggettività e all’esperienza. Bisogna dunque avere procedure semplici e personale addestrato.

Se tutte le attrezzature avessero la stessa altezza, lo stesso spessore, gli stessi attacchi le stesse interfacce si potrebbe risparmiare un notevole quantitativo di tempo.

Il metodo di serraggio più usato in ambito industriale è sicuramente il bullone a motivo della reperibilità e della standardizzazione.

Ma ha anche alcuni difetti spesso poco conosciuti e che possono rallentare lo svolgimento delle operazioni interne.

Il bullone effettua il corretto bloccaggio solamente quando l’ultimo filetto è in presa, per ottenere ciò è necessario effettuare circa 15 rotazioni. Se il bullone è più lungo del necessario inoltre si ha una perdita di tempo e energia dovuto all’avvitamento.

• Il bullone perde la capacità di serraggio appena si verifica un allentamento.
• Bulloni e dadi vengono spesso persi dall’operatore durante il montaggio all’interno della macchina o in grate del pavimento, ciò provoca uno spreco di tempo dovuto alla ricerca del componente oppure alla sua sostituzione.
• Spesso i bulloni non sono standardizzati all’interno dello stesso set up.

DIME DI MONTAGGIO

La dima è una forma o uno stampo che viene realizzato per poter riprodurre una spaziatura, il profilo di un oggetto, o l’oggetto stesso. L’utilizzo di dime nel montaggio semplifica molto le operazioni nel posizionamento e nell’unione dei pezzi.

Nelle immagini successive sono riportati una serie di esempi di accorgimenti utili per facilitare le operazioni di serraggio, regolazioni e montaggio delle attrezzature.

Gli esempi, anche se possono essere diversi rispetto ai propri processi, si possono contestualizzare nella propria realtà prendendo spunti per nuove idee che abbiano gli stessi principi guida.

OPERAZIONI IN PARALLELO

Spesso gli operatori nella sostituzione di attrezzature devono compiere numerosi spostamenti intorno alla Linea che allungano il tempo complessivo di set-up.

Se gli operatori fossero due anziché uno si impiegherebbe meno della metà del tempo in quanto le ore-uomo coinciderebbero con quelle precedenti ma il rapporto di utilizzo aumenta.

Nella maggior parte dei casi c’è però riluttanza ad adottare questo metodo in quanto non si dispone di operatori di riserva.

Bisogna però considerare il fatto che se il tempo di sostituzione è 1 ora i minuti di assistenza di dimezzano. Ed è meglio impiegare un operatore in più per dimezzare i tempi di fermo Linea, piuttosto che in operazioni a basso valore aggiunto.

Shigeo Shingo definisce questa come la fase più efficace di tutto il sistema S.M.E.D. Esempi pratici di queste attività sono ad esempio:

• L’adozione di opportuni spessori per ridurre i tempi di regolazioni delle altezze delle attrezzature
• Pre-riscaldamento di alcuni attrezzi che necessitano di certe temperature d’utilizzo in modo da eliminare il tempo macchina per raggiungere la temperatura di regime
• Attrezzi doppi preparati e pre-settati pronti subito per il montaggio; soprattutto nei casi in cui alcuni attrezzi necessitino di pulizia e regolazione durante il fermo Linea

La vera difficoltà in questa fase consiste nel riuscire a liberare la propria mente e a non dare nulla per scontato.

Il fatto che un’attività sia sempre stata fatta in un certo modo non vuol affatto dire che quello sia l’unico modo per farla. Ma i primi a non vederlo a volte sono proprio coloro che hanno sempre lavorato in un certo modo.

Bisogna rimettere tutto in discussione, anche l’attività più banale come, ad esempio, avvitare una vite e domandarsi:

• Quante viti servono veramente?
• Si possono usare viti più corte?
• Bisogna per forza adoperare un cacciavite?
• Si possono usare altri sistemi di serraggio che non richiedano l’uso di un cacciavite?
• Si può adoperare un avvitatore?
• Etc.

