SMED-Bedeutung: Single-Minute Exchange of Die in der Fertigung und wie Rüstzeiten verkürzt werden

Zeit ist Geld, und in der Fertigung ist jede Minute Ausfallzeit mit Kosten verbunden. Unproduktive Zeit beim Wechseln oder Ersetzen von Werkzeugen ist besonders teuer, da die laufenden Kosten für Personal und Ausrüstung anfallen, während die Produktion von Teilen pausiert.

Wenn es aufgrund zeitintensiver oder häufiger Rüstvorgänge zu erheblichen Produktionsverlusten kommt, müssen Hersteller dem Rüstprozess selbst besondere Aufmerksamkeit widmen. Dies liegt daran, dass er die Ausfallzeit, die Gesamtanlageneffektivität (OEE), die Produktivität und sogar die Ausschusskosten erheblich beeinflussen kann.

Ein Lean-Konzept, das dabei helfen kann, ist Single-Minute Exchange of Die (SMED) – eine Gruppe von Tools mit dem Ziel, die Rüst- und Umrüstzeit zu verkürzen, indem die Schritte, Werkzeuge und Verantwortlichkeiten während des Rüstens analysiert werden.

Wir haben vielen Kunden dabei geholfen, das SMED-System in ihren Werken anzuwenden. In einigen Fällen hat dies im Laufe eines Jahres Einsparungen in Millionenhöhe gebracht. Hier widmen wir uns der SMED-Bedeutung, betrachten diesen Prozess genauer und beleuchten die Aspekte für die Implementierung in Ihrem Werk, wie sie von Shigeo Shingo entwickelt wurden.

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Grundlagen von SMED

SMED ist eine Gruppe von Lean-Tools zur Eliminierung von Verschwendung beim Rüsten und zur Standardisierung der Arbeit, um Maschinenrüst- und -umrüstzeiten idealerweise auf einstellige Minutenwerte (unter 10 Minuten) zu reduzieren.

Einer der Hauptansätze hierbei besteht darin, so viele interne Elemente wie möglich – also Aufgaben, bei denen die Maschine zuvor angehalten werden musste – in externe umzuwandeln, die bei laufendem Betrieb erledigt werden können.

Verkürzung der Rüstzeit: SMED-Kennzahlen

Um zu verstehen, wie das SMED-System die Fertigungseffizienz und -produktivität vorantreibt, betrachten wir zwei wichtige KPIs, die bei der Einführung eines SMED-Workshops oder -Projekts eine Rolle spielen.

Die erste ist die oft als „Hit to Hit“ bezeichnete Kennzahl: die Zeit, die benötigt wird, um einen vollständigen Produktionszyklus abzuschließen – von dem Zeitpunkt, an dem eine Maschine das letzte gute Teil produziert, bis zu dem Zeitpunkt, an dem sie das nächste gute Teil produziert. Dies stellt die gesamte unproduktive Zeit der Maschine dar. Wenn beispielsweise das letzte gute Teil um 12:00 Uhr gefertigt wird, die Fertigungslinie für einen Werkzeugwechsel stoppt und das erste akzeptable Teil die Qualitätsprüfung (QC) um 12:28 Uhr passiert, dauerte der eigentliche Rüstprozess 28 Minuten. Das sind 28 Minuten verlorene Produktion.

Die zweite KPI ist die durchschnittliche Anzahl der Teile pro Stunde, die stark von Rüstaktivitäten und Ausfallzeiten beeinflusst wird. Die Anwendung von SMED-Tools und -Prinzipien trägt dazu bei, diese Unterbrechungen zu minimieren. Wenn der Übergang zwischen Chargen schneller erfolgt, steigt die Produktivität, es werden mehr Teile pro Stunde produziert und es kommt zu weniger Verzögerungen.

Um die Auswirkungen zu veranschaulichen: Stellen Sie sich ein Werk vor, das fünf Rüstvorgänge pro Tag durchführt. Wenn jeder Rüstvorgang eine Stunde dauert, sind das fünf Stunden unproduktive Zeit – wodurch maximal 19 Stunden für die Produktion verbleiben, die durch die Umstellung interner Prozesse verkürzt werden könnten. Eine Halbierung der Rüstzeit auf 30 Minuten bringt täglich 2,5 zusätzliche produktive Stunden zurück, was über ein Jahr hinweg Hunderte gewonnene Stunden ausmacht.

