Diese Phase ist zwar notwendig, bedeutet aber Maschinenstillstand und somit keinen Wertzuwachs am Werkstück. In der Fertigungstechnik ist daher die Minimierung der Rüstzeiten ein wichtiger Faktor zur Steigerung der Produktivität und Wirtschaftlichkeit, insbesondere bei kleineren Losgrößen. Rüstzeit = Maschinenstillstand = kein Wertzuwachs!
Rüstzeit minimieren heißt folglich, unproduktive Zeiten zu verkürzen und die Produktivität zu steigern. Oder wie es in der Praxis heißt: Rüsten selbst schafft kein Produktwert – „when you are not running a machine, you are not making money“.
Lange Rüstzeiten wirken sich direkt negativ auf die Ausbringung einer Maschine aus. Jede Minute, die mit Umrüsten statt mit Spanen verbracht wird, reduziert die effektive Verfügbarkeitszeit und damit den Durchsatz. Zwar zählt Rüsten nicht per se als Verschwendung, doch verlängerte Rüstzeiten senken natürlich die Produktivität und Effektivität der Anlagen.
Insbesondere in Zeiten kleinerer Losgrößen und just-in-time Fertigung limitieren zu hohe Rüstzeiten die Flexibilität: Häufige Auftragswechsel lohnen sich kaum, wenn jedes Umrüsten viel Zeit frisst. Werden dagegen die Rüstzeiten halbiert, können doppelt so viele Produktwechsel stattfinden – Unternehmen können also kleinere Lose produzieren, ohne Effizienz einzubüßen. Außerdem verbessert eine geringere Rüstzeit Ihre OEE (Gesamtanlageneffektivität) durch höhere Anlagenauslastung und weniger ungeplante Stillstände.
Kurz gesagt: Jede eingesparte Rüstminute erhöht die Zeit fürs „Späne machen“ und damit den Gewinn.
Um Rüstzeiten zu minimieren, kommen sowohl organisatorische als auch technische Ansätze zum Tragen. Ein bewährter ganzheitlicher Ansatz ist die SMED Methode (Single Minute Exchange of Die). SMED wurde von Shigeo Shingo in Japan geprägt und zielt darauf ab, Rüstvorgänge so zu optimieren, dass sie in der kürzest möglichen Zeit ablaufen.
Der Kerngedanke: Trenne interne von externen Rüstvorgängen – und verlagere so viel wie möglich in die Nebenzeit.
Die SMED-Rüstzeitoptimierung besteht dann darin, möglichst viele interne Schritte in externe zu wandeln und die verbleibenden internen Schritte zu vereinfachen und zu beschleunigen.
In der Praxis wird SMED oft als Ausgangspunkt genutzt, um dann flankierend mit Lean-Methoden oder Total Productive Maintentance (TPM) weitere Effizienzgewinne zu erzielen.
Alles, was nur bei stehender Maschine erledigt werden kann (z. B. das Spannen eines neuen Werkstücks).
Tätigkeiten, die du vorbereitend durchführen kannst, während die Maschine noch läuft (z. B. Werkzeuge voreinstellen).
Um den Einsatz von SMED in der Praxis verständlich aufzuzeigen, schauen wir uns nun ein hypothetisches Fallbeispiel an.
Ein Zerspanungsunternehmen fertigt in wechselnden Kleinserien Bauteile auf einer CNC-Fräsmaschine. Die Rüstzeit pro Auftrag liegt bei etwa 90 Minuten – die Maschine steht währenddessen komplett still.
Der SMED-Ansatz klingt in der Theorie schlüssig – doch wie bringt man ihn in die Praxis? Damit deine Fertigung spürbar schneller wird, gehst du Schritt für Schritt vor. Die folgende Anleitung zeigt dir, wie du in 6 Phasen interne und externe Rüstzeiten entkoppelst und deine Rüstprozesse nachhaltig beschleunigst.
Im ersten Schritt wird der bestehende Rüstprozess umfassend analysiert. Ziel ist es, den gesamten Ablauf des Rüstvorgangs lückenlos zu dokumentieren. Das passiert häufig mithilfe von:
Hierbei werden alle Tätigkeiten beim Rüsten – vom Abbau der alten Werkzeuge bis zum Aufbau der neuen – aufgezeichnet, inklusive der Zeiten und Wege. Wichtig ist auch, Nebenzeiten und Wartezeiten zu dokumentieren.
Ziel: Transparenz schaffen und eine klare Ausgangsbasis für Verbesserungen festlegen.
In dieser Phase werden die dokumentierten Rüstschritte systematisch ausgewertet. Alle Tätigkeiten werden in interne und externe Schritte unterteilt:
Zusätzlich wird in dieser Phase geprüft:
Ziel: Schwachstellen und Optimierungspotenziale erkennen.
