SMED
Le SMED (Single-Minute Exchange of Die, changement d'outil en moins de dix minutes) est une méthode qui réduit le temps de changement de série d'une machine. L'ingénieur japonais Shigeo Shingo l'a mise au point dans les années 1950 et 1960 et l'a décrite dans A Revolution in Manufacturing: The SMED System (1985). La méthode classe chaque opération du changement: interne si elle exige la machine à l'arrêt, externe si elle peut se faire machine en marche. Elle sort de l'arrêt tout ce qui peut en sortir, puis raccourcit ce qui reste.
Objectif
Le SMED raccourcit le changement de série d'une machine, d'une ligne ou d'une cellule qui passe d'une référence à une autre. Les régleurs obtiennent le premier gain en réorganisant leur travail, sans investissement.
Un changement long pousse à produire de grandes séries pour l'amortir. Les grandes séries remplissent les stocks et allongent le délai entre la commande et la livraison. Un changement court rend les petites séries rentables, et l'atelier produit alors au rythme de la demande. Pour Shingo, produire en petits lots avec peu de stock suppose des changements courts.
Le livrable est une feuille d'analyse du changement. Elle porte chaque opération, sa durée, sa nature interne ou externe, la mesure qui la sort de l'arrêt ou la raccourcit et le temps de changement après chaque étape. Le chantier se termine par une procédure de changement écrite, que chaque équipe applique.
Le value stream mapping relève le temps de changement de série dans la boîte de données de chaque étape et montre où ce temps fixe la taille des lots. Le SMED traite ensuite un changement désigné, sur une machine.
Usage
Quand l'utiliser
- Machine goulot qui change souvent de série: chaque minute d'arrêt y retire une minute de capacité à tout le flux.
- Séries allongées pour amortir le changement: raccourcir le changement avant de réduire la taille des lots et les stocks.
- Nombre de références en hausse: plus de variantes pour le même volume, donc plus de changements par semaine.
- Durée de changement qui varie d'un régleur à l'autre: le relevé montre les opérations faites de mémoire, que la procédure fixe.
- Arrêt planifié hors de l'usine (mise en production, bascule de système, remise en état d'une salle): préparer pendant la marche tout ce que l'arrêt n'exige pas.
Quand ne pas l'utiliser
- Production continue ou machine dédiée à une seule référence: aucun changement à réduire; chercher les pertes du flux avec le value stream mapping.
- Arrêts dus surtout aux pannes: le temps perdu vient des défaillances; en chercher les causes avec une analyse des causes racines.
Description
Le temps de changement
Le Lean Enterprise Institute (LEI) définit le temps de changement comme le temps écoulé entre la dernière pièce de la série terminée et la première pièce bonne de la série suivante. Les pièces d'essai, les corrections de cote et l'attente du contrôle font donc partie du changement, même quand la machine tourne déjà. Un chronométrage qui s'arrête au redémarrage oublie les essais et les réglages, souvent la part la plus longue.
Opérations internes et externes
Une opération interne ne peut se faire que machine arrêtée: monter la nouvelle matrice, changer la pince d'un tour. Une opération externe peut se faire pendant que la machine tourne sur la série précédente ou sur la suivante: amener la matrice au pied de la presse, ranger l'outillage de la série terminée. Les essais et les réglages comptent aussi comme internes: la machine tourne, mais elle ne produit pas encore de pièce bonne.
La question de tri vise ce que l'opération exige de la machine, quelle que soit la pratique actuelle. Dans l'état de départ, que Shingo appelle l'étape préliminaire, personne ne fait la distinction. Le régleur arrête la machine, puis va chercher les outils, remplit les documents de la série suivante et attend le cariste. La machine attend avec lui.
