SMED

Ziel

SMED verkürzt das Umrüsten einer Maschine, einer Linie oder einer Zelle, die von einem Artikel auf einen anderen wechselt. Den ersten Gewinn erzielen die Einrichter, indem sie ihre Arbeit neu ordnen, ohne Investition.

Ein langes Umrüsten verleitet dazu, grosse Serien zu fertigen, damit sich die Rüstkosten auf mehr Teile verteilen. Grosse Serien füllen die Lager und verlängern die Zeit zwischen Bestellung und Lieferung. Ein kurzes Umrüsten macht kleine Serien rentabel, und die Werkstatt fertigt dann im Takt der Nachfrage. Für Shingo setzt die Fertigung in kleinen Losen mit wenig Bestand kurze Rüstzeiten voraus.

Das Arbeitsergebnis ist ein Rüstanalyseblatt. Es führt jeden Vorgang mit seiner Dauer, seiner Art (intern oder extern) und der Massnahme, die ihn aus dem Stillstand herausnimmt oder verkürzt. Eine Summenzeile gibt die Rüstzeit nach jeder Stufe an. Das Projekt endet mit einer schriftlichen Rüstanweisung, die jede Schicht anwendet.

Das Value Stream Mapping erfasst die Rüstzeit im Datenkasten jedes Prozessschritts und zeigt, wo diese Zeit die Losgrösse bestimmt. SMED bearbeitet danach ein bestimmtes Umrüsten an einer Maschine.

Einsatz

Wann einsetzen

• Engpassmaschine, die oft umgerüstet wird: Jede Minute Stillstand nimmt dort dem ganzen Fluss eine Minute Kapazität.
• Längere Serien, um die Rüstkosten auf mehr Teile zu verteilen: das Umrüsten verkürzen, bevor das Team Losgrössen und Bestände senkt.
• Wachsende Zahl von Artikeln: mehr Varianten bei gleichem Volumen, also mehr Umrüstungen pro Woche.
• Rüstzeit, die von Einrichter zu Einrichter schwankt: Die Zeitaufnahme zeigt die Vorgänge, die aus dem Gedächtnis erledigt werden; die Rüstanweisung legt sie danach fest.
• Geplanter Stillstand ausserhalb der Fabrik (Produktivsetzung, Systemumstellung, Instandsetzung eines Raums): im laufenden Betrieb alles vorbereiten, was der Stillstand nicht verlangt.

Wann nicht einsetzen

• Kontinuierliche Fertigung oder Maschine für einen einzigen Artikel: Es gibt kein Umrüsten, das sich verkürzen liesse; die Verluste im Fluss mit Value Stream Mapping suchen.
• Stillstände vor allem durch Störungen: Die verlorene Zeit kommt von Ausfällen; deren Ursachen mit einer Ursachenanalyse suchen.

Beschreibung

Die Rüstzeit

Das Lean Enterprise Institute (LEI) definiert die Rüstzeit als die Zeit zwischen dem letzten Teil der abgeschlossenen Serie und dem ersten Gutteil der folgenden Serie. Probeteile, Masskorrekturen und das Warten auf die Prüfung gehören daher zum Umrüsten, auch wenn die Maschine schon läuft. Eine Zeitmessung, die beim Wiederanlauf endet, übersieht die Probeteile und die Einstellungen, oft den längsten Teil.

Interne und externe Vorgänge

Ein interner Vorgang ist nur bei stehender Maschine möglich: die neue Matrize in die Presse einbauen, die Spannzange einer Drehmaschine wechseln. Ein externer Vorgang ist möglich, während die Maschine die vorherige oder die nächste Serie fertigt: die Matrize an die Presse bringen, die Werkzeuge der abgeschlossenen Serie versorgen. Auch Probeteile und Einstellungen zählen als intern: Die Maschine läuft, liefert aber noch kein Gutteil.

Das Team sortiert jeden Vorgang nach dem, was er von der Maschine verlangt, gleich wie er heute ausgeführt wird. Im Ausgangszustand, den Shingo die Vorstufe nennt, unterscheidet niemand. Der Einrichter hält die Maschine an, holt dann die Werkzeuge, füllt die Unterlagen der nächsten Serie aus und wartet auf den Staplerfahrer. Die Maschine wartet mit ihm.

