Produktwechsel: Kürzere Rüstzeiten und klügere Reihenfolgen

Auf den meisten Lebensmittel- und Getränkelinien gehören Produktwechsel zu den größten geplanten Verlusten. Jeder Produktwechsel bedeutet Anhalten, Reinigen, Einstellen, Wiederanfahren und Warten, bis sich die Linie stabilisiert hat. Mit jedem Jahr mehr Artikeln und kürzeren Losgrößen steigt die Zahl der Produktwechsel weiter.

Die meisten Verbesserungsmaßnahmen konzentrieren sich auf die mechanische Seite: schnellerer Formatteilwechsel, bessere Rüstsätze, vorbereitete Teile. Das ist wichtig. Aber es gibt eigentlich zwei Hebel. Der eine ist, wie lange jeder Produktwechsel dauert. Der andere ist, wie oft Produktwechsel stattfinden und in welcher Reihenfolge. Produktionsdaten helfen bei beidem, und beim zweiten liegen oft die größeren Gewinne.

Was ein Produktwechsel wirklich kostet

Im Produktionsplan ist ein Produktwechsel meist ein fester Zeitblock. Fünfundvierzig Minuten zwischen Produkt A und Produkt B.

An der Linie funktioniert das selten so. Der eigentliche Produktwechsel beginnt mit der letzten guten Einheit von Produkt A und endet, wenn Produkt B mit voller Geschwindigkeit läuft und der Ausschuss wieder auf Normalniveau ist. Dazu gehören Abbau, Reinigung, Einrichten und Anfahren, aber auch eine Erholungsphase, die meist in keinem Plan auftaucht: die erste halbe Stunde mit reduzierter Geschwindigkeit, zusätzlichen Stopps, Nachjustierungen und mehr Ausschuss als üblich.

Rechnet man diesen Nachlauf mit ein, kostet ein 45-minütiger Produktwechsel oft 70 oder 80 Minuten effektive Produktionszeit. Das ist die Zahl, auf die es ankommt, und genau die messen die meisten Werke nicht.

Den gesamten Produktwechsel messen

Maschinendaten machen es möglich, Produktwechsel von Anfang bis Ende zu messen, ohne auf manuelle Aufzeichnungen angewiesen zu sein. Die SPS erfasst bereits, wann die Linie anhält, wann sich der Produktcode ändert, wann Reinigungssequenzen laufen, wann die erste Einheit des neuen Produkts hergestellt wird und wie sich Geschwindigkeit, Stopps und Ausschuss danach entwickeln.

Anhand dieser Signale lässt sich jeder Produktwechsel in Phasen aufteilen: Auslauf, Reinigung, Einrichten, Anfahren und Erholung bis zur stabilen Produktion. Sobald jeder Produktwechsel auf die gleiche Weise gemessen wird, lassen sie sich direkt vergleichen.

Schwankung ist der erste Hinweis

Das Nützlichste, was dabei herauskommt, ist meist nicht der Durchschnitt. Es ist die Streuung.

Häufig zeigt sich, dass derselbe Produktwechsel, zwischen denselben zwei Produkten auf derselben Linie, an einem Tag 50 Minuten dauert und am nächsten 110. Diese Spanne ist die Chance. Wenn die schnellen möglich sind, stellt sich die Frage, was die langsamen langsam macht.

Ein Vergleich Phase für Phase deutet meist auf einige wiederkehrende Ursachen hin. Warten ist eine große: Warten auf eine Qualitätsfreigabe, auf Material, auf einen Mechaniker oder auf die nächste Schicht. Ausprobieren beim Anfahren ist eine weitere, wenn Einstellungen mehrmals angepasst werden, bevor das Produkt in Spezifikation ist. Und manchmal dauert die Reinigung länger als nötig, weil sie auf einer festen Zeit statt auf dem tatsächlichen Zustand der Anlage basiert.

Ein Beispiel: das Anfahren, das sich ständig änderte

Hier ein Beispiel aus mehreren Linien für Saucen und Dressings. Produktwechsel, einschließlich einer Allergenreinigung, hatten einen Median von etwa 70 Minuten, bei einer Spanne von 50 bis 120.

Die Aufteilung in Phasen zeigte, dass die Reinigungszeit recht konstant war. Die Schwankung lag fast vollständig beim Anfahren und in der Erholungsphase. Bei den langsamen Produktwechseln stoppte der Füller in den ersten 30 Minuten mehrmals, während Füllgewichte und Produkttemperatur angepasst wurden. Bei den schnellen lief die Linie fast sofort nahe am Zielwert.

Der Unterschied lag darin, mit welchen Einstellungen begonnen wurde. Bei schnellen Produktwechseln startete die Mannschaft mit den Einstellungen des letzten guten Laufs desselben Produkts. Bei langsamen startete die Linie mit den Einstellungen, die das vorherige Produkt hinterlassen hatte, oder mit generischen Rezepturwerten, und tastete sich heran.

