Rüstzeitoptimierung

Eine Verlängerung der Rüstzeit kann sich positiv auf die Zielerreichung auswirken, da eine längere Vorbereitung oft zu einem besseren Ergebnis führt. Aus betriebswirtschaftlicher Sicht ist dagegen stets eine Verkürzung gemeint, da während des Rüstens als Vorbereitung einer Maschine oder Anlage auf die nächste Arbeitsaufgabe die Produktion an dieser Maschine oder Anlage stillsteht und keine Wertschöpfung erfolgt.

Eine Rüstzeitoptimierung zielt daher darauf ab, den Anteil nicht wertschöpfender, also unproduktiver Zeiten zu minimieren. Erreicht werden soll damit eine maximale Auslastung der Produktionsmittel und damit eine möglichst hohe Gesamtanlageneffektivität (GAE; englisch: Overall Equipment Effectiveness, OEE). Dies kann entweder durch eine Verkürzung der Rüstzeiten selbst oder durch eine Verringerung der Anzahl notwendiger Rüstvorgänge erfolgen.

Ansätze zur Optimierung der Rüstzeit

Eine Reduktion der Rüstzeiten kann durch technische, organisatorische und personelle Maßnahmen erreicht werden.

Technische Maßnahmen

Technische Maßnahmen können in der Automatisierung des gesamten Rüstvorgangs bestehen. Andere Lösungen sind weniger umfassend, aber dafür meist kostengünstiger. Hierzu gehört etwa die Einrichtung von Schnellspannverschlüssen oder -kupplungen für Werkzeuge oder der Einsatz von Mehrfachwerkzeugen, die mehrere Bearbeitungsschritte durchführen können. Einsparpotenzial bietet auch die Standardisierung von Geräten und Teilen, wenn alle Maschinen mit den gleichen Werkzeugträgern ausgestattet sind oder beispielsweise als Befestigungselemente nur noch Schrauben und Klammern einer Größe verwendet werden. So kann eine Verringerung der internen Rüst- und damit Stillstandszeiten als vorrangiges Ziel der Rüstzeitoptimierung erreicht werden.

Organisatorische Maßnahmen

Organisatorische Maßnahmen beziehen sich häufig auf die Losgrößen. Je größer die Lose sind, desto weniger Rüstvorgänge sind notwendig. Hier gilt das (angebotsorientierte) Push-Prinzip in der Produktion. Resultat sind erhöhte Lagerbestände, größere Kapitalbindung und vermehrter Platzbedarf. In der Lean Production gelten diese Effekte als Verschwendung und sind nicht mehr zeitgemäß.

Ein anderer Ansatz verlegt die für das Rüsten notwendigen Arbeiten als externe Rüstvorgänge möglichst parallel zu der noch laufenden Produktion. Wird das Rüsten auf diese Weise vorbereitet, können Werkzeugwechsel schneller ablaufen. So lässt sich Zeit einsparen. Weitere Zeitgewinne werden durch die Standardisierung von Abläufen und routinierteres Verhalten erzielt.

Personelle Maßnahmen

Die Qualifikation der Mitarbeiter sowie Unterweisungen und Schulungen im richtigen und schnellen Umgang mit Werkzeugen erleichtern und beschleunigen die Rüstvorgänge. Auch die Förderung der intrinsischen und extrinsischen Motivation kann eine Zeitersparnis bewirken. Wird die intrinsische Motivation durch wertschätzenden Umgang, offene Kommunikation und das Gewähren von Gestaltungsspielräumen gesteigert, können die Mitarbeiter vor Ort als Experten in der Bedienung der Maschine „aus eigenem Antrieb“ schnell einen Werkzeugwechsel vornehmen oder Verbesserungsvorschläge für ein schnelleres Rüsten machen und durchführen. Aber auch eine leistungsgerechte Entlohnung oder Erfolgsprämien als extrinsische Motivationsfaktoren können das Engagement und die Leistungsbereitschaft erhöhen.

Und die Kombination ...

Eine Kombination der verschiedenen Maßnahmen verstärkt in der Regel die jeweiligen Effekte. Das Resultat sind ganzheitliche Methoden wie die EKUV-Analyse oder SMED, die teils in komplexe Gedankengebäude eingebunden sind.

• EKUV-Analyse: Eliminieren, Kombinieren, Umstellen und Vereinfachen – das sind die grundlegenden Schritte zur Rüstzeitoptimierung. Eliminiert werden Warte- und Liegezeiten sowie überflüssige Arbeitsschritte. Kombiniert werden Vorgänge, etwa durch Parallelisierung von Tätigkeiten und eine darauf abgestimmte Logistik. Umgestellt werden Sequenzen oder Schritte von Abläufen; auch die Reihenfolge von Fertigungsaufträgen kann geändert werden. Vereinfacht werden können Tätigkeiten und Abläufe durch Standardisierung der Werkzeuge oder der Arbeitsmittel.
• SMED: Single Minute Exchance of Die – Werkzeugwechsel in einer Minute bzw. im einstelligen Minutenbereich. Diese Methode ist einer der Pfeiler der Lean Production. Ziel ist eine Rüstzeit unter zehn Minuten. Dabei werden alle Tätigkeiten beim Rüstvorgang analysiert und dem internen oder externen Rüsten zugeordnet. Mithilfe organisatorischer und technischer Maßnahmen sollen dabei möglichst viele interne in externe Tätigkeiten umwandelt werden. Maschinenstillstandszeiten lassen sich dadurch oft um 50 % reduzieren.