Die drei Stufen nach Shingo

Nach der Vorstufe beschreibt Shingo drei Stufen. Jede stellt derselben Liste von Vorgängen ihre eigene Frage.

Stufe 1 kostet am wenigsten und bringt am meisten. Shingo hält sie für die wichtigste: Die Vorgänge zu sortieren und die externen ausserhalb des Stillstands zu erledigen, senkt die Rüstzeit in der Regel um 30 bis 50%. Das Team kauft nichts und lässt die Maschine, wie sie ist. Der Einrichter bereitet vor dem Stillstand vor und versorgt danach.

In Stufe 2 prüft das Team die Einordnung aus Stufe 1 ein zweites Mal. Ein Vorgang ist oft intern, weil die Werkzeuge es erzwingen: eine Matrize, die ihre Temperatur erst in der Presse erreicht, ein Werkzeug, das mangels gemeinsamer Bezugsfläche vor Ort eingestellt wird. Wer das Werkzeug oder die Vorbereitung ändert, macht den Vorgang extern.

Stufe 3 verkürzt jeden verbleibenden Vorgang. Befestigungen und Einstellungen wiegen hier am schwersten. Shingo beobachtet, dass eine Schraube viele Umdrehungen verlangt, obwohl nur die letzte spannt und nur die erste löst; die übrigen bewegen nur die Mutter. Eine Einstellung korrigiert eine Position, die das Werkzeug nicht gesichert hat. Ein Anschlag oder ein notierter Wert legt diese Position fest, und die Einstellung entfällt. Zwei Einrichter, die zu beiden Seiten der Maschine parallel arbeiten, sparen sich die Wege hin und her, sofern sie einer schriftlichen Aufgabenteilung folgen.

Shingo stellt die Mechanisierung an den Schluss. Wer einen Vorgang mechanisiert, den man hätte streichen oder aus dem Stillstand herausnehmen können, bezahlt eine Anlage für eine Verschwendung.

Die Stufen überlappen sich bei Bedarf: Ein Projekt kann einen internen Vorgang verkürzen, bevor das Sortieren abgeschlossen ist, und jede Stufe bringt ihren eigenen Gewinn.

Ein SMED-Projekt durchführen

1. Das Umrüsten auswählen. Eine Maschine und ein Wechsel von einem Artikel auf einen anderen: der häufigste oder der an der Engpassmaschine. Die Einrichter jeder Schicht, einen Produktionsleiter und, wenn das Werkzeug geändert werden muss, die Instandhaltung oder die Arbeitsvorbereitung zusammenbringen.
2. Ein echtes Umrüsten filmen. Vom letzten Teil der Serie bis zum ersten Gutteil, an einem gewöhnlichen Tag, durch den Einrichter, der es sonst ausführt. Das Team schaut den Film mit dem Einrichter an, der jeden Handgriff kommentiert. Wer Personal filmt, berührt das Arbeitsrecht. Art. 26 ArGV 3 verbietet Überwachungs- und Kontrollsysteme, die das Verhalten der Arbeitnehmer am Arbeitsplatz überwachen sollen (Abs. 1). Ein System, das aus anderen Gründen nötig ist, muss so gestaltet und angeordnet sein, dass es weder die Gesundheit noch die Bewegungsfreiheit der Arbeitnehmer beeinträchtigt (Abs. 2). Die Kamera zeigt deshalb die Maschine und die Werkzeuge. Der Produktionsleiter informiert das Team vor den Aufnahmen. Wie Sie die Beobachtung vor Ort durchführen, lesen Sie in unserer Fiche zur Beobachtung.
3. Zerlegen und Zeiten messen. Eine Zeile pro Vorgang, mit seiner Dauer. Zuerst die gesamte Rüstzeit messen, dann die Zeit jedes Vorgangs.
4. Jeden Vorgang einordnen, intern oder extern, nach dem, was er von der Maschine verlangt: Stufe 1.
5. Umwandeln. Jeden internen Vorgang erneut prüfen und suchen, was ihn extern machen würde: Stufe 2.
6. Zuerst das Interne verkürzen, dann das Externe. Das LEI behandelt beide in dieser Reihenfolge. Interne Zeit kostet verlorene Produktion, externe Zeit kostet Einrichterzeit.
7. Standardisieren. Die Rüstanweisung, die Checkliste und die Aufgabenteilung vor, während und nach dem Stillstand schriftlich festhalten. Jede Schicht schulen. Die folgenden Umrüstungen messen, um zu prüfen, ob die Zeit hält.

