Was ist "SMED"?

SMED (Single Minute Exchange of Die) ist eine systematische Methode zur drastischen Reduzierung von Rüst- und Umstellzeiten an Maschinen und Anlagen. Der Begriff bedeutet wörtlich „Werkzeugwechsel im einstelligen Minutenbereich“ und wurde von dem japanischen Ingenieur Shigeo Shingo entwickelt. SMED zählt zu den wirkungsvollsten Instrumenten im Rahmen von TPM (im Sinne von Total Productive Maintenance) und Lean Production, um Wartezeiten zu verkürzen, Losgrößen zu verringern und die Flexibilität in der Fertigung nachhaltig zu steigern.

Warum Rüstzeitoptimierung? Der Zusammenhang zwischen Umstellzeiten und Beständen (vgl. Teeuwen/Grombach 2019, S. 16–20)

Viele Unternehmen stehen vor einem scheinbaren Dilemma: Einerseits möchten sie wirtschaftlich produzieren und sehen im Umrüsten einen Aufwand, der mit Kosten und Zeitverlust verbunden ist. Andererseits möchten sie flexibel bleiben und punktgenau auf Kundenwünsche reagieren. Die scheinbar naheliegende Lösung, möglichst große Losgrößen zu fahren, um selten rüsten zu müssen, führt in der Praxis jedoch zu hohen Lagerbeständen, langen Durchlaufzeiten und einer mangelhaften Lieferfähigkeit.

Schnelles Umrüsten ist daher nicht primär ein Thema der Kosteneinsparung oder der Maschinenauslastung. Es geht vielmehr darum, durch häufigeres Rüsten kleinere Losgrößen fertigen zu können und damit die Durchlaufzeiten zu verkürzen, die Bestände zu senken und die Lieferfähigkeit zu erhöhen.

Kerngedanke: Die gewonnene Rüstzeit soll nicht dazu genutzt werden, mehr zu produzieren, sondern dazu, häufiger zu rüsten und damit kleinere Losgrößen zu fertigen (vgl. Teeuwen/Grombach 2019, S. 11–15). Shingo selbst formulierte die ambitionierte These, dass jede Umrüstzeit um 90 % reduziert werden kann.

SMED im Kontext von Verlusten und OEE

Im Rahmen von TPM werden 16 Verlustarten unterschieden. Umrüstzeiten fallen in die Kategorie der Maschinenverluste, genauer unter den Verlust „Rüsten und Einstellen“. Während des Rüstvorgangs steht die Maschine still und kann nicht produzieren. Diese Verluste wirken sich unmittelbar auf den Verfügbarkeitsgrad der OEE aus.

Oft werden planmäßige Wartezeiten wie Umstellungen oder Reinigungen als unvermeidlich betrachtet. In traditionellen Berechnungen gehen diese Stillstände nicht einmal auf Kosten des Wirkungsgrades, dadurch werden die Verluste verborgen und der Wirkungsgrad erscheint höher, als er tatsächlich ist. SMED macht diese verdeckten Verluste sichtbar und bietet einen systematischen Ansatz, sie zu reduzieren.

Die Umrüstzeit wird dabei wie folgt definiert: Sie erstreckt sich vom letzten einwandfreien Produkt des auslaufenden Auftrags bis zum ersten einwandfreien Produkt des neuen Auftrags. Diese klare Abgrenzung ist wichtig, weil sie auch An- und Abfahrverluste einschließt, die bei einer engeren Definition häufig übersehen werden.

Die drei Phasen des SMED-Systems

Das SMED-System basiert auf der zentralen Unterscheidung zwischen internen und externen Rüsttätigkeiten. Interne Tätigkeiten können nur bei stillstehender Maschine durchgeführt werden (z. B. Werkzeugwechsel), während externe Tätigkeiten auch bei laufender Maschine erledigt werden können (z. B. Bereitstellung des nächsten Werkzeugs). Die Methode gliedert sich in drei aufeinander aufbauende Phasen:

• Phase 1, Trennung interner und externer Tätigkeiten: Alle Rüsttätigkeiten werden erfasst und in interne (nur bei Stillstand möglich) und externe (bei laufender Maschine möglich) Handlungen eingeteilt. Oft zeigt sich, dass zahlreiche Tätigkeiten fälschlicherweise bei stillstehender Maschine durchgeführt werden, obwohl sie vorab oder nachgelagert erledigt werden könnten.
• Phase 2, Umwandlung interner in externe Tätigkeiten: Es wird systematisch untersucht, welche bisher internen Handlungen durch organisatorische oder technische Maßnahmen zu externen Handlungen umgewandelt werden können. Dies ist häufig der wirkungsvollste Hebel zur Rüstzeitreduzierung.
• Phase 3, Verkürzung aller Tätigkeiten: Sowohl die verbleibenden internen als auch die externen Handlungen werden weiter optimiert und verkürzt. Hierbei kommen technische Hilfsmittel, Standardisierung und Parallelisierung von Arbeitsschritten zum Einsatz.