Les trois étapes de Shingo
Après l'étape préliminaire, Shingo décrit trois étapes. Chacune pose sa propre question à la même liste d'opérations.
| Étape | Question posée à chaque opération | Moyens décrits par Shingo |
|---|---|---|
| 1. Séparer l'interne et l'externe | Faite machine arrêtée, pourrait-elle se faire machine en marche? | Liste de contrôle des outils, pièces, documents et valeurs de la série suivante. Vérification des outils avant l'arrêt. Transport de l'outillage avant et après l'arrêt. |
| 2. Convertir l'interne en externe | Qu'est-ce qui l'oblige à se faire machine arrêtée, et peut-on le changer? | Préparer les conditions de marche, comme préchauffer un moule. Standardiser la fonction plutôt que la forme: uniformiser les seules dimensions dont le montage a besoin. Gabarits intermédiaires: monter et régler la pièce ou l'outil suivant sur une plaque standard, hors machine. |
| 3. Rationaliser toutes les opérations | Comment raccourcir ce qui reste, interne comme externe? | Pour l'externe: rangement et transport de l'outillage. Pour l'interne: opérations en parallèle à deux personnes, fixations fonctionnelles (serrage en un tour, en un geste, par emboîtement, suppression des boulons), suppression des réglages (valeurs numériques, repères, butées). La mécanisation en dernier. |
L'étape 1 coûte le moins et rapporte le plus. Shingo la tient pour la plus importante: trier les opérations et faire les externes hors de l'arrêt réduit en général le temps de changement de 30 à 50%. On n'achète rien et on ne modifie pas la machine. Le régleur prépare avant l'arrêt et range après.
L'étape 2 reprend le classement de l'étape 1. Une opération est souvent interne parce que l'outillage l'impose: une matrice qui n'atteint sa température que sur la presse, un outil que l'on règle en place faute de référence commune. Modifier l'outillage ou la préparation rend l'opération externe.
L'étape 3 raccourcit chaque opération restante. Les fixations et les réglages y pèsent le plus. Shingo observe qu'un boulon exige de nombreux tours alors que seul le dernier serre et que seul le premier desserre; les autres ne font que déplacer l'écrou. Un réglage corrige une position que l'outillage n'a pas garantie. Une butée ou une valeur notée fixe cette position, et le réglage disparaît. Deux régleurs qui travaillent en parallèle de part et d'autre de la machine suppriment leurs allers-retours, à condition de suivre une répartition écrite des tâches.
Shingo place la mécanisation en dernier. Mécaniser une opération que l'on aurait pu supprimer ou sortir de l'arrêt revient à payer un équipement pour un gaspillage.
Les étapes se chevauchent au besoin: un chantier peut raccourcir une opération interne avant d'avoir fini le tri, et chaque étape produit son propre gain.
Conduire un chantier SMED
- Choisir le changement. Une machine et un passage d'une référence à une autre: le plus fréquent ou celui de la machine goulot. Réunir les régleurs de chaque équipe, un responsable de production et, si l'outillage doit changer, la maintenance ou le bureau des méthodes.
- Filmer un changement réel. De la dernière pièce de la série à la première pièce bonne, un jour ordinaire, par son régleur habituel. L'équipe revoit le film avec le régleur, qui commente chaque geste. Filmer le personnel touche au droit du travail. L'art. 26 de l'OLT 3 interdit les systèmes de surveillance ou de contrôle destinés à surveiller le comportement des travailleurs à leur poste de travail (al. 1). Un système nécessaire pour une autre raison doit être conçu et disposé de façon à ne porter atteinte ni à leur santé ni à leur liberté de mouvement (al. 2). La caméra cadre donc la machine et l'outillage. Le responsable de production informe l'équipe avant le tournage. Vous trouverez comment conduire l'observation sur le terrain dans notre fiche observation.
- Découper et chronométrer. Une ligne par opération, avec sa durée. Mesurer d'abord le temps total du changement, puis le temps de chaque opération.
- Classer chaque opération, interne ou externe, selon ce qu'elle exige de la machine: l'étape 1.
- Convertir. Reprendre chaque opération interne et chercher ce qui la rendrait externe: l'étape 2.
- Raccourcir l'interne, puis l'externe. Le LEI traite les deux dans cet ordre. L'interne coûte de la production perdue, l'externe du temps de régleur.
