Rüstzeiten in der Fertigung reduzieren: SMED und Standardarbeit für mehr Effizienz

Jedes Fertigungsunternehmen möchte Rüstzeiten verkürzen. Der Rüstprozess kann in manchen Branchen Tage oder Wochen dauern, in anderen nur wenige Minuten. In Branchen mit Kleinserien oder Einzelfertigung kann die Reduzierung regelmäßiger Rüstzeiten durch kontinuierliche Verbesserungsprogramme, SMED (Single-Minute Exchange of Die) und Standardarbeit die Effizienz und Maschinenauslastung erheblich steigern.

Was ist Rüstzeit?

Rüstzeit ist die Gesamtzeit zwischen dem letzten guten Teil des vorherigen Laufs und dem ersten guten Teil des nächsten Laufs. Das erste Teil des nächsten Laufs muss Qualitätsstandards und Spezifikationen entsprechen. Die "Einrichtzeit" (Dial-in) muss ebenfalls in die Rüstzeit einbezogen werden.

Ein wichtiger Unterschied besteht zwischen interner und externer Rüstzeit. Interne Rüstzeit stellt die oben beschriebene verstrichene Zeit dar. Externe Rüstzeit ist die Zeit, die Bediener, Techniker und anderes Personal für die Vorbereitung des Wechsels aufwenden.

Externe Rüstzeitvariablen können die gesamte interne Rüstzeit beeinflussen. Beispielsweise:

• Materialien können in der Nähe bereitgestellt werden, um Wartezeiten zu reduzieren
• Ein Maschinenwerkzeug kann für die Aufnahme in ein Karussell vorbereitet werden
• Spezialisiertes Personal kann in der Nähe positioniert werden, um beim Wechsel zu helfen oder Spezifikationen zu prüfen

Da diese Variablen die interne Rüstzeit beeinflussen, können sie helfen, diese zu reduzieren.

Vorteile der Reduzierung der Rüstzeit

Die Reduzierung der Rüstzeit in der Fertigung bietet zahlreiche Vorteile, diemostly damit zusammenhängen, dass Maschinen laufen können, wenn keine Rüstungen stattfinden. Dazu gehören:

• Niedrigere Fertigungskosten: Mehr wertschöpfende Kapazität wird freigesetzt, da Anlagen kürzer stillstehen.
• Kleinere Losgrößen: Die Reduzierung der Rüstzeit ermöglicht es Unternehmen, Losgrößen zu verkleinern und effizient Einzelstücklosgrößen zu produzieren.
• Bestands- und WIP-Reduktion: Anlagen stoppen und starten schneller durch verkürzte Rüstzeiten, was WIP reduziert. Da die Gesamtanlageneffektivität steigt, kann der Bestand nach Lean-Prinzipien geführt werden und nähert sich dem Just-in-Time-Status (JIT).
• Bessere Anlaufqualität: Der Anlauf verläuft reibungsloser, wenn Rüstungen standardisiert und dokumentiert nach Best Practices erfolgen. Diese Dokumentation bedeutet, dass weniger Einrichtzeit für das erste gute Teil erforderlich ist.
• Wettbewerbsvorteil: Unternehmen können kleinere Mengen produzieren. Dadurch können sie flexibler auf Kundennachfrage reagieren als Wettbewerber, die Mindestmengen fordern. Dies ist besonders für Lohnfertiger oder High-Mix/Low-Volume-Betriebe hilfreich.

Einrichtzeit vs. Rüstzeit

Es gibt signifikante Unterschiede zwischen Einrichtzeit und Rüstzeit, die sich am besten am Beispiel erklären lassen. Einrichtzeit bezieht sich meist auf eine einzelne Maschine – etwa einen einzelnen CNC-Wechsel von altem auf neuen Dorn oder den Austausch von Werkzeugen im Karussell für einen Lauf mit anderen Spezifikationen.

Rüstzeit gilt für ein breiteres System oder eine Gruppe von Maschinen. Ein kompletter Rüstvorgang in einem CNC-Betrieb kann Bohren, Fräsen, Schneiden, Drehen und andere wertschöpfende Aufgaben an mehreren Maschinen oder einer kompletten Produktionslinie umfassen, um ein fertiges Teil oder Produkt zu erhalten. In diesem Fall benötigen alle Anlagen neue Einstellungen für den Lauf.