Es gibt zwei Möglichkeiten, SMED anzuwenden: horizontal (alle Elemente durchlaufen zuerst Phase 1, dann Phase 2, dann Phase 3) oder vertikal (je Element werden alle drei Phasen hintereinander durchlaufen). Bei kleinen, einfachen Umstellungen mit weniger als zehn Elementen empfiehlt sich die horizontale Vorgehensweise. Für umfangreiche und komplexe Umstellungen ist die vertikale Methode vorzuziehen (vgl. Teeuwen/Grombach 2019, S. 57).

Die Phasen einer Umrüstung im Detail

Eine Umrüstung verändert das Set-up eines Prozesses von einem Produkt zum nächsten. Im Idealfall sollte die Umrüstzeit null betragen, um einen echten Einstückfluss zu ermöglichen. Die Umstelldauer erstreckt sich vom letzten Teil in voller Qualität und voller Produktionsgeschwindigkeit bis zum ersten neuen Teil in voller Qualität und voller Produktionsgeschwindigkeit (vgl. Roether 2019, S. 28–31).

Der Umrüstungsprozess stellt eine Unterbrechung der normalen Arbeitsweise dar, eine Form von Unausgeglichenheit (Mura). Teile gehen nicht nur während des vollständigen Maschinenstillstands verloren, sondern auch während der Rücklauf- und Anlaufzeit vor und nach dem eigentlichen Rüstvorgang (vgl. Roether 2019, S. 28–31).

SMED-Schritte im Überblick: 1. Umrüstzeiten messen, 2. Interne und externe Elemente identifizieren, 3. Möglichst viele Elemente nach außen verschieben, 4. Interne Elemente verkürzen, 5. Externe Elemente verkürzen, 6. Standardisierung und Pflege neuer Verfahren (vgl. Roether 2019, S. 14–17).

Praxisbeispiel: SMED-Projekt bei Pfeifer Seil- und Hebetechnik

Ein anschauliches Praxisbeispiel für die Wirksamkeit von SMED liefert die Pfeifer Seil- und Hebetechnik GmbH in Memmingen. Im Rahmen des Ausbildungsprogramms „Lean Production Master“ am CETPM der Hochschule Ansbach führte Jürgen Steinle ein SMED-Projekt an einem Sägeautomaten durch. Erste Schritte waren eine Arbeitsplatzbegehung und die Erfassung einzelner Rüstschritte und -zeiten. Die Wege wurden per Spaghetti-Diagramm aufgezeichnet und Verschwendungen notiert (vgl. Steinle 2012, S. 7–9).

Das Ergebnis: Die Rüstzeit konnte bereits im ersten Durchlauf fast auf die Hälfte reduziert werden. Nach Umsetzung aller technischen Maßnahmen wurde die Rüstzeit sogar um 78 % verkürzt, und die Laufwege konnten um 77 % reduziert werden. Der neue Standardrüstablauf wurde nachhaltig etabliert und kontinuierlich weiter optimiert.

Konkrete Werkzeuge und Techniken bei SMED

Für die praktische Umsetzung von SMED stehen verschiedene bewährte Werkzeuge zur Verfügung. Die Analyse beginnt typischerweise mit der Videoaufnahme des aktuellen Rüstprozesses, um jeden einzelnen Schritt zu dokumentieren und Zeitfresser zu identifizieren. Anschließend werden die einzelnen Rüstschritte auf Karteikarten oder in einem Arbeitsblatt erfasst und nach internen und externen Tätigkeiten klassifiziert.

• Spaghetti-Diagramm: Visualisiert die Laufwege der Mitarbeiter während des Rüstens. Häufig zeigt sich, dass unnötige Wege einen erheblichen Anteil der Rüstzeit ausmachen.
• Checklisten: Standardisierte Checklisten stellen sicher, dass alle Vorbereitungen vor dem eigentlichen Rüsten erledigt sind, Werkzeuge bereitgelegt, Material vorbereitet, Hilfsmittel geprüft.
• Schattenbretter und Rüstwagen: Alle benötigten Werkzeuge und Hilfsmittel werden übersichtlich auf einem Rüstwagen bereitgestellt, sodass Suchzeiten entfallen.
• Schnellspanner und Funktionsklemmen: Ersetzen zeitaufwändige Schraubverbindungen durch Ein-Handgriff-Lösungen. Bereits einfache technische Änderungen können die interne Rüstzeit erheblich verkürzen.
• Parallelarbeit: Durch den Einsatz von zwei Personen beim Rüsten können Arbeitsschritte parallelisiert werden, was die Maschinenstillstandszeit deutlich reduziert.