Sostanzialmente, nella fase 2 ci si deve domandare le seguente cose:

1. Questa attività può essere eliminata?
2. Questa attività deve per forza essere svolta con la Linea ferma?

Il lavoro in Team è fondamentale. Osservando lo svolgimento delle attività sicuramente verranno delle idee su come migliorare. Queste idee saranno molto utili nella fase successiva e vanno registrate nel seguente modulo.

Le operazioni compiute per il cambio di attrezzatura si possono dividere in operazioni interne (Ied – inside exchange of die) e operazioni esterne (Oed – outside exchange of die).

Le prime devono essere effettuate necessariamente a macchina ferma mentre le seconde possono essere effettuate con la macchina in moto cioè mentre la macchina lavora, prima o dopo del cambio vero e proprio.

Le operazioni esterne consistono nel preparare il set-up del prodotto successivo predisponendo tutte le attrezzature e gli strumenti necessari (dime, chiavi, attrezzi, strumenti etc.).

Tutto il materiale necessario deve essere posizionato accuratamente vicino alla Linea, pronto per il suo utilizzo e controllando che sia tutto in ordine, pulito e in buono stato di manutenzione.

Con zero sorprese dell’ultimo momento che costringono le persone a correre per ripristinare velocemente le anomalie, provocando stress produttivi, ritardi, sprechi di tempo e costi.

L’ordine e la pulizia della strumentazione e dei macchinari è il requisito di base per la prevenzione dei guasti e la loro immediata identificazione.

Le operazioni interne devono consistere solamente nello smontaggio dell’attrezzatura precedente e nel montaggio di quella nuova.

Da ciò si evince che bisogna massimizzare lo operazioni esterne e se le operazioni interne sono inevitabili per vincoli di processo, queste devono essere effettuate solo quando è necessario, come il pit stop nella Formula 1.

In alcuni casi riscontrati presso le aziende, la sola fase di preparazione ha prodotto una riduzione di oltre il 30% del tempo totale di set-up.

Le operazioni esterne consistono, oltre alla fase di preparazione, alche alla fase di regolazione e messa a punto finale, dopo le operazioni interne di smontaggio e montaggio.

In questa Fase 1 vanno solamente separate dalle attività interne. La loro analisi e ottimizzazione sarà oggetto delle fasi successive.

Bisogna altresì annotare tutte le attrezzature e la strumentazione adoperata dagli operatori.

Rispetto al Tabellone iniziale della Fase zero, al termine della Fase 1 si può chiaramente osservare il primo effetto dovuto alla separazione delle attività.

Il rettangolo giallo che costituisce il fermo Linea si è ridotto semplicemente organizzando diversamente il set-up.

L’obiettivo dello Smed è ridurre tutto il tempo di set-up a partire dalle attività esterne di preparazione sino alla fase di regolazione e messa a punto. A partire però dai tempi interni che riducono il fermo Linea.

La Fase zero serve per comprendere l’attuale organizzazione e le modalità con cui viene effettuato tutto il set-up: ad esempio se viene effettuata un’attività di preparazione oppure no, come sono organizzate tali attività, da quante persone, con che durata, quali problemi ci sono etc.

La scelta del Team di partecipanti è fondamentale per la buona riuscita del Workshop. Occorre inserire nel gruppo di partecipanti personale misto tra tecnici e operatori di Linea.

Questo per diverse ragioni:

• Un Team multidisciplinare statisticamente ottiene risultati migliori sia qualitativamente che quantitativamente
• In un Team composto da persone appartenenti a enti e funzioni diverse si generano idee e soluzioni di gran lunga più efficaci
• Se si coinvolgono anche gli operatori di Linea, che convivono quotidianamente con i problemi e le difficoltà della produzione, si è certi di non tralasciare nulla e di occuparsi dei veri problemi
• Inoltre, coinvolgendo le persone, il rispetto delle regole e delle procedure è garantito, il loro mantenimento e il continuo miglioramento

In questa fase si utilizzano dei moduli che consentono di registrare lo svolgimento delle attività durante l’esecuzione del set-up.