Jetzt beginnt die eigentliche SMED-Kernmaßnahme: Alle internen Rüsttätigkeiten werden daraufhin geprüft, ob sie in externe Tätigkeiten überführt werden können.
Beispiel:
Ziel: Maschinenstillstand drastisch reduzieren, indem Tätigkeiten entkoppelt und vorgelagert werden.
Nach der Verlagerung geht es darum, beide Bereiche aktiv zu optimieren:
Hier können technische Verbesserungen (z. B. Voreinstellgeräte) und organisatorische Standards (z. B. Checklisten, 5S) kombiniert werden.
Ziel: Alle Abläufe beschleunigen und Fehlerquellen minimieren.
In dieser Stufe wird ein optimierter Sollprozess entwickelt und in der Praxis getestet. Hier werden die neuen Abläufe an der Maschine eingeführt und unter realen Bedingungen erprobt.
Wichtig: Korrekturschleifen sind eingeplant – auftretende Probleme oder unvorhergesehene Hemmnisse werden aufgenommen und die Prozesse angepasst.
Ziel: Praxistaugliche Lösung finden und feinjustieren.
Abschließend werden die neuen Abläufe in Standards überführt:
Ziel: Nachhaltigkeit sichern und verhindern, dass die alten (ineffizienten) Routinen wieder Einzug halten.
Die Theorie wird greifbarer, wenn man sich erfolgreiche Rüstzeitoptimierungen als Beispiele aus der Praxis anschaut. Hier drei typische Szenarien aus zerspanenden Betrieben:
Beispiel 1 – Werkzeugwechsel vereinfachenEin Lohnfertiger mit häufig wechselnden Kleinserien verbrachte früher viel Zeit damit, für jeden neuen Auftrag alle Zerspanwerkzeuge aus den Haltern zu nehmen und durch andere zu ersetzen. Diese Rüstprozedur dauerte mitunter länger als die eigentliche Bearbeitung weniger Teile. Durch Analyse merkte man, dass viele Aufträge mit einem gemeinsamen Werkzeugsatz bearbeitet werden konnten. Man rüstete also das Revolvermagazin der Maschine mit einem Satz Standardwerkzeuge aus (Bohren, Fräsen, Drehen), der möglichst alle Anforderungen abdeckt. Neue NC-Programme wurden so geschrieben, dass sie nur noch diese Standardtools verwenden. Ergebnis: Beim Produktwechsel blieben die meisten Werkzeuge einfach in der Maschine; lediglich spezielle Werkzeuge wurden noch getauscht. Die Rüstzeit sank dramatisch, da zeitraubendes Werkzeugwechseln und -justieren entfiel. Die Maschine konnte deutlich schneller wieder in Produktion gehen und kleinere Lose wirtschaftlicher fertigen. |
Beispiel 2 – Nullpunkt-Spannsystem in der FräsbearbeitungIn einem Maschinenbauunternehmen musste beim Wechsel von Werkstückaufnahmen (Vorrichtungen) bisher jede Aufspannung neu ausgerichtet werden. Das genaue Austasten mit Messuhr und Einstellen der Nullpunkte kostete pro Umrüstung oft 1-2 Stunden – Zeit, in der die Fräsmaschine nichts produzierte. Durch die Einführung eines Nullpunktspannsystems (einheitliche Spannmodule auf dem Tisch und passende Spannbolzen an jeder Vorrichtung), realisiert mit den modularen Schnellwechselsystemen PZ©turn und XCHANGE©plate, konnte dieser Schritt praktisch eliminiert werden. Die Vorrichtungen rasten nun formschlüssig immer an dieselbe Position ein, fixiert mit einem Hebelzug. Koordinaten und Referenzen stimmten jedes Mal auf Anhieb. Damit verkürzte sich die Umrüstzeit von vormals „Stunden“ auf wenige Minuten, da das Ab- und Aufspannen sowie Justieren zahlreicher Komponenten im Arbeitsraum entfiel. Die Maschine muss kaum mehr auf einen neuen Auftrag warten – aufspannen, einrasten, Start drücken. Dieses Prinzip (in der Fräsbearbeitung Standard) wird inzwischen auch auf Drehmaschinen angewandt, etwa mit Schnellwechsel-Plattensystemen. |
Beispiel 3 – Schnellwechselsystem an der DrehmaschineAuch beim CNC-Drehen lassen sich Rüstzeiten drastisch verkürzen. Konventionell muss man z.B. einen Drehhalter komplett ausbauen, durch einen anderen ersetzen, dann die Schneidkante neu auf Spitzenhöhe einstellen und die Werkzeugdaten aktualisieren – was mehrere Minuten pro Werkzeug dauern kann. Moderne modulare Schnellwechselsysteme ermöglichen es, nur den vorderen Werkzeugkopf abzunehmen und einen anderen, bereits voreingestellten Kopf aufzusetzen. Eine einzige Spannschraube löst und fixiert den Wechselkopf in Sekunden. Dank präziser Wiederholgenauigkeit sitzt der neue Werkzeugkopf exakt wie sein Vorgänger, sodass keine weitere Justage nötig ist. So können z.B. an einer Drehmaschine mit Revolver oder Langdreher innerhalb weniger Minuten alle Werkzeuge für einen neuen Auftrag bereitgestellt werden – das Umrüsten wird zur Nebensache. |
Diese Beispiele verdeutlichen: Ob durch organisatorische Kniffe oder innovative Technik – Rüstzeitoptimierung in der Zerspanung ist praxisnah machbar und bringt handfeste Vorteile. Wichtig ist, für den jeweiligen Prozess die passenden Hebel zu identifizieren.