Die Fallen

Kaufen, bevor sortiert ist. Ein Projekt, das mit einer hydraulischen Spannung oder einem motorisierten Wagen beginnt, überspringt die Stufe, die für den geringsten Preis am meisten bringt.

Das Externe ohne Verantwortlichen lassen. Ein Vorgang, der aus dem Stillstand herausgenommen wurde, bleibt Arbeit. Plant ihn niemand, kehrt er zurück: Der Einrichter kommt, das Werkzeug ist nicht bereit, die Maschine wartet. Die Rüstanweisung nennt die Uhrzeit, zu der die Vorbereitung beginnt, und wer sie ausführt.

Ein inszeniertes Umrüsten messen. Für die Kamera vorbereitet, zeigt das Umrüsten weder das Suchen noch das Warten, das Stufe 1 aus dem Stillstand herausnimmt. Das Team filmt einen gewöhnlichen Tag und kündigt an, dass der Film die Vorgänge analysiert und nicht den Einrichter bewertet.

Einstellungen für Können halten. Die Einrichter erleben Probeteile und Korrekturen als Kern ihres Berufs und rechnen sie nicht zum Umrüsten. Die Zeitaufnahme zählt sie bis zum ersten Gutteil mit, und Stufe 3 behandelt sie als Positionierungsfehler.

Nicht entscheiden, wofür die gewonnene Zeit dient. Die frei gewordenen Minuten gehen in die Kapazität oder in kürzere Serien. Entscheidet niemand, bleiben die Losgrössen und der Bestand sinkt nicht.

Die Rüstanweisung nicht schreiben. Ohne schriftliche Rüstanweisung und Checkliste kehrt jede Schicht zu ihren Gewohnheiten zurück, und die Zeit steigt wieder.

KI-Überlegungen

Ein Bildverarbeitungsmodell zerlegt das Video eines Umrüstens in Vorgänge mit Zeitstempel und liefert eine erste Zeitaufnahme. Der Einrichter korrigiert die Schnitte, weil nur er weiss, wo ein Vorgang endet. Ein Sprachmodell erhält die Liste der Vorgänge, stellt jedem die Frage von Stufe 2 und schlägt die bekannten Mittel vor: Voreinstellung, Zwischenvorrichtung, Schnellspannung. Seine Vorschläge bilden die Traktandenliste für die Sitzung, in der das Team interne Vorgänge in externe umwandelt.

Das Modell weiss nicht, was die Liste nicht sagt: die Toleranzen des Teils, den Zustand der Werkzeuge. Ein Vorgang, der aus Sicherheitsgründen intern ist, etwa bei freigeschalteter Maschine oder offener Schutzhaube, bleibt intern, welchen Gewinn das Modell auch verspricht. Das Team entscheidet die Einordnung an der Maschine, mit dem Einrichter und der Person, die für die Sicherheit verantwortlich ist.

Ein Video, auf dem die Einrichter erkennbar sind, enthält Personendaten im Sinne des Datenschutzgesetzes (DSG, Art. 5). Wer es an ein externes Bildverarbeitungsmodell schickt, überträgt die Bearbeitung einem Auftragsbearbeiter (Art. 9). Bearbeitet dieser Anbieter die Daten ausserhalb der Schweiz, gelten die Regeln für die Bekanntgabe ins Ausland (Art. 16). Ein Modell, das im Unternehmen läuft, behält das Video vor Ort. Wer die Gesichter vor dem Versand unkenntlich macht, verringert, was die Einrichter identifizierbar macht.