Il Modulo di registrazione del Set Up è un documento utilizzato per la registrazione delle attività svolte sul campo, durante un intervento di set up. Serve a due cose:

1. Analisi del set-up iniziale

2. Elaborazione successiva della procedura di set-up

Il Modulo di registrazione del Set Up deve contenere le seguenti informazioni:

• Numero progressivo attività
• Descrizione attività
• Attrezzi e strumenti utilizzati
• Numero di persone che la eseguono
• Tempo di inizio attività
• Durata
• Classificazione attività: Interna / Esterna

Al termine dell’osservazione del set-up si compila un Tabellone, dove verrà monitorata nel tempo l’evoluzione dei miglioramenti e la riduzione progressiva della durata del tempo di set-up, secondo l’obiettivo definito.

Questa Fase deve essere svolta in Team, assegnando a ciascun partecipante un compito specifico. I compiti da assegnare sono i seguenti:

• Registrazione sequenziale delle attività
• Registrazione dei tempi delle fasi/attività
• Osservazione e registrazione delle attività a non valore aggiunto (muda)
• Compilazione del diagramma a spaghetti
• Ricerca delle soluzioni veloci

La registrazione sequenziale delle attività andrebbe svolta da una persona competente che conosce ciò che sta osservando.

Il diagramma a spaghetti è sostanzialmente un foglio formato A3 o A4 (dipende dalla grandezza del perimetro osservato), sul quale l’osservatore traccia il percorso dell’operatore compiuto durante la fase di set-up.

Il nome “spaghetti” è stato assegnato in quanto, al termine dell’attività di set-up, il foglio di osservazione degli spostamenti compiuti dall’operatore si traduce in un insieme di righe dritte e curve che, simpaticamente, possono ricordare un piatto di spaghetti.

Colui che compila il diagramma spaghetti dovrà seguire l’operatore in tutti gli spostamenti che compie, tracciando il percorso sul foglio come se l’operatore avesse un pennarello sotto le scarpe.

Lo scopo della compilazione di questo diagramma serve sostanzialmente per diverse ragioni:

• Misurare i metri percorsi
• Osservare l’attuale organizzazione e gli sprechi
• Registrare la situazione visiva alla partenza per valutare i progressi

La Fase zero si conclude con l’osservazione completa di un set-up e la compilazione di tutti i moduli che serviranno per le successive Fasi, compreso il Tabellone sul quale verrà monitorato l’evoluzione di tutte le Fasi.

Prima di parlare della definizione della metodologia S.M.E.D. dobbiamo innanzitutto definire cosa si intende per set-up.

La Metodologia Smed, come già trattato nell’argomento sulle origini del termine, serve per ridurre i tempi di set-up. Nell’immagine successiva è riportata la definizione del tempo di set-up.

Il termine set-up ha diversi sinonimi, sia in italiano che in inglese: cambio serie, cambio formato, change over, cambio produzione etc.

Nomi diversi dati dai differenti contesti produttivi che, però, hanno tutti il medesimo significato e obiettivo.

Vediamo ora la definizione di change-over in termini più precisi, secondo tre diversi paradigmi industriali, ovvero: secondo il Work Analysis, l’Industrial Engineering e il Lean Manufacturing.

Le tre diverse definizioni danno origine a tre differenti approcci nel considerare, analizzare e migliorare le fermate programmate dovute al cambio produzione.

Di seguito le Fasi della Metodologia SMED.

I principi su cui si basa la Metodologia SMED riguardano il modo con il quale si organizza il set-up, evitando tempi morti dovuti alla ricerca inutile dei materiali ed eliminando o riducendo tutti gli sprechi possibili.

Ogni set-up ha una serie di fasi che si sviluppano in ordine cronologico. Esse sono:

1. Fase di Preparazione: questa fase viene svolta durante il funzionamento del macchinario o della Linea e consiste nell’organizzare tutto il materiale occorrente che deve avere una sua precisa collocazione nelle immediate vicinanze della Linea. Questo evita perdite di tempo dovute alla ricerca dell’occorrente per effettuare il cambio ed evita “sorprese” dovute, ad esempio, ad attrezzature sporche o da sistemare durante il cambio, con conseguente allungamento dei tempi di set-up e perdite produttive. Nella terminologia dello SMED, questa fase viene chiamata “attività esterna” ovvero non incide direttamente sul tempo di cambio vero e proprio (sostituzione di attrezzature o parti di essa).
2. Fase di Cambio: è la fase di sostituzione delle attrezzature o parti di essa, necessaria per produrre il nuovo prodotto. Viene svolta con la Linea ferma, per ovvie ragioni legate alla sostituzione fisica e per ragioni di sicurezza. Durante questa fase si provvede alla sostituzione di tutte le attrezzature riferite alla produzione del prodotto precedente, con tutto ciò che occorre per realizzare la produzione del prodotto successivo.
3. Fase di regolazione e messa a punto: questa fase può essere svolta con la Linea in funzione, se la tecnologia lo consente. Consiste nel regolare i parametri della macchina/Linea, in modo da garantire il corretto funzionamento di tutti gli organi del macchinario per produrre un prodotto di qualità, conformemente alla specifiche.

