快速換模 SMED:少量多樣現場怎麼把換模時間縮短

之前初步探討少量多樣的概念:少量多樣是什麼?跟大量少樣、客製化生產差在哪。
其中提到的案例:保險桿廠半年換一次線;金屬沖壓廠一天可能換好幾次。分母(每批做幾件)一變小,同一筆換模成本就很明顯了,在把成本、帳務算清楚之後,製造工廠現場真正要練的功是把換模時間縮短再縮短,也就是快速換模(SMED, Single-Minute Exchange of Die)。
這篇先講換模時間怎麼量,再把內段取與外段取拆開,最後用六個步驟整理換模、換線和換治具怎麼練。至於站在工廠端的立場該選哪一套 MES 系統、要不要買自動化換模設備這篇先不談,因為實務上很多工廠第一輪要做的改善是把所有步驟與前置作業做正確。
文內步驟圖與導入骨架,整理自精實教材常見做法(細節與出處見文末 Ref)。先看停機時段裡,哪些事根本不該在停機時才做。
目錄
- 換模時間到底從哪裡量到哪裡?
- SMED 是什麼?「單一分鐘」到底什麼意思?
- 內段取 vs 外段取:三大要點
- 為什麼少量多樣特別需要 SMED?
- 縮短換模怎麼導入現場?一共六步驟
- 省下來的時間,拿去幹嘛?
- 常見的誤解
- 總結
換模時間到底從哪裡量到哪裡?
同一條產線、同一台沖床,生管報表寫換模 20 分鐘但現場說要 50 分鐘,問題在於起、迄點量得不一樣。
換模時間可以這樣量:前一品號的最後一件合格品產出後,到下一品號的第一件合格品產出前,這中間這一段都算,包含拆舊模、架新模、調機、試模、試做以及首件確認。機台還在「慢速」狀態或「還沒產出穩定良品」的時間也都要算進去。
更嚴格的方式是:前一品號全速(正常量產速度) 產出結束,到下一品號全速(正常量產速度) 產出開始。慢速調機、還沒跑到計畫的都算在換模裡。重點在於全廠要先選一種方式,前、後用同一套這樣比來比去才有意義。
實務上記錄時,常把這段拆成四個階段,這樣後續在維護資訊比較方便:
| 階段 | 做什麼 | 通常算內還是外 |
|---|---|---|
| 準備 | 備模、備料、備工具 | 外段取居多 |
| 換模作業 | 拆舊、裝新、對中 | 內段取 |
| 調整 | 調機、試做、首件 | 內段取 |
| 整理 | 收尾、清理、舊模入庫 | 外段取居多 |
所以說,換模時間不是只量測拆裝模具,其它像是調機、試做、首件都要算進去,直到產線能穩定出貨。
台灣金屬沖壓現場常聽到的「段取」(日文常寫段取り),指的就是這類準備與切換。名字可以叫換模、換線、換治具、換料號;量測方式講清楚、大家量同一段這樣改善比較才有意義。
SMED 是什麼?「單一分鐘」到底什麼意思?
SMED 是新鄉重夫(Shigeo Shingo)整理、推廣的一套換模改善方法。英文全名 Single-Minute Exchange of Die,中文稱為快速換模或單一分鐘換模。
“Single-Minute” 最容易讓人誤會:名字聽起來像「1 分鐘」,實際目標是個位數分鐘(single-digit minutes)的意思,也就是 10 分鐘以內。
其實做不到 10 分鐘的設備其實超多。在長榮塑膠的射出成型案例中,A 產品換模加試模時間從 90 分鐘降至 80 分鐘,縮短約 11%。這個成果是在導入「射出機聯網」後公布,不能把 11% 全算成快速換模方法的成果,但至少能看到第一輪改善不必硬壓到 10 分鐘,先把實際時間量出來再繼續往下壓縮就好。
但必須講清楚!名字雖然是個位數分鐘,不代表每台設備都得縮到 10 分鐘內。先把量測方式統一、每次照同一套步驟完成,穩了之後再繼續往下進行。
所以能在機台運作同時進行的,建議先做;必須停機才能做的,再慢慢想辦法縮短、變少。動手之前可以先確認:現在產線上最大的問題是不是換模?而換模的痛值不值得排進目前的優化優先順序?如果答案是肯定的再內部成立小組,別為了趕這套方法硬去做快速換模。
內段取 vs 外段取:三大要點
要把換模時間縮短,製造現場要先會區分兩種動作:
| 類型 | 含義 | 例子(沖壓與射出常見) |
|---|---|---|