Erfolgsfaktoren und häufige Fehler

Der Erfolg eines SMED-Projektes hängt maßgeblich von der Einbindung der Mitarbeiter ab, die den Rüstprozess täglich durchführen. Sie kennen die Abläufe am besten und können wertvolle Hinweise auf Verbesserungspotenziale geben. Ein häufiger Fehler besteht darin, die Rüstzeitoptimierung als reines Ingenieurprojekt zu betrachten und die Bediener nicht einzubeziehen.

Ein weiterer Erfolgsfaktor ist die Nachhaltigkeit: Nach der Optimierung muss der neue Rüststandard dokumentiert, geschult und regelmäßig überprüft werden. Ohne einen stabilen Standard driften die Rüstzeiten erfahrungsgemäß innerhalb weniger Wochen wieder auf das alte Niveau zurück. Das OEE-Kennzahlensystem hilft dabei, die Rüstzeiten dauerhaft zu überwachen und Verschlechterungen frühzeitig zu erkennen.

Die Optionen nach SMED

Nach einer erfolgreichen Rüstzeitoptimierung stellt sich die Frage, wie die gewonnene Zeit genutzt werden soll. Grundsätzlich gibt es zwei Optionen: Die gewonnene Zeit kann genutzt werden, um die Losgrößen zu reduzieren und damit flexibler zu werden, oder um die Arbeitszeit zu erhöhen und damit den Durchsatz zu steigern (vgl. Roether 2019, S. 14–17). Im Sinne der Lean-Philosophie ist die Losgrößenreduzierung vorzuziehen, da sie den Materialfluss verbessert und die Durchlaufzeiten verkürzt.

Ein konkretes Beispiel verdeutlicht diesen Zusammenhang: Wenn die Umrüstung einer Anlage vier Stunden dauert, werden typischerweise Losgrößen mit einer Bearbeitungszeit von mindestens 20 Stunden eingeplant, damit nur einmal pro Tag umgerüstet werden muss. Die meisten Kundenbestellungen entsprechen jedoch einem Umfang von nur vier Stunden. Um alle Aufträge flexibel abarbeiten zu können, müsste die Rüstzeit auf 48 Minuten sinken (vgl. Teeuwen/Grombach 2019, S. 110–111).

SMED im Kontext von TPM und Lean

SMED ist als Methode in das TPM-Verbesserungshaus eingebettet. Im Rahmen der Säule „Zielgerichtete Verbesserung“ (Kobetsu Kaizen) werden die 16 Verlustarten systematisch analysiert und mit geeigneten Werkzeugen bekämpft. SMED ist dabei das zentrale Werkzeug gegen den Maschinenverlust „Rüsten und Einstellen“. Dazu gehören spezielle Werkzeuge wie 5S, N5W-Analyse, Rüstzeitoptimierung (SMED), Wertstromdesign (VSM), PM-Analyse und viele andere mehr.

Auch in der Lean-Philosophie spielt SMED eine herausragende Rolle. Umstellzeiten gehören zur Kategorie „Warten“ und stellen aus Kundensicht keinen Mehrwert dar. Durch die Verknüpfung mit Heijunka (Produktionsnivellierung) und Rüstzeit-Systemen entfaltet SMED seine volle Wirkung: Kürzere Rüstzeiten ermöglichen kleinere Losgrößen, die wiederum eine gleichmäßigere Produktion und einen stabileren Materialfluss erlauben.

Quellenangaben

Teeuwen, B.; Grombach, A. (2019): SMED, Die Erfolgsmethode für schnelles Rüsten und Umstellen. 3. unveränd. Aufl., Deutscher Management Verlag, Herrieden, S. 16–111.

Roether, C. (2019): Die Phasen einer Umrüstung, in: YOKOTEN 05/2019, S. 28–31.

Roether, C. (2019): Die Optionen nach SMED, in: YOKOTEN 06/2019, S. 14–17.

Steinle, J. (2012): Übung als Ernstfall, SMED-Projekt als Hausaufgabe für Lean Production Master hat sich gelohnt, in: YOKOTEN 03/2012, S. 7–9.

Weiterführende Literatur

Klevers, T. (2015): Agile Prozesse mit Wertstrom-Management. 2. überarb. Aufl., CETPM Publishing, Herrieden.

Koch, A. (2021): OEE für das Produktionsteam. 4. korr. Aufl., Deutscher Management Verlag, Herrieden.

Verwandte Konzepte

TPM (im Sinne von Total Productive Maintenance) · OEE · Kaizen · 5S · Lean Production · Heijunka · Rüstzeit · Wertstrom-Management · Operational Excellence