Nella slide in alto sono riportati i tre blocchi che illustrano le macro fasi della Metodologia SMED. L’obiettivo è ridurre il tempo di cambio vero e proprio (rettangolo nero – interno) per poi ridurre i tempi della fase di preparazione e regolazione/messa a punto dei parametri macchina finale (rettangolo blu – esterno).

Riportiamo di seguito una slide con la terminologia di base della Metodologia SMED.

Il punto di partenza della metodologia S.M.E.D. é nella suddivisione dell’intero tempo di setup (o tempo di cambio produzione, come definito sopra) in due entità ben distinte:

• Tempo di set-up interno
• Tempo di set-up esterno

TEMPO DI SET-UP INTERNO
Intervallo di tempo durante il quale la macchina (Linea e, per estensione,
processo produttivo) deve essere fermata altrimenti non sarebbe possibile effettuare il setup. Questo é il vero e proprio tempo di set-up, che inizia alla fine del lotto precedente e termina all’inizio del lotto successivo (primo pezzo “conforme”). Durante quest’intervallo di tempo non si aggiunge alcun valore al prodotto.

TEMPO DI SET-UP ESTERNO
Intervallo di tempo che trascorre durante le operazioni produttive sia del lotto precedente che di quello successivo, durante il quale si effettuano
alcune attività necessarie per il set-up (come portare o rimuovere materiali, attrezzature e prodotti, preparare strumenti e attrezzi necessari, etc.). Tali attività “esterne” possono essere effettuate da personale vario (operatori generici, tecnici attrezzisti etc. ). Una parte di questo tempo può trascorrere prima delle attività di set-up interne e parte dopo.

Nelle aziende che non hanno ancora implementato la Metodologia SMED, la differenza tra le due entità temporali non è conosciuta né evidenziata: molte attività che potrebbero essere effettuate “esternamente” vengono effettuate “internamente” (a macchina ferma), allungando e penalizzando la durata del tempo di set-up interno. In casi limite, il tempo di set-up interno é l’intero tempo di set-up.

Fu nel 1950 che Eiji Toyoda, presidente della Toyota, defini’ il suo sistema di produzione: TPS (Toyota Production System).

Quello fu il primo passo di quella che poi venne denominata “Lean Manufacturing”, e che partì con la realizzazione delle prime “presse sensibili”.

Le principali parti strutturali di un’automobile erano stampate in lamiera di acciaio: nella produzione artigianale questi pezzi venivano stampati da presse semiautomatiche, uno per uno e per ciascun veicolo.

Nella produzione di massa negli anni ’50 si utilizzavano generalmente presse multiple in grado di lavorare 12 lamiere per battuta.

Il set-up di queste presse era molto oneroso e, affinché le operazioni potessero essere economicamente sostenibili, si dovevano lavorare grandi quantità di lamiere.

Il cambio stampo era molto complesso e doveva essere eseguito da operai specializzati. I tempi di set-up erano mediamente di un giorno e determinavano, al riavvio della produzione, notevoli quantità di scarti.

Altre volte si utilizzavano presse dedicate che causavano enormi immobilizzi di capitali.

La prima sfida di Taiichi Ōhno, all’epoca ingegnere meccanico di produzione in Toyota, fu quella di fabbricare tutte le parti dell’automobile con un numero limitato di presse.

Per riuscire in questo intento si iniziarono a sviluppare tecniche semplici per la riduzione del tempo di set-up.