Optimierung von Anfang bis Ende

Das theoretische Minimum der Rüstzeit ist erreicht, wenn eine Maschine oder Produktionsanlage innerhalb eines Fertigungstakts umgerüstet werden kann. Das ist das Ende der Optimierung: Die Herstellung ist dann maximal flexibilisiert, da eine sofortige Reaktion auf individuelle Kundenanforderungen (Pull-Prinzip) möglich ist. Damit wird eine Produktion mit Losgröße 1 realisierbar, der „One-Piece-Flow“.

Um von Anfang an den Zeitbedarf für das Rüsten zu minimieren, sollte bereits bei der Planung neuer Produktionsanlagen das Layout der Arbeitssysteme darauf ausgerichtet werden. Bei der Beschaffung neuer Produktionsmittel sind zusätzlich Aspekte der ergonomischen Gestaltung und der Bedienerfreundlichkeit zu berücksichtigen, da beides Rüstvorgänge vereinfacht und beschleunigt.

Vorgehen bei der Rüstzeitoptimierung

Damit Rüstzeiten optimiert werden können, ist das Rüsten selbst quantitativ und qualitativ zu erfassen und zu analysieren. Der Rüstvorgang wird dazu in einzelne Arbeitsabläufe untergliedert. Diese werden dann Personen und Geräten zugeordnet und zeitmäßig erfasst.

Damit lassen sich einzelne Arbeitsschritte identifizieren, beschreiben und als externe oder interne Rüstvorgänge klassifizieren. Das Ziel der Optimierung ist, die Anzahl und die Dauer der internen Rüstvorgänge zu minimieren und diese in externe Rüstvorgänge umzuwandeln. Mit dieser Vorgehensweise lassen sich die unproduktiven und teuren Stillstandszeiten der Anlage reduzieren. Zum Beispiel können parallel zur Produktion des laufenden Loses vorbereitende Arbeiten zum Rüsten durchgeführt werden. So lassen sich etwa Materialien und Werkzeuge bereitstellen oder weitere Personen einbeziehen. Zudem ist zu prüfen, inwiefern die verbleibenden internen und die (aufgestockten) externen Rüstvorgänge sich durch technische, organisatorische und personelle Maßnahmen verringern oder vereinfachen lassen.

Ob der neue Soll-Ablauf praxistauglich ist und welche Zeiteinsparung erreicht wird, wird anhand eines Testlaufs überprüft. Er ist die Basis zur Feinabstimmung des Rüstvorgangs und zur Evaluation. Die Standardisierung als bewährtes Verfahren (z. B. per Dokumentation, Checkliste oder Betriebsanweisung) schließt sich an. Dieses wird weiterhin geprüft und idealerweise kontinuierlich weiterentwickelt und verbessert (kontinuierlicher Verbesserungsprozess, KVP).

Vorgehen im PDCA-Zyklus

Die Rüstzeitoptimierung lässt sich, wie viele andere Prozesse auch, in einem Deming-Kreis oder PDCA-Zyklus abbilden:

• P – Plan: Planen der Verbesserung durch Auswahl eines geeigneten Prozesses, Erhebung und Analyse von Daten sowie Diskussion der möglichen Maßnahmen unter Beteiligung der betroffenen Mitarbeiter;
• D – Do: Auswahl und Umsetzung der Maßnahmen;
• C – Check: Kontrolle des neuen Rüstvorgangs sowie qualitative und quantitative Erfassung der tatsächlich erreichten Optimierung, sei es als Zeitgewinn oder als Entlastung des Personals;
• A – Act: Festlegen des neuen Rüstvorgangs als Standard – und Ausgangspunkt für weitere Verbesserungen.

Rüstzeitoptimierung – Vor und Nachteile

Eine Optimierung ist nicht per se von Vorteil – sie kann unter Umständen auch hohe Kosten verursachen. Gemäß Pareto-Prinzip kann eine 80 %ige Zielerreichung bereits mit 20 % des Aufwands erreicht werden. Die weiteren 20 % bis zur vollständigen Zielerfüllung beanspruchen dagegen die restlichen 80 % des Aufwands – also überproportional viel. Die Wirtschaftlichkeit der Maßnahmen sollte also anhand einer Kosten-Nutzen-Analyse betrachtet werden

Dabei sind einige Vorteile der Rüstzeitoptimierung offensichtlich:

• längere Nutzungszeit von Maschinen und Anlagen;
• kürzere Durchlaufzeiten;
• Kosteneinsparung durch Reduzierung von Stillstandszeiten;
• höhere Gesamtanlageneffektivität (GAE) und damit Effizienz- und Produktivitätssteigerung;
• mehr Flexibilität bei der Produktionsplanung und -steuerung (PPS);
• wirtschaftliche Produktion kleinerer Losgrößen;
• Bestandssenkung durch kleinere Losgrößen;
• Ansätze zur Standardisierung und zur ergonomischen Gestaltung des Arbeitsplatzes.

Die Nachteile der Rüstzeitoptimierung sind weniger deutlich zu erkennen:

• Investitionen in die Prozessgestaltung (etwa bei der Bildung von Produktfamilien);
• Investitionen in die technische Ausstattung (Automatisierung, Schnellspanneinrichtungen, neue Werkzeuge);
• Aufwand für die Information, Motivation und Schulung der Mitarbeiter.