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Le SMED (Single Minute Exchange of Die : “Changement d’outil en moins de 10 minutes”) est une méthode visant à optimiser les temps de changements de série.

Introduction

  • Selon les termes de la norme AFNOR NF X50-310, le “SMED est une méthode d’organisation qui cherche à réduire de façon systématique le temps de changement de série, avec un objectif quantifié” avec le Takt Time.
  • Les process isolés sont à éviter : Les opérations d’une même ligne sont groupées.

Historique

Cette méthodologie a été créée au cours des années 1950-1960 par M. Shigeo SHINGO. Travaillant comme consultant pour de nombreuses sociétés dont Toyota, il observa qu’ils y avaient beaucoup de goulots d’étranglements. Alors même que le contexte évoluait vers le nivellement, on travaillait encore sur la base de taille de lot économique car les temps de changement d’outillage étaient très long.

De cette observation, Shigeo SHINGO mit au point une méthodologie pour réduire les temps d’arrêts de production liés au temps de changement de série. L’acronyme SMED commence à être utilisé à partir de 1969. Il expliqua lui-même avoir mit plus de 20 ans pour théoriser la méthodologie, par observations et tâtonnements.

Définition

Par définition, le temps de changement de série, c’est :

Temps qui se passe entre la dernière pièce bonne d’une série produite à la cadence nominale et la première pièce bonne de la série suivante à la cadence nominale.

Enjeu 

Le SMED répond au principe du Juste A Temps. Il permet avant tout de s’adapter à un marché toujours plus en mouvement où les clients demandent de plus en plus de diversité et de réactivité. En cela, il va :

  • Augmenter le degré de flexibilité pour mieux s’adapter à la demande client (Takt Time).
  • Réduire les stocks.
  • Réduire le Lead Time de la ligne.
  • Améliorer les réglages pour produire sans défauts du premier coup.
  • Augmenter le taux d’utilisation des équipements.

 

Le but ultime du SMED est de parvenir au OTED (One Touch Exchange of Die), soit l’annulation des temps de changement de série.

On utilise aussi l’acronyme OTC (One Touch Changeover), ou encore NOTED, (No Touch Exchange of Die – c’est à dire d’un changement d’outil automatisé, sans aucune intervention humaine dans la décision ou l’exécution du changement d’outillage.).

Avant de pouvoir supprimer totalement le temps de changement de série, on considère :

  • Un temps de changement de série doit durée maximum 10 à 20% du temps de production.
  • Le coût de stockage des pièces doit être maximum égal au coût du temps d’arrêt de production.

Un économiste Japonais, Eiji Ogawa, a été le premier à étudier l’impact de la taille de lot sur les coûts dans les années 70-80. Auparavant, la taille du lot économique était uniquement considéré en fonction du volume de production (via la formule de Wilson).

Le schéma ci-contre montre qu’en réalité, la taille de lot économique peut être encore meilleure via la réduction des temps de changement de série.

Source : E. Ogawa (1982) – Modern production management, a Japanese experience

L’accroissement de la taille de lot est souvent choisi pour compenser les temps de réglages importants. C’est l’une des caractéristiques de la production de masse. Si la taille de lot augmente, le ratio du temps de réglage par rapport temps de production peut être fortement réduit. On génère des gains de productivité mais dans une sorte de fuite en avant.

Etape 1 : Mesurer et observer le temps total

Cette première étape permet de faire un état des lieux de l’ensemble des opérations qui se déroule pendant un changement de série. Pour cela, on doit rassembler tout un ensemble d’informations :

  • Données machine : conception, maintenance, implantation, capacité horaire…
  • Données de production : référence de pièces, détail des opérations et des temps, Takt Time, Nb de changement de série par semaine/mois…
  • Données réelles de production : temps moyen de changement de série, TRS, le niveau stocks d’en-cours, stock amont et aval.
  • Données opérateurs : mesurer les distances en utilisant un diagramme Spaghetti (le mieux étant une vidéo), mesurer les temps et l’objectif de chaque opération, identifier les outillages/produits utilisés…
  • Relever des opportunités de progrès : qualité, condition de travail, propreté…
  • Identifier les Muda : Lors d’un changement de série, on retrouve généralement seulement 4 des 7 types de Muda : Muda de transport (déplacement d’un moule du stock à la machine…), Muda d’attente (palan non disponible…), Muda de mouvement (recherche d’un outil, X tours de clé…), Muda de processus (nombreuses reprises et ajustages pour positionner un outil).

L’enjeu de cette étape est de récolter les faits « réels » : Les opérationnels ne doivent pas changer leur méthode mais faire comme d’habitude.