Quasi sempre gli attrezzisti incaricati a effettuare i cambi stampi erano gli stessi operatori di produzione.

Dopo dieci anni di esperimenti si ottenne la riduzione del tempo di set-up da un giorno a tre minuti.

Successivamente questa tecnica verrà chiamata e studiata sotto il nome di SMED System, ovvero: Single Minute Exchange of Die.

In quegli anni, un altro ingegnere di nome Seiichi Nakajima, direttore tecnico in Toyota. mise a punto una metodologia per massimizzare l’efficienza e l’efficacia di macchinari e impianti.

La metodologia è conosciuta come TPM (Total Productive Maintenance o Manutenzione Produttiva Totale).

Lo SMED è parte integrante di questa metodologia, ed è all’interno del Pilastro Kobetsu Kaizen o “Miglioramento Focalizzato”. Il TPM è un trademark di proprietà del JIPM (Japan Institute of Plant Maintenance).

Il primo Pilastro del TPM, il Kobetsu Kaizen, ha come obiettivo l’individuazione e l’attacco alle Perdite degli Impianti. La perdita dovuta al set-up fa parte della categoria di perdite di disponibilità.

Lo strumento con il quale questa perdita viene affrontata e continuamente ridotta è, per l’appunto, lo SMED.

Il risultato immediato che si ottiene con l’impiego dello SMED è il miglioramento dell’efficienza degli impianti o OEE (Overall Equipment Effectiveness).

Nelle due immagini successive sono riportate le 16 tipologie di Perdite. Il Set-Up è una delle otto perdite di disponibilità e rientra nella categoria delle fermate non programmate.

Nelle immagini successive sono riportati il flusso delle attività del Workshop SMED e l’agenda con le macro attività:

Lo SMED nasce dalla necessità di ridurre al minimo i costi di produzione, in particolare l’incidenza dei tempi di set up sull’efficienza di un macchinario.

In realtà, i vantaggi che una azienda ottiene riducendo il tempo di cambio produzione sono molteplici, ovvero:

• Maggiore flessibilità
• Facilità operativa nel compiere le operazioni di ri-attrezzaggio
• Migliore organizzazione del lavoro per gli operatori
• Riduzione dei tempi morti e dei tempi di ricerca attrezzature
• Maggiore produttività ed efficienza
• Maggiore soddisfazione del cliente
• Riduzione dei lotti produttivi
• Riduzione della sovrapproduzione e dello stock
• Riduzione dei trasporti e movimentazioni materiali
• Riduzione degli spostamenti degli operatori
• Migliore qualità del prodotto

Il mercato odierno, a differenza dell’epoca passata contraddistinta dalla diffusione di prodotti di massa, è cambiato e la domanda è sempre più customizzata.

Per questa ragione fare previsioni accurate della domanda è diventato molto più complesso.

La conseguenza diretta dovuta a questo scenario in continua evoluzione è la riduzione dei lotti produttivi e il cambio delle logiche di approvvigionamento, pianificazione e programmazione.

La programmazione in passato era basata su logiche di tipo push (a spinta). Si produceva accumulando scorte inter-operazionali (wip) e magazzini (MP e PF).

Le nuove logiche produttive che si adattano meglio allo scenario di mercato odierno sono di tipo pull (flusso tirato). La domanda del cliente attiva il processo di produzione e le scorte lungo il processo e nei magazzini si abbassano notevolmente.

Inoltre, lotti sempre più piccoli comportano frequenti cambi di produzione e, dunque, c’è la necessità di avere set-up molto più veloci e precisi.

Le nuove logiche produttive nate in Giappone (Toyota) focalizzano l’attenzione sulla continua riduzione degli sprechi. E gli sprechi sono addirittura stati codificati e sono in tutto sette.

Lo spreco più evidente e riconoscibile facilmente è quello organizzativo, che si traduce nel disordine e nella confusione delle postazioni di lavoro. Da qui nasce il connubio tra la metodologia 5S e lo Smed.

In tutte le Tappe dello Smed e, di conseguenza, nelle procedure di set-up, diventa imprescindibile azzerare i tempi di ricerca delle attrezzature e di tutto l’occorrente per ridurre i tempi di cambio produzione al minimo.