SMED: Definition, Phasen und Anwendungsbeispiele

SMED (Single-Minute Exchange of Die) ist eine zentrale Methode im Rahmen des Lean Manufacturing. Ziel ist es, die Umrüstzeiten in Produktionsprozessen und damit auch in bestimmten Logistikprozessen so weit wie möglich zu verkürzen. Im Rahmen der Lean-Methodik und in enger Verbindung mit Kaizen hilft SMED Unternehmen dabei, ihre operative Leistungsfähigkeit zu verbessern und den Ressourceneinsatz zu optimieren.

In diesem Beitrag untersuchen wir, was SMED ist, welche Phasen es umfasst, welche Vor- und Nachteile es bietet sowie seine wichtigsten Anwendungsbereiche in der Logistik. Wir werden außerdem untersuchen, wie diese Methodik mithilfe von technologischen Systemen wie Lagerverwaltungssystemen (LVS) zur Effizienzsteigerung in Industrie- und Logistikumgebungen beiträgt.

Was ist SMED?

Der Begriff SMED leitet sich von „Single-Minute Exchange of Die“ ab, was mit „Werkzeugwechsel im einstelligen Minutenbereich“ übersetzt werden kann. Laut dem Lean Enterprise Institute ist SMED ein Verfahren zur Umrüstung von Produktionsanlagen von einem Produkt auf ein anderes in möglichst kurzer Zeit mit dem Ziel, die Umrüstzeiten auf unter zehn Minuten zu verkürzen.

Dieses System der kontinuierlichen Verbesserung wurde von Shigeo Shingo – einem japanischen Wirtschaftsingenieur und einem der wichtigsten Wegbereiter des Toyota-Produktionssystems – entwickelt. Daher wird in Lean-Manufacturing-Kreisen häufig von Shingo SMED gesprochen. 

Dieser Ansatz wird auch als Technik des schnellen Prozesswechsels bezeichnet und basiert darauf, alle für die Durchführung einer Änderung erforderlichen Aktivitäten zu analysieren und zu optimieren. Dabei wird zwischen denjenigen Aktivitäten unterschieden, die eine Unterbrechung des Betriebs erfordern, und solchen, die während des laufenden Prozesses durchgeführt werden können.

Im Rahmen der Lean-Manufacturing-Philosophie ist SMED ein grundlegendes Instrument zur Vermeidung von Verschwendung, zur Förderung der Kleinserienfertigung und zur Erleichterung der Umsetzung von Strategien wie Just-in-Time (JIT) oder Total Productive Maintenance (TPM). Diese Philosophie hat zwar ihren Ursprung im industriellen Bereich, lässt sich jedoch auf andere Bereiche übertragen, beispielsweise auf die Logistik, wo auch Unterbrechungen minimiert und unproduktive Zeiten in den Betriebsabläufen reduziert werden müssen.

Vorteile des SMED-Systems

Die Einführung von SMED bietet zahlreiche Vorteile in industriellen Umgebungen und kann auch logistische Abläufe verbessern – insbesondere, wenn sie in Lean- und Kaizen-Strategien integriert wird: 

• Reduzierung der Stillstandszeiten. SMED minimiert die mit Format-, Produkt- oder Prozesswechseln verbundenen Stillstandszeiten. Durch die Aufteilung und Optimierung von Aufgaben bleiben die Teams länger einsatzfähig, was sich direkt auf die Produktivität auswirkt. 
• Steigerung der Produktions-/Betriebskapazität. Durch die Verkürzung der Umrüstzeiten wird Zeit frei, sodass mehr produziert werden kann, ohne in neue Maschinen investieren oder die Anlagen erweitern zu müssen. In der Logistik kann dies zu einer höheren Kapazität bei der Kommissionierung und dem Versand von Bestellungen innerhalb desselben Zeitraums führen. 
• Verbesserung der Sicherheit. Durch die Festlegung klarer Abläufe und die Vermeidung von Improvisationen können Prozessänderungen geordneter und kontrollierter durchgeführt werden, wodurch sich operative Risiken minimieren lassen. 

Diese Vorteile machen SMED insgesamt zu einem strategischen Instrument, um agilere, effizientere und an den Lean-Prinzipien ausgerichtete Abläufe zu erreichen.