| 內段取(內部作業, Internal) | 機台停機才能做 | 拆舊模、鎖新模、對中、調合模高、試沖到首件 OK |
| 外段取(外部作業, External) | 機台運作時可同時進行,或停機前後可做 | 備模、備料、備工具車、預熱、清點螺栓與夾具、換完後收尾入庫 |
所以要縮短換模基本上就這三個步驟:分開、外移、再縮短。

圖:換模怎麼縮(分開、外移、縮短)。深酒紅為內段取、淺粉紅為外段取
-看圖第 1 列:分開
最上面那一列,整條時間軸都被括成「停機時段」。長條形狀表示內段取、外段取的交錯,代表很多人還沒分清楚:哪些一定要停機、哪些其實可以在機台運作時同時進行,結果內、外段都混進停機。圖下那句「很多人還沒分清楚,內、外混在停機時段裡」講的就是這個狀態。所以要先把每一步標成內段取或外段取。
-看圖第 2 列:外移
中間那一列,停機括號明顯變短,只罩住中間的內段取。外段取(淺粉紅)被拆到兩邊:左邊「停機前備齊」、右邊「停機後收尾」。能事先做的(備模、備工具、預熱和清點夾具)移出停機時段;換完才該做的收尾,等到機台再啟動之後再做。圖片提到「能事先做的,移出停機時段」就是這個意思:停機只留給真正停機才能做的事,這才有意義。
第一輪(分清楚內段、外段)改善後現場接續做「外移」就有感覺了。在上一篇提到的沖壓廠案例:白板已經掛了好幾張工單,領班還在問夾、治具到了沒,若機台都停了才去倉庫拉下一副模具,備模、找工具這些「外段步驟」其實還卡在停機時段裡。
-看圖第 3 列:縮短
最下面那一列,左右外段、中間內段跟第 2 列相同,但每一段都更短,外段旁邊的虛線框標示「原本比較長」。外移之後還不夠:拆裝、調機和試做要再簡化,停機前的備齊、停機後的收尾也要把時間算進去。
所以說,三列是同一條換模時間的三種狀態:先分得清,再把外段取挪出停機時段,最後內外都再縮短。後面六步驟,就是把這三點拆成能錄影、能填表、能回測的動作。
為什麼少量多樣特別需要 SMED?
上一篇那組假設數字(換模一次約 4,000 元,一批 200 件每件約 20 元、一批 20 件每件約 200 元)已經說明:少量多樣很難靠做大批數量就把換模成本攤掉。保險桿那種半年做一款可以不用常常換模;金屬沖壓廠一天品項就非常多了,如果不換模、少換模那就要犧牲交期。
真正麻煩的還不只是單件成本。換模時間一長,生管排程容易被「好不好換」給綁架:白天可能先做換模耗時最久的那幾款,報表上換模次數下降,但後製程卻在等料。把單次換模時間縮短之後,比較能依照交期與物料來安排,減少被「哪個模最好換」給牽著走。
傳統做法是「做大批量、少換模」這條路,換模次數是減少了,但庫存堆起來交期也更難談。像金屬沖壓廠品項那麼多,靠大批量把換模次數降下來,只是把問題轉嫁到倉庫跟業務端。該縮短的應該是每一次換模時間,讓庫存跟交期更好掌控才是。
縮短換模怎麼導入現場?一共六步驟
前面說完為什麼要縮短換模時間,下面一連串的是現場該怎麼做的「檢查清單」。
不用力求一次自動化,但開頭一定是量測,結尾一定是制定標準與維持,至於中間縮短內段取、外段取有時會跳著做:縮內段取時若發現某步其實可以外移,那就改分類外移就好。
-準備:籌備團隊、講清楚該量什麼、跟現場溝通好
換模牽涉生產、治具、品保、倉儲備料,有時還會有工安。建議核心先抓 5 ~ 8 個人:實際換模的技術員或領班、品保、懂設備的工業工程師,甚至生管(因為批量與排程會跟著改變)也要。如果常發生備料、倉管卡在「模沒到位」,那也要一起拉進來。
起初每週固定例會就夠了,只需要確認:這週量測了哪一台、改善哪幾個步驟、下週要試跑什麼。
量測前先講清楚:從「前一品號的最後一件合格品結束」量到「下一品號的首件合格開始」(或採正常量產速度全廠統一)。透過錄影、計時的方式,並且跟現場與領班 / 工班講好,不然如果對方不同意,這樣統計出來的數字絕對不準。
-步驟 1:先量測、先紀錄,把步驟攤成一條時間軸
改善前先確認:
- 現在平均多久?(建議連續連測,含不同班別、不同品號,至少三次比較穩)
- 停機後每一個步驟誰在做、花多久?
