Rüstzeiten und die SMED-Methode

Mit der Layoutplanung, der richtigen Fertigungsmittelanordnung und der Optimierung der Prozessfolge lässt sich im Produktionsmanagement bereits die Auftragszeit durch Senkung der Zeit je Einheit reduzieren. Rüstzeiten werden dabei jedoch gerne außer Acht gelassen, dabei kann sich auch die Optimierung der Rüstzeiten langfristig sehr positiv auf den Fabrikbetrieb auswirken.

Als Rüstzeit tr wird die Zeit bezeichnet, die nötig ist, um Betriebs-/Hilfsmittel für Fertigungsprozesse vorzubereiten (Aufrüsten) sowie – nach der Prozessdurchführung – wieder in den ursprünglichen Zustand rückzuversetzen (Abrüsten). Es ist ferner die Zeit, die für die Umstellung eines Werkzeugs bzw. einer Maschinenanlage auf ein anderes Werkstück bzw. Produkt notwendig ist. Die Rüstzeit wird von den Fertigungsprozessen, den eingesetzten Maschinen und Werkzeugen unterschiedlich beeinflusst. Ein Rüsten kann in sehr regelmäßigen Abständen erfolgen (z. B. einmal Rüsten nach jeder Einheit) oder auch unregelmäßig sein (z. B. nach einem Schaden am Werkzeug). Für Abnutzung (z. B. Instandhaltung) werden regelmäßige Zeiten gesucht, die als Instandhaltungszeiten angesetzt werden – diese sollten möglichst lang gestaltet sein, dürfen jedoch die komplette Abnutzung, die zur Qualitätsminderung am Werkstück führt, nie ermöglichen. Oftmals wird das Abrüsten und erneutes Aufrüsten (beispielsweise nach Ablauf der Standzeit von Werkzeugen) oder Umrüsten (z. B. zur Umstellung von Prozesswerten an Maschinen) nach einer bestimmten Anzahl von gefertigten Einheiten notwendig. Anzustreben ist, dass die Rüstzahl unabhängig von der Einheit ist und pro Auftrag nur einmal oder weniger (im Durchschnitt) auftritt.

Die Rüstzeit tr wird berechnet mit der Addition von Rüstgrundzeit trg, Rüstverteilzeit trv und Rüsterholzeit trer.

tr = trg + trv + trer


Die Rüstzeit trg kann durch einfache Messung im Betrieb (Ist-Aufnahme) bestimmt werden, auch Planwerte (z. B. nach REFA, vom Betriebsmittelhersteller oder aus Mitarbeiter-Erfahrung) können hier angesetzt werden. Für die Rüstverteilzeit trv ist nach REFA ein prozentualer Zuschlag von 12% vorgesehen.

trv = trg * 12%

Die Rüsterholzeit  trer ist eine Schätzung mit dem Zuschlagsfaktor für Erholungszeiten Zer auf die Rüstgrundzeit trg:

trer = trg * Zer

Optimierung der Rüstzeiten mit der SMED-Methode

Rüsten ist eigentlich ein ungeliebter Prozess. Der Werkstoffwechsel bzw. die Anpassung von Maschinen und Anlagen fällt im Sinne des Lean Managements unter verdeckte Verschwendung. Die “Single Minute Exchange of Die”- Methode (SMED-Methode, zu Deutsch: “Werkzeugwechsel im einstelligen Minutenbereich”) kommt aus dem Lean Management der Produktion und hat das Ziel der Reduktion von Rüstzeiten auf ein notwendiges Minimum. Die SMED-Methode ist heute in westlichen Großunternehmen sehr etabliert und auch der deutsche Mittelstand bis hin zu Manufakturen mit nennenswerten Rüstaufwendungen setzen zunehmend auf die Optimierung von Rüstzeiten.

Gerade internes Rüsten gilt als Hemmnis der Produktivität. Internes Rüsten bedeutet, dass Maschinen/Anlagen für den Rüstvorgang stillstehen müssen, also für den Zeitraum des Rüstens keine Produktion übernehmen können. Es ist immer ein externes Rüsten anzustreben, denn beim externen Rüsten muss kein Stillstand erfolgen, die Maschinen/Anlagen können (unter bestimmten Bedingungen) während des laufenden Betriebs, auch während der Teilhabe an der Produktion, gerüstet werden.
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Die SMED-Methode wurde in den 1969 von dem Japaner Shigeo Shingo (jap.: 新郷 重夫) im Rahmen des Toyota Production System entwickelt und ist heute als eine Art Grundlage erhalten geblieben. Die Anforderungen an Produktionssysteme sowie die Produktionstechnik selbst haben sich in den letzten Jahrzehnten sehr viel weiter entwickelt, so dass die Grundidee von Herrn Shingo (新郷) erhalten geblieben ist, die Methodik jedoch angepasst und verbessert wurde.

Vorgehensweise nach der SMED-Methode:

  1. Ist-Analyse: Erfassung der bestehenden Rüstvorgänge mit Zeiten
  2. Überführen von internen Rüstvorgängen in externe Rüstvorgänge (nach Möglichkeit)
  3. Parallelisierung von Prozessen der Rüstung
  4. Standardisierung
  5. weitere Optimierung (z. B. Substitution) von Prozessen der Rüstung

Die Ist-Analyse kann über die Aufnahme der Vorgänge mit Hilfe von Erfassungsfragebögen geschehen. Empfohlen wird jedoch in der Regel eine Videoanalyse, insbesondere bei längeren und komplexeren Rüstprozessen. Ergebnisse aus Ist-Analysen sollten Prozessdiagramme, Datenblätter und Gantt-Diagramme sein. Die Ist-Analyse dient der Einarbeitung in vorhandende Rüstvorgänge, viele Optimierungsmöglichkeiten werden bereits während der Ist-Aufnahme gefunden.

Gantt-Diagramm zur Visualiserung von Rüstzeiten

Gerade Gantt-Diagramme visualisieren Rüstzeiten sehr gut, dazu gehört eine Zerlegung der Rüstvorgänge in einzelne modulare Prozesse. Die Relevanz der Rüstzeiten sinkt mit einer Überführung internen Rüstens in das externe Rüsten, da hier der laufende Betrieb von Maschinen/Anlagen nicht behindert wird. Allerdings sind auch beim externen Rüsten die Rüstvorgange möglichst zu verkürzen, damit Personal und Hilfsmittel für andere Aufgaben länger bereit stehen.

Wenn eine Überführung der Rüstvorgänge in das externe Rüsten nicht (vollständig) möglich ist, kann durch Parallelisierung der Rüstprozesse sehr viel Rüstzeit eingespart werden. Hierfür sind die Rüstprozesse genau zu analysieren, moderne Technologien zu recherchieren und der nötige Ressourceneinsatz (Kosten-Nutzen-Verhältnis) abzuwägen. Es ist im Sinne der SMED-Methode zudem wichtig, dass Rüstprozesse sowie die dafür einzusetzenden Werkzeuge und Hilfsmittel einer Standardisierung unterliegen. Am Ende steht die Ansammlung von vielen Optimierungsmöglichkeiten, welche Rüstprozesse deutlich verkürzen können, wie z. B. Klemm- oder Spannvorrichtungen statt Verschraubungen.

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