Die letzten guten Einstellungen jedes Produkts zum Standard-Ausgangspunkt zu machen und zusätzlich das Timing der Qualitätsfreigabe zu prüfen, damit die Abklatschergebnisse vorlagen, bevor die Linie bereit war, statt danach, senkte den Median um etwa 20 Minuten. Bei mehreren Produktwechseln pro Tag ist das eine erhebliche Kapazität, ganz ohne Änderungen an der mechanischen Arbeit.

Die Reihenfolge der Produkte zählt genauso viel wie die Geschwindigkeit

Nicht alle Produktwechsel sind gleich. Jedes Werk kennt eine Version davon. Von hell nach dunkel, von allergenfrei zu allergenhaltig oder von niedriger zu hoher Viskosität zu wechseln, ist meist einfacher als umgekehrt. Der Wechsel zwischen zwei Formaten, die Teile gemeinsam nutzen, ist schneller als zwischen zwei, bei denen das nicht der Fall ist.

Diese Faustregeln stimmen meist, werden aber selten quantifiziert. Ein Jahr Produktionsdaten ändert das. Jeder Übergang von Produkt zu Produkt, den die Linie gemacht hat, steckt in der Historie, zusammen mit der tatsächlichen Dauer und der Länge der Erholungsphase. Zusammengeführt ergibt das eine Produktwechselmatrix: für jedes Produktpaar die typische Wechselzeit, wie stark sie schwankt und wie oft der Wechsel vorkommt.

Diese Matrix hält oft einige Überraschungen bereit. Manche Übergänge, die alle für einfach hielten, erweisen sich als durchgehend langsam. Manche, die als schwierig galten, sind schnell, weil die Mannschaft sie so oft durchgeführt hat. Und eine Handvoll Übergänge macht meist einen großen Teil der gesamten Wechselzeit aus, einfach weil sie so häufig vorkommen.

Mit den Daten besser planen

Sobald die tatsächlichen Kosten jedes Übergangs bekannt sind, wird die Planung zu einer deutlich konkreteren Aufgabe.

Der direkteste Gewinn liegt in der Reihenfolge. Bei denselben Produkten und derselben Zahl an Produktwechseln pro Woche kann die Reihenfolge, in der sie laufen, die gesamte Wechselzeit erheblich verändern. Produkte nach Allergen, Farbe, Viskosität oder Format zu gruppieren und sie in einer Reihenfolge laufen zu lassen, die der einfacheren Richtung folgt, verkürzt sowohl die Wechselzeit als auch den Reinigungsaufwand.

Auch der Zeitpunkt spielt eine Rolle. Vergleicht man Produktwechsel danach, wann sie stattfinden, zeigen sich oft Muster. Produktwechsel, die sich mit einem Schichtwechsel überschneiden, dauern tendenziell länger, weil die Arbeit mittendrin übergeben wird. Produktwechsel direkt nach einer Wochenendreinigung oder am Montagmorgen sind oft langsamer, während die Linie warmläuft. Manche Mannschaften sind bei bestimmten Produktwechseln deutlich schneller als andere, meist weil sie diese häufiger durchführen. Die schwierigsten Übergänge von Schichtwechseln wegzulegen und dann einzuplanen, wenn die erfahrenste Mannschaft im Dienst ist, ist eine einfache Änderung mit messbarer Wirkung.

In einem Fall reduzierte die Anwendung der Produktwechselmatrix auf eine typische Woche mit etwa 14 Produktwechseln die gesamte Wechselzeit um rund ein Viertel. Die Produkte waren dieselben, ebenso die Zahl der Produktwechsel. Nur Reihenfolge und Zeitpunkt änderten sich, hauptsächlich durch das Umstellen einiger Allergen- und Farbübergänge und das Verschieben von zwei Produktwechseln weg von Schichtübergaben.

Weniger Produktwechsel oder bessere?

Hier gibt es ein natürliches Spannungsfeld. Weniger Produktwechsel bedeuten längere Läufe, und das bedeutet mehr Bestand und manchmal eine kürzere Restlaufzeit beim Kunden. Die meisten Werke können die Zahl der Produktwechsel nicht einfach reduzieren, weil der Markt mehr Vielfalt verlangt, nicht weniger.

Das macht Vorhersehbarkeit genauso wertvoll wie Geschwindigkeit. Ein Produktwechsel, der zuverlässig 55 Minuten dauert, ist für einen Planer oft nützlicher als einer, der im Schnitt 45 Minuten dauert, aber manchmal 100. Wenn Produktwechsel vorhersehbar werden, halten die Pläne, Überstunden gehen zurück und Planer können sich mit Zuversicht auf engere Reihenfolgen festlegen.