- 有多少時間在「找東西、等東西和重做」?
圖:步驟 1 - 先把現況拆成一連串換模步驟
上圖 1 ~ 8 只是示意,實際現場可能更多或更少。重點是每一個步驟都要落在時間軸上。下方括號括住的「整段換模時間」,就是前面說的量測方式:從前一品號的最後一件合格品結束(或正常量產速度結束),到下一品號的首件合格(或正常量產速度開始),這一段都要量測進去。
錄影紀錄的這段過程不能中斷。錄完馬上拆成表上的步驟,先攤成時間軸。內段取、外段取先別急著標注,下一步再詳細區分就好。時間軸攤開之後,看哪幾個步驟佔最多時間就優先處理這幾個步驟。
-步驟 2:標出哪些是內段取、哪些是外段取
接續步驟 1 的時間軸,這一輪只做一件事:把每一個步驟標成內段取或外段取。先不用急著改做法,必須得標記正確下一步才不會出錯。
可以對每個步驟追問:這一項一定要停機才能做嗎?
- 機台運作能同時進行的,標成外段取
- 必須停機才能做的,標成內段取
常見的區分方式是這樣:拆舊模、裝新模、把模具對正位置、調好機台參數,再試做到首件合格,通常是內段取;備模、備料、備工具,以及換完後的收尾、清理、舊模入庫,通常是外段取。
有了證據(錄影)後,可以用類似下面的檢查表逐一標記:
| 步驟 | 作業內容(示意) | 內段取或外段取 |
|---|---|---|
| 1 | 備下一副模與工具車 | 外段取 |
| 2 | 拆舊模 | 內段取 |
| 3 | 裝新模,把模具對正位置 | 內段取 |
| 4 | 調好機台參數,試做到首件合格 | 內段取 |
| 5 | 舊模入庫與現場收尾 | 外段取 |
在時間軸上看起來會像下面這樣:同一條軸上,有的步驟必須停機,有的其實可以在機台運作時同時進行。

圖:步驟 2 - 沿用上一步 1 ~ 8 的時間軸示意,改用顏色標內、外段(酒紅 = 內段取,淺粉紅 = 外段取)。
很多人以為換模時段裡每一項都得「停機」才做得了,但回頭看證據(錄影)後會發現:找工具、備下一副模、收尾入庫,其實可以標成外段取。步驟二的要點是先標對內、外段,「外移」才是下一步要做的事。
-步驟 3:能外移的,就移出停機區間
步驟三有兩層意思:
- 真的能改成外段取的,就改分類就好
- 已經是外段取的,必須真的排在停機前,或機台啟動之後再做
上一篇沖壓早會問的「夾、治具到了沒」,答案應該出在停機前,不能等停機了才開始找。

圖:步驟 3 - 沿用 1 ~ 8 示意圖。改善前、外段取卡在停機區間,改善後移到停機前,停機變短。虛線標的是搬移路徑(格數 1 ~ 8 只是示意)。
所以在停機前可以先做的,例如:
- 準備下一副模、夾具、墊塊事先到位(定點、定容器)
- 工具車一次備齊,不用頻繁地跑去工具室
- 能預熱的模就先預熱(尤其射出常見)
換完才該做的收尾、清理、舊模入庫則移到機台再啟動之後。這一項在現場也很重要,只是這張示意圖的虛線,主要畫的是「往停機前搬」的那幾步。
時間軸上看起來會像下面這樣:
- 改善前:外段取還卡在「停機區間」括號裡,跟內段取混在一起,停機就被拉長。
- 改善後:那幾步移到停機前先做完,括號內是真正的內段取,所以停機區間變短了。
所以步驟三對應的,就是前面看圖第 2 列:外移。三大要點那一列先用圖說明:外段取要拆到停機前備齊、停機後收尾。這裡拿步驟 2 標完的清單,真的改掉排程與動線。停機時間會明顯降下來,通常是因為備模、找工具、收尾不再卡在停機區間裡,所以這步驟還不一定要急著更換設備。
-步驟 4:縮短內部作業
步驟 3 把外段取移出停機區間之後,中間留下來的才是停機才能做的內段取。這一步要把拆裝、定位、試做到首件的時間縮短。