Vorteile von SMED: Wie Ihnen der Single-Minute Exchange of Die hilft

Die Verkürzung der Rüstzeit mit SMED hat eine Reihe von nachgelagerten Auswirkungen auf Fertigungs-KPIs, darunter:

• Produktivität: Weniger Ausfallzeiten bedeuten mehr Zeit, in der Maschinen Teile produzieren, und eine insgesamt höhere Rentabilität.
• Gesamtanlageneffektivität (OEE): Kürzere Rüstvorgänge erhöhen die Verfügbarkeitsrate, einen der drei Parameter, die in die OEE-Berechnung einfließen.
• Ausschuss: Verlängerte Rüstzeiten können dazu führen, dass sich Maschinen auf andere Weise verändern (was wir unten besprechen), was zu nachgelagertem Ausschuss und Kundenbeschwerden führt.

Auch wenn die Reduzierung von Ausschuss nicht das Erste ist, woran man in diesem Kontext denkt, ist sie ein wichtiger Vorteil von SMED.

Ein Kunde, mit dem wir zusammenarbeiteten, hatte einen Kunststoffformprozess, bei dem der Kunststoff abkühlte und Feuchtigkeit aufnahm, wenn die Maschine abgestellt wurde. Durch die Verkürzung der Rüstzeit von einer Stunde auf unter 20 Minuten konnte das Werk den Anlaufausschuss und die Wahrscheinlichkeit der Auslieferung fehlerhafter Produkte reduzieren. Ausschuss lässt sich zudem durch die Vereinfachung von Arbeitsanweisungen und die Standardisierung vieler Prozesselemente verringern, sodass Bediener weniger Zeit mit der Fehlerbehebung und mehr Zeit mit der Produktion verbringen.

SMED implementieren: Wichtige Schritte zur Reduzierung der Rüstzeit

Ein SMED-Event ist eine Art Kaizen-Event, das typischerweise als fokussiertes, kurzfristiges KVP-Projekt (kontinuierlicher Verbesserungsprozess) definiert ist, das darauf abzielt, einen spezifischen Prozess im Werk zu verbessern.

Ein typisches SMED-Event erstreckt sich über wenige Tage und bringt ein funktionsübergreifendes Team zusammen, um den Prozess zu analysieren, Ineffizienzen zu identifizieren und Verbesserungen umzusetzen. Das Ziel: rasch bedeutende Veränderungen voranzutreiben und gleichzeitig eine Kultur der kollaborativen Problemlösung aufzubauen.

Vor diesem Hintergrund wollen wir uns ansehen, wie sich der SMED-Prozess in fünf Schritte unterteilt.

1. Den Prozess beobachten

Das Erste, was wir bei jedem SMED-Projekt tun, ist, den Prozess aus mehreren Blickwinkeln aufzuzeichnen, um jede Bewegung und Verzögerung zu quantifizieren. Dies liefert eine klare visuelle Vorlage für Verbesserungen. Dabei nehmen wir je nach Sichtbarkeit beispielsweise ein Video von der Vorderseite der Maschine, eines von der Rückseite oder vom Bedienfeld sowie eines aus der Vogelperspektive auf.

Von dort aus synchronisieren wir die Videos miteinander, um eine vollständige Ansicht des Prozesses zu erhalten.

2. Funktionsübergreifende Überprüfung

Da das Ziel hierbei darin besteht, Verschwendung – insbesondere unnötige Bewegungen oder Wartezeiten – über viele Rüstschritte hinweg zu identifizieren, besteht der nächste Schritt darin, sich mit dem Rüstteam zusammenzusetzen und das Video zu überprüfen, einschließlich:

• Mitarbeiter aus Instandhaltung und Werkzeugbau
• Einrichter für Pressen oder Formen
• Alle beteiligten Bediener
• Mitarbeiter des Qualitätsmanagements, die für die Überprüfung von Teilen und die Freigabe des Setups verantwortlich sind

Das Ziel in diesem Schritt ist es, einen Konsens darüber zu erzielen, wie der Prozess aktuell abläuft, was schwieriger ist, als es scheint. Teams glauben vielleicht, sie würden eine bestimmte Abfolge von Schritten ausführen, aber wenn sie es im Video sehen, stellt sich heraus, dass es tatsächlich etwas anderes ist.