Im Wesentlichen kann die Einrichtzeit Teil der Gesamtrüstzeit für eine große Maschinengruppe wie eine Produktionslinie sein, oder sie entspricht der Rüstzeit, wenn nur eine Maschine betroffen ist.

Standardisierte Arbeit mit SMED (Single Minute Exchange of Die)

Die Lean-Fertigung brachte viele Innovationen zur Straffung der Rüstzeit und Standardisierung des Prozesses hervor. Eine der bedeutendsten, stark in der CNC-Bearbeitung genutzten Innovationen, ist der Single Minute Exchange of Die (SMED).

Shigeo Shingo entwickelte das SMED-System in den frühen Jahren der Lean-Bewegung. Das System erkennt interne und externe Elemente von Rüstungen und fokussiert die Analyse von Elementen des Rüstreduktionsprozesses für kontinuierliche Verbesserung.

Der SMED-Prozess nutzt klare Arbeitsanweisungen, um die erforderliche Standardarbeit zu formalisieren und die Rüstzeit zu reduzieren. Dieser Prozess hat vielen Unternehmen ermöglicht, Stillstandzeiten um bis zu 94 % zu reduzieren.

Hier sind die fünf Schritte des SMED-Prozesses:

1. Rüstziele identifizieren: Dies besteht darin, Verbesserungsbereiche zu identifizieren. Viele Unternehmen starten mit dem Ziel, weniger Rüstungen durchzuführen.
2. Rüstelemente identifizieren: Dies umfasst die Dokumentation der zu erledigenden Arbeit und was jede Aufgabe beinhaltet.
3. Externe Elemente trennen: Viele Aspekte eines Rüstvorgangs basieren auf Dingen, die vor dem letzten guten Teil erledigt werden können. Diese Vorbereitung umfasst das Bereitstellen von Werkzeugen, Ausrüstung, Personal und anderen Ressourcen an oder nahe der Maschine vor dem Stillstand.
4. Interne Elemente in externe umwandeln: Durch einen fokussierten Prozess-Audit der Schritte der internen Rüstung können viele Prozesselemente in die Kategorie der externen Elemente verschoben werden.
5. Straffen: Alle verbleibenden Elemente werden daraufhin untersucht, wo sie gestrafft werden können. Dies kann die Standardisierung numerischer Einstellungen oder den Einsatz von Vorrichtungen und Spannmitteln umfassen, um etwas schneller in seine Endposition zu bringen. Standardarbeitsdokumente spezifizieren jeden Schritt detailliert, nachdem Änderungen und Verbesserungen vorgenommen wurden. Audio- oder visuelle Hilfsmittel können die Verantwortlichen beim Rüstvorgang zusätzlich leiten.

Ein weiterer wesentlicher Aspekt ist die präzise Erfassung der Rüstzeiten. Der manuelle Versuch führt wahrscheinlich zu verzögerten, ungenauen Daten, die schwer zu verarbeiten und zu analysieren sind – ganz zu schweigen von der Zeit, die Bediener für die manuelle Dokumentation aufwenden müssten.

Durch die autonome Erfassung von Produktionsdaten mit einer Maschinendatenplattform wie MachineMetrics erhalten Continuous-Improvement-Manager und Ingenieure sofortige Einblicke in Rüstzeiten, Einrichtzeiten und andere KPIs.

Dies hilft nicht nur, präzise Benchmarks zu etablieren und realistische Erwartungen zu setzen, sondern identifiziert auch, welche Continuous-Improvement-Initiativen verfolgt werden sollten und wie effektiv sie wirken.

Top 10 Methoden zur Reduzierung der Rüstzeit in Ihrem Betrieb

Kleine Verbesserungen der Rüstzeit können mehrere Tage Kapazität zur Verfügbarkeit eines Unternehmens hinzufügen. Große Verbesserungen können Wochen oder Monate Kapazität schaffen.