C’est aussi lors de cette étape que l’opérateur doit remonter toutes les idées de progrès qu’ils souhaitent. Cela peut concerner des outillages trop lourds, mal adaptés ou usés, des problèmes de non qualité…

Etape 2:  Déterminer les opérations internes et externes

Une fois l’observation faite, la seconde étape consiste à classifier les opérations en :

  • Opération interne : toute action nécessitant que la machine ou le processus soit arrêté.
  • Opération externe : toute action ne nécessitant pas que la machine ou le processus soit arrêté.

Exemple d’opérations internes et externes :

Opération interne

Opération externe

Nettoyage de la machine

Mise en place du nouvel outillage

Branchement des alimentations

Préparation des outillages

Mise à 0

Nettoyages divers

Etape 3 : Convertir les opérations internes en opérations externes

Il s’agit de transformer les opérations interne en opérations externes pour ne garder que le strict nécessaire. La préparation, le nettoyage ou encore l’emballage des produits finis peuvent se faire hors arrêt machine. Alors que le démontage de l’outillage ne peut se faire que pendant l’arrêt machine. Par conséquent, l’ensemble de ces actions peuvent être considéré comme étant des opérations externes et les faire en dehors du temps changement de série.

Etape 4 : Réduire les temps des opérations internes

Il s’agit de réduire les temps des opérations internes. Vous devez prendre une à une les opérations et trouver des solutions pour les optimiser. Différents axes de réflexions :

  • Synchroniser des tâches pour gagner en temps en mettant en parallèle les tâches internes pour favoriser le travail simultané. Cette solution est particulièrement adaptée si les déplacements autour de la machine sont importants ou si des interventions sur des équipements indépendants sont nécessaires. On utilisera un Simogramme pour faire cette étude. Il ne faut pas hésiter à solliciter plusieurs opérateurs simultanément. Le but étant d’immobiliser le moins possible l’équipement.
  • Standardiser et optimiser des fonctions et opérations : utiliser une unique taille de vis, unifier des côtes de réglages, mettre en place des Poka-Yoké
  • Mettre en place le 5S et le Management Visuel sur l’ensemble de l’équipement et des outillages.
  • Simplifier au maximum : rondelles en U, emboîtements, serrage rapide, cames, pinces à serrage rapide…)…
  • Supprimer si possible des tâches inutiles : déplacements, séries d’essais…

Etape 5 : Réduire les temps des opérations externes

On va optimiser les temps des opérations externes via les différents outils du Lean : 5Smanagement visuelstandardisation

Etape 6 : Standardiser

On va créer le standard détaillant toutes les étapes du changement d’outil et former le personnel sur ce nouveau standard.

Exemple de la Formule 1

L’exemple des changements de pneus lors des arrêts au stand d’une course de formule 1 est un bon exemple de SMED. Changer 4 pneus en quelques secondes paraît infaisable et pourtant. Voici quelques éléments de réponse à cette performance :

  • Chaque fonction individuelle est clairement définie, le matériel est préréglé.
  • Les modes opératoires sont standardisés, connus et maîtrisés.
  • Les emplacements sont prévus et propres.
  • Les tâches sont simultanées : 1 roue pour 1 personne pour le vissage et 1 personne par roue pour le positionnement.
  • Les personnes et le matériel sont prêts.
  • Une personne est responsable de l’équipe.
  • Le pilote ne part pas avant le signal garantissant la sécurité.
  • Le matériel est adapté au personnel : formé, qualifié, entraîné, motivé.
  • Les arrêts sont prévus.
  • Les essais et contrôles sont supprimés.

Le SMED dans les services

Qui n’a jamais été gêné par le changement d’une cartouche d’encre d’une imprimante de bureau ? Trouver la cartouche, le mode d’emploi… Autant de tâches non standardisées auxquelles le personnel n’est pas formé, nécessitant de faire appel au service “utilité“, ou à perdre sa matinée sur le sujet.

Le SMED s’applique à tout processus nécessitant un arrêt de production, un changement puis une remise en route :

  • Une cafetière pour changer le filtre.
  • Un pétrin pour changer l’outil de pétrissage ou la pâte.

Source

S. Shingo (1985) – A Revolution in Manufacturing: The SMED System

T. Leconte (2011) – La pratique du SMED

K. Arai, K. Sekine (1987) – Kaizen for quick changeover

J. R. Henry (2013) – Achieving Lean changeover : putting SMED to work

F. Birmingham, J. Jelinek (2007) – Quick changeover simplified

G. Javel (2004)  – Organisation et gestion de la production

M. Nakla (2006) – L’essentiel du management industriel

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