- Standardiser. Écrire la procédure, la liste de contrôle et la répartition des tâches avant, pendant et après l'arrêt. Former chaque équipe. Chronométrer les changements suivants pour vérifier que le temps tient.
Les pièges
Acheter avant de trier. Un chantier qui commence par un serrage hydraulique ou un chariot motorisé saute l'étape qui rapporte le plus pour le prix le plus bas.
Laisser l'externe sans responsable. Une opération sortie de l'arrêt reste du travail. Si personne ne la planifie, elle y revient: le régleur arrive, l'outil n'est pas prêt, la machine attend. La procédure donne l'heure où la préparation commence et qui la fait.
Chronométrer un changement mis en scène. Préparé pour la caméra, le changement ne montre plus les recherches ni les attentes, que l'étape 1 sort de l'arrêt. L'équipe filme un jour ordinaire et annonce que le film sert à analyser les opérations et non à évaluer le régleur.
Tenir les réglages pour du savoir-faire. Les régleurs vivent les essais et les corrections comme le cœur du métier et les excluent du changement. Le relevé les compte jusqu'à la première pièce bonne, et l'étape 3 les traite comme un défaut de positionnement.
Ne pas décider de l'usage du temps gagné. Les minutes libérées servent la capacité ou des séries plus courtes. Si personne ne choisit, les tailles de lots restent et le stock ne baisse pas.
Ne pas écrire la procédure. Sans procédure écrite ni liste de contrôle, chaque équipe reprend ses habitudes et le temps remonte.
Considérations IA
Un modèle de vision découpe la vidéo d'un changement en opérations horodatées et fournit un premier relevé. Le régleur corrige les coupures, parce que lui seul sait où une opération finit. Un modèle de langue reçoit la liste des opérations, pose pour chacune la question de l'étape 2 et suggère les moyens connus: préréglage, gabarit, serrage rapide. Ses suggestions servent d'ordre du jour à la séance de conversion.
Le modèle ignore ce que la liste ne dit pas: les tolérances de la pièce, l'état de l'outillage. Une opération interne pour une raison de sécurité, machine consignée ou carter ouvert, reste interne quel que soit le gain annoncé. L'équipe tranche le classement devant la machine, avec le régleur et la personne responsable de la sécurité.
Une vidéo où l'on reconnaît les régleurs contient des données personnelles au sens de la loi sur la protection des données (LPD, art. 5). L'envoyer à un modèle de vision externe confie leur traitement à un sous-traitant (art. 9). Si ce fournisseur traite les données hors de Suisse, les règles de la communication à l'étranger s'appliquent (art. 16). Un modèle exécuté dans l'entreprise garde la vidéo sur place. Flouter les visages avant l'envoi réduit ce qui permet d'identifier les régleurs.
Exemples
Feuille d'analyse d'un changement de série sur une décolleteuse, un tour automatique à poupée mobile, qui passe d'une vis d'horlogerie en acier (série A) à un axe en laiton (série B). Chaque colonne donne le temps interne, donc le temps de changement, après une étape.
| N° | Opération | Départ | Étape 1 | Étape 2 | Étape 3 | Mesure |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Chercher au magasin les outils, la pince, le canon et le plan de la série B | 20 | 0 | 0 | 0 | Étape 1: préparé pendant la série A, sur liste de contrôle |
| 2 | Retirer la barre restante de la série A | 6 | 6 | 6 | 6 | Interne, inchangée |
| 3 | Changer la pince et le canon | 12 | 12 | 12 | 5 | Étape 3: fixation à serrage rapide |
| 4 | Démonter et monter les outils, régler leur position | 25 | 25 | 6 | 6 | Étape 2: outils préréglés hors machine sur des porte-outils à changement rapide |
| 5 | Charger le programme de la pièce B | 5 | 5 | 1 | 1 | Étape 2: programme chargé en arrière-plan dans la commande et vérifié pendant la série A; reste à l'activer |
| 6 | Usiner des pièces d'essai, mesurer, corriger les cotes | 35 | 35 | 35 | 8 | Étape 3: correcteurs repris des valeurs notées au dernier passage de la pièce B |
| 7a | Aller chercher le contrôleur et l'attendre | 10 | 0 | 0 | 0 | Étape 1: contrôleur convoqué pendant la série A (1 min, hors changement) |
| 7b | Faire valider la première pièce | 5 | 5 | 5 | 5 | Interne, inchangée |
| 8 | Ranger au magasin l'outillage de la série A | 10 | 0 | 0 | 0 | Étape 1: après le redémarrage |
| Temps de changement | 128 | 88 | 65 | 31 |
L'étape 1 retire 40 minutes au changement, 31% du départ, sans raccourcir une opération restée interne: les lignes 1, 7a et 8 en sortent. Les 31 minutes finales restent au-dessus de la cible des dix minutes, et la feuille désigne la suite du chantier: les 8 minutes d'essais de la ligne 6, puis les lignes 2 et 4, à 6 minutes chacune.