Hersteller erzielen viele Vorteile, wenn sie sich bei der SMED-Analyse und Erstellung eines Standardprozesses für Rüstzeiten auf einige Methoden konzentrieren. Diese Best-Practice-Methoden umfassen:

1. Checklisten nutzen: Ja, Checklisten sind "Old School". Doch in den Anfangsphasen eines Verbesserungsprozesses können sie ein mächtiges Mittel sein, um zu verfolgen, was zu tun ist. Sie verhindern, dass Teammitglieder Aufgaben vergessen.
2. Defekte Ausrüstung reparieren: Dies gilt für Lehren, Werkzeuge und Produktionsmaschinen. Es kann notwendig sein, eine Maschine in ihren optimalen Laufzustand zu versetzen, um eine niedrigere Rüstzeit zu erreichen.
3. Aktuell bleiben: Daten sind essenziell. Die Sicherstellung korrekter Programmnummern, Einstell- und Bedienungsanweisungen, Maschineneinstellungen und mehr bedeutet, dass Standardarbeitsdokumente der Realität entsprechen und gute Teile produziert werden.
4. Spickzettel zum Wissensaustausch nutzen: In Unternehmen wie CNC-Fertigern führen Bediener oft formelle Logbücher mit Wissen für effizientes Arbeiten. Viele dieser Tricks und Tipps können in Arbeitsanweisungen formalisiert und allen Bedienern zugänglich gemacht werden.
5. Selbstgebaute Arbeitshilfen verbessern: Da sie die Maschinen täglich bedienen und versierte Zerspaner sind, haben viele Bediener selbstgebaute Vorrichtungen und Spannmittel gebaut. Diese Werkzeuge heben, positionieren, halten oder richten Elemente beim Rüsten aus, um Aufgabzeiten zu reduzieren. Diese Werkzeuge können verbessert und werksweit eingesetzt werden.
6. Rüstteam vergrößern: Fertigungsanlagen können groß sein und erfordern, dass der rüstende Mitarbeiter auf beiden Seiten der Maschine arbeitet. Dadurch erhöht sich die Rüstzeit. Durch Analyse dieser Schritte im Verbesserungsprozess können Unternehmen den gesamten Arbeitsaufwand identifizieren und die Rüstzeit verkürzen, indem zwei oder mehr Personen zusammenarbeiten.
7. Nicht an Werkzeugen sparen: Viele Unternehmen sparen an Werkzeughaltern, um Geld zu sparen. Diese Sparsamkeit führt zum manuellen Ent- und Beladen der Halter während des Einrichtens. Mit mehreren Werkzeughaltern können diese Aufgaben in externe Rüstelemente verlagert werden. Der Schritt wird "Plug-and-Play" und reduziert die Rüstzeit.
8. Erkennen, wann keine Rüstung am besten ist: Für bestimmte Serienfertigungsteile kann es möglich sein, eine Maschine dauerhaft für bestimmte Teile zu dedizieren. Es kann auch möglich sein, Aufträge, die nur wenige Werkzeuge erfordern, in einer Maschine mit zusätzlichen Werkzeugen im Halter zu bündeln.
9. Nicht herumtrödeln: Ein der stärksten Aspekte der Standardarbeit ist, dass jeder die gleiche Arbeit auf die gleiche Weise ausführt. Ohne Vorgaben können Mitarbeiter bei der Rüstung Dinge wie Schraubendrehmomente, Umdrehungen etc. nach "Gefühl" machen. Durch Standardarbeit werden diese Aufgaben gestrafft und standardisiert.
10. Handwerkzeuge eliminieren: Viele Rüstungen erfordern Spezialschrauben wie Inbus- oder Torx-Antriebe. Durch Handdreh- und Viertelumdrehungsverschlüsse beschleunigt sich die Arbeit.

Daten nutzen, um den Shopfloor zu visualisieren und Rüstzeiten zu reduzieren

MachineMetrics erfasst autonom Daten über alle Anlagen, standardisiert die Informationen in ein gemeinsames Modell und visualisiert die Daten in Produktionsberichten und Dashboards für umsetzbare Erkenntnisse. Zudem können historische Daten genutzt werden, um die Produktionsleistung präzise zu bewerten – beispielsweise durch Etablierung von Benchmarks für die wichtigsten Kennzahlen.

Wenn es um Effizienzsteigerungen geht – wie die Reduzierung der Rüstzeit, das Aufdecken versteckter Kapazitäten oder schnelleres Reagieren auf Stillstandereignisse –, hilft MachineMetrics Fertigungsverantwortlichen, die lukrativsten Chancen zu identifizieren, damit Continuous-Improvement-Initiativen korrekt priorisiert werden können.

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