圖:步驟 4 - 接步驟 3 之後:中間內段取變窄,停機區間與整段換模時間一起下降。
時間軸上,改善前兩側的外段取還在,中間停機區間還很長,改善後順序不變,但中間內段取變窄了,停機區間和整段換模時間會一起降下來。虛線是在標「變窄」前後的對照。
依設備不同,常見可以先試這些:
- 螺栓、鎖附改快速夾、定位銷或單側固定
- 模具裝上後的高度與定位方式固定下來,減少每次重調
- 兩人並行(一人拆、一人備),注意工安與動線
- 首件用檢查表,避免調完又整段重來
這一步對應前面看圖第 3 列:縮短。外移做完之後,縮的是停機時還在做的那幾段:拆舊模、裝新模、把模具對正、調參數、試做到首件合格。這些步驟各少幾分鐘,圖上中間的內段取變窄,停機區間就會縮短了。兩側外段取(備模、收尾)還沒動,可以到步驟 5 再去縮那些時間。至於時間能壓縮多少,可以透過先前的紀錄(包含錄影)確認各佔掉多久,壓縮的過程若發現某一步其實不用停機也能做,那再回到步驟 3 改成外段取就好。
-步驟 5:縮短外部作業
步驟 4 把中間內段取縮過之後,兩側的外段取(備模、收尾)還沒動。接下來要再壓縮的是停機前的備模時間,以及停機後的收尾時間:工具有沒有定點、下一副模有沒有預檢、備料清單清不清楚、換完模收尾要多久。中間停機區間不一定會再縮短。這一步少掉的是換模人員的總工時、備料時間,以及下一輪能不能準時更換。
時間軸上,改善前兩側備模、收尾佔比較久,中間內段取則是步驟 4 改完之後的樣子。改善後順序不變,只把兩側外段取再各少一段時間,所以整段「換模時間」變短,中間的「停機區間」幾乎和先前一樣長。

圖:步驟 5 - 接續步驟 4 之後:兩側外段取時間變少,整段換模時間再下降,中間停機區間可維持不變。
上圖兩側的虛線和「縮短」箭頭,標的就是這段被省下來的時間。各家廠區的狀況不同,不過常見可以先試試這些:
- 工具和模治具定好位置,換模時不用滿場找
- 下一副模和夾具,開換前先看過能不能用
- 備料照清單一次備齊,少跑第二趟
- 收尾、清理和入庫走固定路線
這一步對應前面的看圖第 3 列:縮短:中間內段取壓縮完之後,兩側的備模、收尾的時間也要壓縮。這對於從沒認真做過換模改善的製程來說,很多小動作改善其實不貴:定點、工具、動線這些先做之後就會很有感了。
-步驟 6:寫成標準,並且練起來(最常被省下來的步驟)
改善一次還不夠,至少要把這幾件事定下來:
- 把換模流程寫清楚:由誰負責、先做什麼,以及哪些地方容易出錯
- 把工具和模治具的擺放位置寫進標準,換班或新人照著做都找得到
- 實際帶新人或不同班別做完一輪,確認不只有原班人馬會做
- 過幾週再量一次,看換模時間有沒有回到改善前
標準寫好之後,還要有人確認各班別有沒有照著做。新人不會、工具被移位,或換班後各做各的,前面省下來的時間很快就會被吃回去。回測發現換模時間變長,就回頭找是哪個步驟走樣,再調整標準和訓練。
做完一輪後,可以用這張表對照一下有沒有漏掉:
| 步驟 | 你該交出什麼 |
|---|---|
| 準備階段 | 核心小組、量測方式並取得現場同意 |
| 1, 量測 | 時間軸、至少連續量三次的紀錄 |
| 2, 標內、外段 | 每一步已標成內段取或外段取 |
| 3, 外移 | 停機前備齊清單,現場已照清單做準備 |
| 4, 縮內段取 | 內段取改善作法與試跑後的時間 |
| 5, 縮外段取 | 改善前後的備模與收尾工時 |
| 6, 標準 | 換模步驟標準、訓練紀錄和回測日期 |
省下來的時間,拿去幹嘛?
