SMED 快速换模：把内部作业转化为外部作业的实操步骤

换模时间从 90 分钟压到 9 分钟，不是靠工人手快，而是靠 SMED 的方法。

SMED（Single Minute Exchange of Die，单分钟换模）由日本工程师新乡重夫（Shigeo Shingo）在丰田提出并系统化。它的核心洞察极其朴素：换模作业里，真正必须停机的部分，远比你以为的少。

一、核心概念：内部作业 vs 外部作业

这是 SMED 的全部理论基础。

类型	定义	示例	是否必须停机
内部作业（IED）	必须在设备停止状态下才能做的作业	拆卸旧模具、安装新模具、首件调整	是
外部作业（OED）	可以在设备运转期间完成的作业	准备新模具、预热模具、准备工具、搬运原料	否

绝大多数工厂的问题在于：把大量本可以外部化的作业，做成了内部作业。

典型场景：冲床还在生产 A 产品，操作工已经在等停机，停机后才去找扳手、才去领下一套模具、才发现模具没预热。这些全是外部作业，却占用了停机时间。

二、SMED 的四个阶段

阶段0：现状测量（混乱状态，内外部作业混在一起）
   ↓
阶段1：分离内部作业与外部作业
   ↓
阶段2：将内部作业转化为外部作业
   ↓
阶段3：优化所有作业（内外部同时优化）

"Single Minute"的含义：换模时间压缩到个位数分钟（即 10 分钟以内），而不是字面意义的"1 分钟"。

三、阶段 0：现状测量

3.1 换模时间的定义

换模时间 = 上一件合格品产出 → 下一件合格品产出

注意是"上一件合格品"到"下一件合格品"，不是"停机"到"开机"。首件调整、试生产、首件检验都算在内。

3.2 测量方法

录像：这是最有效的方法，用三脚架固定机位，全程录下换模过程
逐秒记录作业内容，按时间轴列表
标注每个动作的起止时间
归类：内部 / 外部 / 浪费

换模作业观测表示例：

起	止	时长(分)	作业内容	分类
0:00	0:05	5	停机、挂牌	内部
0:05	0:12	7	找扳手（去了工具房）	浪费
0:12	0:30	18	拆卸旧模具螺栓	内部
0:30	0:45	15	吊走旧模具	内部
0:45	1:05	20	等叉车送新模具	浪费
1:05	1:25	20	安装新模具	内部
1:25	1:35	10	调整模具位置	内部
1:35	1:50	15	试冲、测量首件	内部
1:50	2:00	10	微调	内部

现状：总换模时间 120 分钟，其中浪费 27 分钟（22.5%）。

四、阶段 1：分离内外部作业

把观测到的所有作业，强制归入内部或外部两栏。

检查清单（每个问题都要能回答"是"）：

这个作业是否必须在设备停止时做？
能不能在上一批产品还在生产时就准备？
工具、模具、量具是否提前就位？
人员是否提前到位并明确分工？

常见可外部化的作业：

作业	传统做法	外部化后
取新模具	停机后去库房领	上一批生产时已放在机台旁
模具预热	装好后通电预热	提前 30 分钟在预热站预热
准备工具	停机后找工具	换模专用工具车，定置定位
首件检验量具	停机后校准量具	提前校准完毕
搬运旧模具	停机后等叉车	生产结束前叉车已待命

阶段 1 的典型收益：换模时间减少 30%–50%。

五、阶段 2：把内部作业转化为外部作业

这是 SMED 最具创造力的部分。新乡重夫总结了八个技术要点：

技术 1：并行作业

换模由一个人做改为 2–3 人协同，且明确分工（左侧/右侧、上模/下模）。注意：必须有明确的作业顺序与口令，否则反而更慢甚至出安全事故。

技术 2：消除调整（Eliminate Adjustment）

这是最大的一块金矿。 调整往往占内部作业的 50% 以上。

调整产生的原因：依赖"手感"和"试错"。消除方法：

用定位销、限位块、刻度尺代替目测调整
把"中间值"改为"固定值"：如模具垫片的厚度标准化为几个固定规格，而不是靠加减垫片试凑
预设基准：在模具上刻基准线，装上即对准