Nachteile der SMED-Methode

SMED bietet zwar erhebliche Vorteile, birgt jedoch auch gewisse Herausforderungen, die vor der Einführung berücksichtigt werden sollten:

• Anfangsinvestition. Die Umsetzung von SMED erfordert den Einsatz von Ressourcen für die detaillierte Prozessanalyse, die Zeitmessung und die Ermittlung von Verbesserungsmöglichkeiten. Darüber hinaus können Kosten im Zusammenhang mit der Schulung des Personals, der Neugestaltung von Abläufen und sogar der Anpassung von Geräten oder Werkzeugen anfallen. 
• Widerstand gegenüber Veränderungen. Die Einführung von SMED ist nicht nur eine technische, sondern auch eine kulturelle Herausforderung. Die Einführung von Lean- und Kaizen-Prinzipien geht mit einer Änderung der Arbeitsgewohnheiten, Rollen und Zuständigkeiten einher. Dies kann bei den Teams Vorbehalte hervorrufen, wenn es nicht angemessen gehandhabt wird.
• Notwendigkeit einer Standardisierung. SMED basiert auf der Wiederholbarkeit und der Kontrolle der Prozesse. Es empfiehlt sich, vor der Einführung der SMED-Methode zunächst an der Prozessdokumentation und an Instrumenten wie den 5S zu arbeiten, um ein geordnetes und strukturiertes Umfeld zu gewährleisten.
• Technische Einschränkungen. Nicht bei allen Prozessen lassen sich die Umrüstzeiten deutlich verkürzen. In einigen Fällen ergeben sich Einschränkungen aus der Technologie selbst, der Komplexität des Produkts oder den Qualitäts- und Sicherheitsanforderungen. Dies bedeutet nicht, dass der Einsatz von SMED sinnlos ist, sondern erfordert vielmehr eine Anpassung der Erwartungen und die Kombination mit anderen Lean-Methoden oder Ansätzen wie Six Sigma zur Optimierung der Ergebnisse.

Daher muss die Umsetzung strukturiert angegangen werden, im Einklang mit der Lean-Strategie des Unternehmens stehen und sich auf ergänzende Instrumente stützen, die die kontinuierliche Verbesserung fördern.

Die drei Hauptphasen bzw. Hauptkomponenten von SMED

Die drei Phasen von SMED bilden die Grundlage des Systems im Rahmen des Lean- und Kaizen-Ansatzes:

1. Trennung von internen und externen Aufgaben

Der erste Schritt ist die detaillierte Analyse des gesamten Veränderungsprozesses, um jede Aufgabe in zwei Kategorien einzuteilen: 

• Interne Aufgaben: Sie erfordern das Anhalten der Anlage oder eine Unterbrechung des Arbeitsablaufs (z. B. zum Austausch eines Werkzeugs oder zur Anpassung eines Formats).
• Externe Aufgaben: Sie können durchgeführt werden, während der Prozess noch läuft (Vorbereitung von Werkzeugen, Materialien oder Unterlagen).

Anhand dieser Analyse wird ersichtlich, wo sich die Stillstandszeiten konzentrieren, und es lassen sich Verbesserungsmöglichkeiten im Einklang mit den Prinzipien des Lean Manufacturing aufzeigen.

2. Umwandlung interner Aufgaben in externe Aufgaben

Sobald die internen Aufgaben ermittelt wurden, geht es im nächsten Schritt um die Umwandlung möglichst vieler davon in externe Aufgaben. Das heißt, es muss sichergestellt werden, dass alle Tätigkeiten, für die ein Stillstand der Maschine nicht zwingend erforderlich ist, vor dem Artikelwechsel durchgeführt werden. Einige gängige Beispiele:

• Vorbereitung der Werkzeuge und Vorrichtungen vor dem Wechsel.
• Vorabkonfiguration von Parametern oder Programmen.
• Bereithalten von Materialien und Komponenten am Einsatzort.
• Erstellen von Unterlagen oder Etiketten im Voraus.

Diese Phase führt in der Regel zu schnellen Verbesserungen, die die Stillstandszeiten direkt verkürzen. Darüber hinaus stärkt es die Kaizen-Philosophie, indem es die kontinuierliche Überprüfung der Prozesse zur Steigerung ihrer Effizienz fördert. 

3. Vereinfachung und Optimierung interner Aufgaben

Schließlich werden jene Aufgaben angegangen, die nicht extern durchgeführt werden können, um ihre Bearbeitungszeit so weit wie möglich zu verkürzen. Hier kommen Maßnahmen wie die folgenden ins Spiel:

• Standardisierung der Arbeitsabläufe.
• Beseitigung von unnötigen Einstellungen.
• Verbesserung von Arbeitsmitteln oder Arbeitsmethoden.

In dieser Phase wird der Lean-Ansatz durch andere Methoden wie die produktive Instandhaltung oder sogar Kennzahlen wie die OEE ergänzt, die auf eine Optimierung der Gesamteffizienz abzielen.