Sobald Sie den Ausgangsprozess (Baseline) festgelegt haben, beginnen Sie nach verschiedenen Arten von Verschwendung, insbesondere Bewegungen, zu suchen. Nehmen wir zum Beispiel an, Mitarbeiter bringen das alte Material irgendwohin und müssen es dann erneut bewegen, um Platz für das neue Material zu schaffen. Das ist im Wesentlichen verschwendete Bewegung, die die Rüstzeit verlängert, weshalb die Optimierung von Bewegungsabläufen hier eine große Wirkung zeigen kann.

3. Rüstschritte externalisieren

Denken Sie daran, dass die Uhr in Bezug auf die Zeit zwischen den Hüben sofort zu ticken beginnt, sobald Sie die Maschinen ausschalten, was alles, was Sie während dieser Zeit tun, besonders kritisch macht.

Der Kerngedanke hierbei ist, so viele Rüstschritte wie möglich zu beginnen, bevor die Maschine abgeschaltet wird, solange sie noch Gutteile produziert.

Ein klassisches Beispiel hierfür ist ein Stempel in der Maschine, der Teile mit dem Datum versieht. Viele Unternehmen setzen das Werkzeug in die Maschine ein, öffnen sie dann und stellen das Datum in der Maschine nach. Anstatt dies jedoch während des Rüstens zu tun, können Sie darauf achten, dass das Datum bereits korrekt eingestellt ist, bevor das Setup überhaupt beginnt.

Ein weiteres Beispiel wäre zu prüfen, ob Sie alle Ihre Werkzeuge auf eine einheitliche Einbauhöhe (Shut Height) bringen können. Dies kann bedeuten, eine Grundplatte an einem Werkzeug zu installieren, um eine bestimmte Höhe zu erreichen; der Vorteil ist jedoch, dass Sie dies tun können, während die Presse läuft. Wenn Sie das Werkzeug einbauen und die Presse im Tippbetrieb herunterfahren müssen, ist das Zeit, die Sie stattdessen für die kontinuierliche Produktion von Teilen nutzen könnten.

4. Verbleibende interne Rüstschritte optimieren

Als Nächstes sollten Sie sich alle verbleibenden internen Rüstschritte ansehen und Wege finden, diese so effizient wie möglich zu gestalten. Wenn beispielsweise jemand einen Handschlüssel verwendet, könnte er stattdessen einen Druckluftschrauber nutzen?

Ein weiteres Beispiel wäre, wenn eine Person Schrauben an der Vorderseite der Presse anziehen und dann um die Presse herumgehen muss, um an der Rückseite zu arbeiten – ein Ablauf, der von einem Wirtschaftsingenieur (Industrial Engineer) optimiert werden könnte. Wenn stattdessen zwei Personen gleichzeitig arbeiten, eine an der Vorder- und eine an der Rückseite der Presse, haben Sie gerade wertvolle Zeit im Rüstprozess eingespart.

Letztendlich führt Sie die Externalisierung aller möglichen Schritte und die Effizienzsteigerung der verbleibenden Aufgaben näher an ein echtes SMED-Rüsten heran.

5. Erstellen Sie Ihre Checkliste vor dem Anfahren (Pre-Flight Checklist)

Jeder gute SMED-Rüstvorgang erfordert eine sorgfältige Checkliste zur Vorbereitung, um sicherzustellen, dass alle erforderlichen Elemente vorhanden sind.

Nehmen wir als Beispiel an, dass ein Rüstprozess erfordert, eine Form mit acht neuen Schrauben zu befestigen, anstatt möglicherweise beschädigte oder verschmutzte zu verwenden. Ihre Vorbereitungs-Checkliste würde dann Fragen enthalten wie:

• Sind die acht Schrauben vorhanden?
• Sind die Schrauben gereinigt?
• Sind die Gewinde in Ordnung?
• Ist die Zylinderschraube mit Innensechskant noch intakt?
• Ist der ½-Zoll-Schraubendreher zum Festziehen der Schrauben vorhanden?