Beispiele

Rüstanalyseblatt eines Umrüstens auf einem Decolletage-Automaten, einem Langdrehautomaten mit beweglichem Spindelstock, der von einer Uhrenschraube aus Stahl (Serie A) auf eine Achse aus Messing (Serie B) wechselt. Jede Spalte gibt die interne Zeit nach einer Stufe an, also die Rüstzeit.

Stufe 1 nimmt dem Umrüsten 40 Minuten ab, 31% des Ausgangswerts, ohne einen intern gebliebenen Vorgang zu verkürzen: Die Zeilen 1, 7a und 8 verlassen es. Die verbleibenden 31 Minuten liegen über dem Ziel von zehn Minuten, und das Blatt zeigt, wo das Projekt weitergeht: die 8 Minuten Probeteile in Zeile 6, dann die Zeilen 2 und 4 mit je 6 Minuten.

Visualisierungen

Das Rüstanalyseblatt ist eine Tabelle: eine Zeile pro Vorgang, eine Spalte interner Zeit pro Stufe, eine Summe am Fuss jeder Spalte. Das Stufendiagramm legt dasselbe Umrüsten auf eine Zeitachse. Ein Rahmen markiert darin das Umrüsten, vom letzten Teil A bis zum ersten Gutteil B. Die internen Vorgänge liegen im Rahmen, die externen davor oder danach. Von Zeitleiste zu Zeitleiste sieht der Leser den Rahmen schrumpfen. Die Nummern der Vorgänge sind die des Blatts.

Aufwand

Werkzeuge

Ein Mobiltelefon filmt das Umrüsten, und ein Videoplayer, der die verstrichene Zeit anzeigt, genügt, um die Vorgänge zu zerlegen. Das Team führt das Rüstanalyseblatt in einer Tabellenkalkulation, die die Rüstzeit bei jeder Umordnung neu berechnet. In der Sitzung machen Haftnotizen in zwei Spalten, intern und extern, das Sortieren für das ganze Team sichtbar. Die Mittel der Rüstanweisung sind physisch: eine laminierte Checkliste an der Maschine, ein Rüstwagen, der vor dem Stillstand bereitsteht, ein Werkzeugvoreinstellgerät. Das Spaghetti-Diagramm der Analyse der Arbeitsplatzanordnung, für den Einrichter während des Umrüstens gezeichnet, zeigt die Wege zum Lager, die Stufe 1 streicht.

Quellen

• Shigeo Shingo, A Revolution in Manufacturing: The SMED System, übers. von Andrew P. Dillon, Productivity Press, 1985: die Methode, die Unterscheidung zwischen internen und externen Vorgängen, die Vorstufe und die drei Stufen, die Mittel jeder Stufe, der Gewinn von 30 bis 50% in Stufe 1 und der Zusammenhang zwischen Rüstzeit und Fertigung in kleinen Losen.
• Lean Enterprise Institute, Single Minute Exchange of Die, Lean Lexicon: das Ziel einer Rüstzeit unter zehn Minuten und die beiden Beiträge Shingos, das Trennen und das Umwandeln.
• Lean Enterprise Institute, Changeover, Lean Lexicon: die Definition des Umrüstens und die Messung seiner Zeit, vom letzten Teil der abgeschlossenen Serie bis zum ersten Gutteil der folgenden.
• Lean Enterprise Institute, Setup Reduction, Lean Lexicon: die sechs Schritte der Rüstzeitreduktion, von der Messung bis zur Standardisierung.
• Schweizerische Eidgenossenschaft, Verordnung 3 zum Arbeitsgesetz (ArGV 3) (Gesundheitsschutz), SR 822.113, Art. 26: das Verbot von Überwachungs- und Kontrollsystemen, die das Verhalten der Arbeitnehmer am Arbeitsplatz überwachen sollen (Abs. 1), und die Anforderungen an ein System, das aus anderen Gründen nötig ist (Abs. 2).
• Schweizerische Eidgenossenschaft, Bundesgesetz über den Datenschutz (Datenschutzgesetz, DSG), SR 235.1: die Definition der Personendaten (Art. 5), die Bearbeitung durch Auftragsbearbeiter (Art. 9) und die Bekanntgabe von Personendaten ins Ausland (Art. 16).