Techniken und Strategien zur Umsetzung von SMED

Die praktische Umsetzung von SMED erfordert die Kombination verschiedener Instrumente und Ansätze im Rahmen einer Lean-Strategie und des kontinuierlichen Verbesserungsprozesses (Kaizen):

• Anwendung der 5S. Durch Ordnung und Sauberkeit am Arbeitsplatz können Werkzeuge leichter gefunden, Suchzeiten verkürzt und Änderungen zügiger umgesetzt werden.
• Standardisierung der Prozesse. Durch die Festlegung klarer und wiederholbarer Verfahren werden Fehler auf ein Minimum reduziert und sichergestellt, dass Änderungen stets auf die effizienteste Weise vorgenommen werden.
• Schulung des Personals. Das Engagement der Teams ist von entscheidender Bedeutung. Durch die Schulung der Mitarbeiter in SMED und der Kaizen-Kultur wird die Identifizierung von Verbesserungsmöglichkeiten und deren kontinuierliche Umsetzung gefördert.
• Zeit- und Bewegungsanalyse. Durch die Analyse jeder einzelnen Phase des Wechsels lassen sich Engpässe, überflüssige Aufgaben und Optimierungsmöglichkeiten erkennen.
• Einsatz von Kennzahlen wie der OEE. Durch die Messung der Gesamteffizienz der Anlagen lässt sich die Wirkung von SMED bewerten und es können neue Verbesserungsmöglichkeiten ermittelt werden.
• Integration mit Lean-Methoden. SMED muss mit anderen Instrumenten des Lean Manufacturing abgestimmt werden, um die Ergebnisse zu optimieren und eine nachhaltige Verbesserung zu gewährleisten.

Im Bereich der Instandhaltung kann SMED zudem zu einer Verkürzung der Eingriffszeiten, einer besseren Aufgabenplanung und einer höheren Anlagenverfügbarkeit beitragen und so die allgemeine betriebliche Effizienz steigern.

Beispiele für SMED in der Logistik

SMED beschränkt sich nicht auf Produktionsumgebungen, und sein Konzept lässt sich auch auf logistische Abläufe anpassen. In diesem Bereich geht es nicht um den Austausch von Werkzeugen, sondern um die Minimierung der Umrüstzeiten zwischen den einzelnen Arbeitsschritten – wie beispielsweise den Wechsel von einem Auftrag zum nächsten bei der Kommissionierung, die Neuorganisation von Sendungen oder die Neuzuweisung von Ressourcen. Dies erfolgt durch die Unterscheidung zwischen internen Aufgaben (die den Arbeitsablauf unterbrechen) und externen Aufgaben (die im Voraus vorbereitet werden können).

Dieser Ansatz spiegelt sich in Vorgehensweisen wie der vorzeitigen Erstellung von Kommissionierwellen vor Beginn des Betriebs, der Vorabzuweisung von Laderampen vor der Ankunft der Lkw oder der Vorbereitung von Verpackungssets vor den Verpackungsarbeiten wider. Darüber hinaus optimiert die Planung der Reihenfolge bei der Kommissionierung und Verladung der Aufträge den Versand, ohne dass es dabei zu Wartezeiten oder Anpassungen kommt.

Dabei spielt ein Lagerverwaltungssystem wie Easy WMS von Mecalux eine wichtige Rolle, da es die Planung automatisiert und externe Aufgaben koordiniert und so die Abhängigkeit von Eingriffen in Echtzeit vermeidet. Dank dieser Fähigkeit können Aktivitäten, die den Betriebsablauf bisher unterbrochen haben, in vorkonfigurierte Prozesse umgewandelt werden. Mit einem LVS lassen sich beispielsweise Aufträge nach Wellen gruppieren, Kommissionierrouten planen, Ressourcen koordinieren und Anweisungen vorbereiten, bevor die Aufträge an das Lager freigegeben werden.

Somit trägt die Anwendung von SMED in der Logistik zur Minimierung von Wartezeiten zwischen den Arbeitsschritten, zur Vermeidung von Engpässen und zur Gewährleistung eines kontinuierlichen Arbeitsablaufs bei. Dies steigert die operative Kapazität und die Flexibilität des Lagers im Einklang mit den Lean-Prinzipien.

SMED als treibende Kraft für Effizienz und Flexibilität

SMED ist eine wesentliche Methode im Rahmen des Lean Manufacturing, mit der sich Umrüstzeiten verkürzen und gleichzeitig die Flexibilität sowie die betriebliche Effizienz verbessern lassen. Durch den Einsatz sowohl in der Produktion als auch in der Logistik wird die kontinuierliche Verbesserung (Kaizen) vorangetrieben und die Umsetzung von Strategien wie Just-in-Time gefördert.

Dank Hilfsmitteln wie den 5S, der OEE oder Lagerverwaltungssystemen entwickelt sich SMED zur zentralen Lösung für Unternehmen, die ihre Prozesse optimieren und sich an ein zunehmend dynamisches Umfeld anpassen möchten.