Der Schwerpunkt liegt in diesem Schritt darauf, Ihren standardisierten Prozess in eine Liste von Punkten zu überführen, die befolgt werden müssen, um die Konformität sicherzustellen.

Ist eine SMED-Prozessautomatisierung notwendig?

Beachten Sie, dass in allen obigen Beispielen keine Automatisierung erforderlich war, um Verbesserungen voranzutreiben, was bei der großen Mehrheit der Rüstvorgänge zutrifft. Das Externalisieren von Rüstschritten und die Optimierung der verbleibenden internen Schritte stellen die einfachsten Maßnahmen dar, um die Prozessdauer zu verkürzen.

Das soll nicht heißen, dass Automatisierung nicht helfen kann; sie ist jedoch meist sehr teuer und erfordert häufig Änderungen an der Konstruktion von Formen und Matrizen. Eine bessere Strategie besteht darin, Ihren Prozess zu optimieren, zu standardisieren und effizienter zu gestalten. Dieser Ansatz liefert erhebliche Einsparungen bei minimalem Investitionsaufwand.

Faktoren für eine erfolgreiche SMED-Implementierung

Wenn Sie in Ihrem Werk ein SMED-Projekt durchführen möchten, ist es wichtig, einige Dinge vorab zu wissen.

Erstens erfordert das Event viel Unterstützung, Engagement und Beteiligung seitens des Managements.

Das liegt daran, dass jedes Rüstteam einen Rüstvorgang einmal hervorragend ausführen kann. Die Frage ist jedoch, wie Sie dies konsequent gewährleisten können. Hier kommt das Management ins Spiel, indem es Unterstützung und regelmäßiges Feedback bietet, um den Prozess auf Kurs zu halten.

Rüstvorgänge sind ein Prozess, und eine Möglichkeit sicherzustellen, dass die neue SMED-Aktivität langfristig aufrechtchterhalten wird, besteht darin, sie durch layering process audits (LPAs) zu überprüfen. J jemand aus dem Management kann an Rüstvorgängen teilnehmen und mithilfe einer LPA-Checkliste oder sogar der Vorbereitungs-Checkliste auf Schlüsselelemente achten.

Zweitens ist SMED eine fortlaufende Aktivität und kein einmaliges Ereignis. Sobald unser Team Herstellern dabei hilft, einen Basis-Rüstvorgang zu etablieren, erstellen wir einen Sechsmonatsplan, der Sie schrittweise Ihrem Ziel näherbringt, während immer mehr Ursachen für Abweichungen identifiziert und eliminiert werden.

Mit anderen Worten: Sie werden nicht innerhalb eines Tages von einem 30-minütigen zu einem 13-minütigen Rüstvorgang gelangen. Vielmehr handelt es sich um einen langfristigen Prozess, bei dem Sie die Rüstzeit im Laufe der Zeit kontinuierlich verkürzen. Management-Engagement, Nachverfolgung des Fortschritts, Sicherung der Gewinne – all dies ist ein Prozess und kein einmaliges Ereignis.

Nach alledem fragen Sie sich vielleicht – kann man Rüstvorgänge wirklich auf unter 10 Minuten reduzieren? In vielen Fällen lautet die praktische Antwort nein, es sei denn, der Prozess ist sehr einfach oder Sie investieren in teure Automatisierung.

Gleichzeitig bringt die Reduzierung eines einstündigen Rüstvorgangs auf 17 Minuten enorme Kosteneinsparungen und Effizienzvorteile mit sich, was SMED zu einer lohnenden Investition für diejenigen macht, die bereit sind, den Weg konsequent zu gehen. Standardisieren Sie Ihren Prozess, externalisieren Sie alle möglichen Rüstschritte und optimieren Sie den Rest: Dies sind, zusammen mit konsequenter Nachverfolgung und Feedback, die erforderlichen Zutaten, um die Ziellinie zu erreichen, die in der Kostensenkung besteht.