換模變短之後,多出來的時間有兩種常見用法:
| 用法 | 看起來像 | 對少量多樣的意義 |
|---|---|---|
| 多做同款、衝稼動 | 機台轉比較久 | 短線有效;批量仍大時,庫存與交期彈性改善有限 |
| 多換幾次、縮小批量 | 同一天能安排更多次換模 | 比較接近少量多樣要的彈性,這樣庫存與插單比較好談 |
一看到換模時間變短,直覺會想要「同一品號做多一點、機台少停一點」。若卡在插單插不進去、交期談不攏、線邊在製品堆滿滿,卻把省下來的時間全拿去拉長生產同一品號,那這樣每批還是做很多件,換線效率還是沒提升。不如把每批做少一點,同一天就可以多換幾次。
上一篇那種金屬沖壓一天要換好幾種品號、還常碰到尾數批次(剩下的量不夠湊正常一批)和急單,這種就適合「多換幾次、縮小批量」。換成保險桿那種半年才換一次線的,多出來的時間拿去衝同一款,稼動率會比較好看 XD
常見的誤解
「快速換模(SMED)就是買自動換模、快速夾具」: 快速夾、定位銷和單側固定常常有用,但第一輪通常還在整理步驟與準備:哪些工作必須停機、哪些可以先備好、工具要放哪裡、下一副模什麼時候到位。這些要先釐清再決定要不要投資硬體。不然買了一堆硬體,結果現場還是在找模具、等備料,停機時間一樣被拉長。
「一定要壓到 10 分鐘才叫快速換模(SMED)」: 換模時間能縮到個位數分鐘當然最好,但這不是每台設備都得達到的共同標準。第一輪改善後,換模時間沒有在「十分鐘內」其實也很正常。比方說換模時間從兩小時縮到四十分鐘,其實已經省下一大段停機時間。先確認現場每次都能照這套做法完成,再繼續往下縮才有意義。
「換模時間變短,稼動一定變好」: 若換模時間變短之後,同時把每批件數做少、同一天多換幾次模,機台為了換模而停下來的次數也會跟著變多,單一機台的稼動率不一定更好看。比較常先出現的,是急單排得進去、交期比較好談、線邊在製品少堆一點。所以看稼動率報表前,要先明確定義這次是要同一品號多做一點,還是要每批少做、但同一天多換幾次模。
「這是大廠或汽車業才用得上」: 射出、沖壓、金屬加工和組裝換治具,都能先把工作分成內段取和外段取:必須停機才能做的留在中間,機台運作能同時進行的移到停機前後。雖然設備不一樣,但整理步驟的方法仍然相同。
「做完一次工作坊就結束」: 工作坊只能先證明這台設備做得到。若後續換模步驟沒有寫成標準、新人和不同班別沒有實際操練過,過幾週之後也沒再量測,那各班別很快又會回到原本的做法。所以還要接步驟 6:把標準寫好、把人訓練起來,然後過幾週再量一次。
「先上 MES 系統,換模時間自己會縮短」: MES 系統或其他資訊系統能找出哪台設備換模太久、哪張工單一直處在等待狀態,但要把換模時間縮短,還是得回到外移、工具定點、備料清單和換模標準。報表只會把問題攤開,所以現場沒改做法,換模時間不會自己變短。
總結
上一篇提到的假設數字已經說明:批量一變小,同一筆換模費用就很難攤平。過去靠「做大批量、少換幾次模」的方式硬撐,換模次數雖然少了,但庫存跟著堆高、交期更難談,生管排程還容易被「哪個模最好換」給牽著走。
「少量多樣」生產方式的優、劣勢在於:
- 優勢:應付生產種類多、每批件數少、急單排的進去。
- 劣勢:每換一次模,停機的人時、工時成本提高了(現場人員也得花時間拆裝、調整、試模和試做)。
前面提到的量測方式、內段取與外段取、縮短換模的六個導入步驟,以及外移、縮短、制定標準和回測,目的都是把停機時間一段一段拿掉,讓省下來的時間回到生產,各班別也能照同一套做法完成換模。
「快速換模」能因應少量多樣的關鍵就在縮短「每一次」的換模時間及成本。這樣同一天多換幾次模、每批件數少也不用怕,而且生管也能依照交期和物料去安排生產。