Eine der effizientesten technischen Methoden, um Rüstzeiten in der Zerspanung zu minimieren, sind spezielle Schnellwechsel-Systeme für Werkzeuge. Zwei Beispiele sind unsere Innovationen PZ©turn und XCHANGE©plate – modulare Schnellwechselsysteme, die Rüstzeiten um ein Vielfaches reduzieren können.
PZ©turn ist ein modulares Schnellwechsel-Werkzeugsystem für Drehmaschinen, insbesondere für Langdrehautomaten und Mehrspindler. Es wurde entwickelt, um Werkzeugwechsel so einfach und schnell wie möglich zu gestalten, ohne Präzision einzubüßen. Das System besteht aus einem Grundhalter (der in der Maschine verbleibt) und austauschbaren Werkzeugköpfen. Mit nur einer Spannschraube kann der Werkzeugkopf gelöst und ein anderer angesetzt werden – ein Wechsel erfolgt innerhalb weniger Sekunden. Trotz dieser Einfachheit erreicht PZturn beeindruckende Wiederholgenauigkeiten im µm-Bereich beim Werkzeugwechsel. Das bedeutet: Der neue Werkzeugkopf sitzt so exakt wie der vorherige, dass Nachjustieren praktisch entfällt.
Unterm Strich erlaubt PZturn, Drehwerkzeuge extern vorzurüsten und mit minimaler Unterbrechung der Maschine zu wechseln. In der Praxis sind dadurch Rüstzeit-Einsparungen von 80% und mehr realistisch, da z.B. fünf Werkzeugwechsel, die früher jeweils einige Minuten dauerten, nun in wenigen Sekunden erfolgen.
XCHANGE©plate zielt auf das vereinfachte Rüsten von angetriebenen Werkzeugen und Mehrfachhaltern, vor allem in Mehrspindel- und Langdrehmaschinen. Dieses System funktioniert wie eine wechselbare Werkzeugplatte, die als Nullpunkt-Spannsystem ausgeführt ist. Verschiedene Werkzeugmodule - etwa Dreh- oder Bohrwerkzeuge für einen Mehrspindeldrehautomaten - werden einmalig auf der Maschine ausgerichtet und eingestellt. Die Platte kann vollständig mit dem Werkzeugmodul herausgenommen und wieder eingesetzt werden, ohne dass eine erneute Ausrichtung erforderlich ist. Für das Bedienpersonal bedeutet das: Statt jedes einzelne Werkzeug im engen Arbeitsraum der Maschine ausrichten zu müssen, setzt man lediglich den gesamten Schnellwechselhalter als Einheit in die vorgesehene Schnittstelle ein. Zusätzliche Einstellarbeiten entfallen, die Wechselplatte rastet mit hoher Wiederholgenauigkeit ein. So können selbst weniger geübte Mitarbeiter in kürzester Zeit die Maschine umrüsten.
In der Praxis verkürzt XCHANGE© den Aufwand und die Zeit fürs Rüsten und Umrüsten von Mehrspindeldrehautomaten und Langdrehern deutlich. Gerade bei häufig wechselnden Kleinstserien auf komplexen Drehautomaten lassen sich mit einem solchen System enorme Zeitgewinne realisieren.
Keine zwei Fertigungsumgebungen sind völlig gleich – daher verfolgen wir einen individuellen Beratungsansatz bei der Prozessoptimierung. Seit über 40 Jahren entwickelt MAS gemeinsam mit Kunden maßgeschneiderte Lösungen für die Zerspanung.