技术 3：功能标准化

不同模具的连接部位统一规格：螺栓规格统一、油嘴接口统一、电气插头统一。

技术 4：使用快速夹紧装置

传统方式	替代方案	节省
螺栓螺母（拧 20 圈）	快速夹具、凸轮锁、气动夹紧	80%+
多颗螺栓	单点夹紧机构	70%+
手动扳手	气动/液压扳手	50%
螺纹连接	插槽 + 销钉	90%

经典案例：用"一转即紧"的 U 型垫片（只需拧 1 圈）替代普通螺母（拧 20 圈）。

技术 5：使用辅助夹具（中介夹具）

把模具预装到"中介板"上，换模时整体推入，减少机上的装配作业。

技术 6：采用搬运的机械化

模具台车、滚筒输送、悬臂吊，减少吊运等待。

技术 7：模具的标准化与通用化

统一模具高度、厚度、定位孔位置，避免每台设备单独调整。

技术 8：快速切换的准备（外部作业制度化）

建立换模准备清单（Checklist），上一批生产进行到 80% 时逐项确认。

六、阶段 3：优化所有作业

内外部分离完成后，对两类作业同步优化：

内部作业优化

并行作业标准化
消除所有调整动作
简化紧固方式
优化人员动线（避免交叉、碰撞）

外部作业优化

换模物品定置定位（影子板、颜色标识）
建立换模专用工具车
模具预热站、预调站
换模物品清单与可视化看板

七、完整算例：从 120 分钟到 9 分钟

初始状态：注塑机换模 120 分钟。

阶段	改善动作	换模时间
现状	—	120 分钟
阶段1：分离	消除找工具、等叉车（27 分钟浪费）；模具、工具、量具提前就位	78 分钟
阶段2：转化	模具外部预热（省 22 分钟）；快速夹具替代螺栓（省 18 分钟）；限位块消除调整（省 16 分钟）	22 分钟
阶段3：优化	2 人并行作业（省 8 分钟）；专用工具车与影子板（省 3 分钟）；首件检验标准化（省 2 分钟）	9 分钟

结果：换模时间 120 → 9 分钟，降幅 92.5%。

经济价值测算：

假设每天换模 2 次，每次节省 111 分钟 → 每天增加可用产能 222 分钟
按机台小时边际贡献 300 元计 → 每天增加 1110 元
年工作 250 天 → 年增效益约 27.8 万元/台

更重要的是：换模时间缩短后，经济批量大幅下降。

经济批量 EOQ 思路下，换模成本越低，越小批量生产越经济
批量从 3000 件降至 300 件 → 在制品库存下降 90%，交付周期大幅缩短

这才是 SMED 的真正战略价值：它让小批量、多品种、快速交付成为可能。

八、实施建议

8.1 组织方式

成立改善小组：设备、模具、工艺、操作工共同参与（操作工的经验最关键）
全程录像：改善前后对比，也是最好的培训素材
现场现物：所有决策在现场做，不看报告讨论

8.2 推进节奏

周期	任务
第 1 周	选定试点机台，完成现状录像与测量
第 2 周	完成内外部作业分离，实施外部化
第 3–4 周	消除调整、引入快速夹紧装置（可能涉及小额投资）
第 5–6 周	并行作业标准化，形成新的标准作业指导书
第 7–8 周	培训全员，固化并横向展开到其他机台

8.3 关键成功因素

操作工必须参与设计：一线最清楚哪里别扭
先做免费的改善（消除浪费、外部化），再申请资金投入（快速夹具）
改善后必须标准化：否则三周后回到原状
目标要具体：不说"缩短换模时间"，而说"3 个月内从 120 分钟降到 15 分钟以内"

九、常见误区

误区一：SMED 只适用于冲压、注塑的换模。 任何"从做 A 切换到做 B"的场景都适用：换线、换型、换色、换产品、换班次交接。医院的手术室周转、餐厅的翻台，逻辑完全一样。

误区二：靠加班和加快动作来缩短换模。 SMED 的核心是改变作业结构（内外分离、消除调整），不是提高劳动强度。

误区三：设备越老越没法做 SMED。 恰恰相反，老设备往往调整环节更多，改善空间更大。

误区四：一次改善就结束。 SMED 是持续过程。9 分钟之后，还可以追求 3 分钟（OTED，一触换模）。

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