Visualisations
La feuille d'analyse est un tableau: une ligne par opération, une colonne de temps interne par étape, un total en bas de chaque colonne. Le schéma des étapes pose le même changement sur un axe du temps. Un cadre y marque le changement, de la dernière pièce A à la première pièce bonne B. Les opérations internes s'y placent, les externes avant ou après. D'une frise à l'autre, le lecteur voit le cadre raccourcir. Les numéros des opérations sont ceux de la feuille.
Coût
| Phase | Niveau | Justification |
|---|---|---|
| Préparation | Faible | Choisir le changement, réunir les régleurs, informer l'équipe et prévoir la caméra. |
| Exécution | Moyen | Filmer un changement, le découper avec le régleur, classer et convertir en séance. Les modifications d'outillage des étapes 2 et 3 s'ajoutent et peuvent coûter davantage que l'analyse. |
| Documentation | Faible | Une feuille d'analyse, une procédure et une liste de contrôle par changement, mises à jour à chaque amélioration. |
Outils
Un téléphone mobile filme le changement et un lecteur vidéo qui affiche le temps écoulé suffit pour découper les opérations. Un tableur porte la feuille d'analyse et recalcule le temps de changement à chaque reclassement. En séance, des notes adhésives sur deux colonnes, interne et externe, rendent le tri visible à toute l'équipe. Les moyens de la procédure sont physiques: liste de contrôle plastifiée à la machine, chariot de changement préparé avant l'arrêt, banc de préréglage des outils. Le diagramme spaghetti de l'analyse de l'implantation des postes de travail, tracé pour le régleur pendant le changement, montre les allers-retours vers le magasin que l'étape 1 supprime.
Sources
- Shigeo Shingo, A Revolution in Manufacturing: The SMED System, trad. Andrew P. Dillon, Productivity Press, 1985: la méthode, la distinction entre opérations internes et externes, l'étape préliminaire et les trois étapes, les moyens de chaque étape, le gain de 30 à 50% de l'étape 1 et le lien entre temps de changement et production en petits lots.
- Lean Enterprise Institute, Single Minute Exchange of Die, Lean Lexicon: la cible d'un temps de changement inférieur à dix minutes et les deux apports de Shingo, la séparation et la conversion.
- Lean Enterprise Institute, Changeover, Lean Lexicon: la définition du changement de série et la mesure de son temps, de la dernière pièce de la série terminée à la première pièce bonne de la suivante.
- Lean Enterprise Institute, Setup Reduction, Lean Lexicon: les six étapes de la réduction du temps de changement, de la mesure à la standardisation.
- Confédération suisse, Ordonnance 3 relative à la loi sur le travail (OLT 3) (Protection de la santé), RS 822.113, art. 26: l'interdiction des systèmes de surveillance ou de contrôle destinés à surveiller le comportement des travailleurs à leur poste de travail (al. 1) et les conditions posées à un système nécessaire pour une autre raison (al. 2).
- Confédération suisse, Loi fédérale sur la protection des données (LPD), RS 235.1: la définition des données personnelles (art. 5), la sous-traitance (art. 9) et la communication de données à l'étranger (art. 16).