Josef Höving
Josef Höving
Fertigungsautomatisierung · · 7 Min. Lesezeit

Materialbereitstellung: der unterschätzte Faktor für die Verfügbarkeit der SMT-Linie

Der Wechseltisch ist schnell getauscht. Teuer wird der Rüstprozess davor und danach, beim Suchen, Nachrüsten, Klären und Warten. Warum die Verfügbarkeit einer SMT-Linie in der Vorrüstung entschieden wird und weniger an der Maschine.

Materialbereitstellung entscheidet in der SMT-Fertigung stärker über die Verfügbarkeit einer Linie als der eigentliche Rüstwechsel. Der Tausch des Wechseltischs ist oft der kürzeste Teil des Rüstvorgangs; die Zeit geht davor und danach verloren, beim Suchen, Nachrüsten, Klären und Warten. Wer Rüstzeit senken will, muss deshalb die Vorrüstung mit Lager und Linie abstimmen und das Material auf Ebene des einzelnen Gebindes steuern.

Wenn über Rüstzeit gesprochen wird, denken die meisten an den Moment des Wechsels: alter Wechseltisch raus, neuer rein. In der Praxis ist dieser Moment oft schnell erledigt. Die Rüstzeit zählt in der OEE-Systematik als Verfügbarkeitsverlust und reicht vom letzten guten Teil des einen Auftrags bis zum ersten guten Teil des nächsten. In dieser Spanne produziert die Linie nichts, während die Kosten weiterlaufen. Wer sie verkürzen will, muss zuerst verstehen, wo sie tatsächlich entsteht, und dass Verfügbarkeit ein Linienergebnis ist und kein Maschinenwert.


Wo die Materialbereitstellung im Rüstprozess Zeit kostet

Zerlegt man den Rüstvorgang in seine Stationen, wird sichtbar, wie klein der Anteil des eigentlichen Wechsels sein kann. Die Darstellung ist schematisch; wie lang die einzelnen Abschnitte sind, unterscheidet sich von Linie zu Linie:

Start
Letztes Gutteil
›
oft lang
Suchen und Klären
›
oft kurz
Wechseltisch tauschen
›
oft lang
Nachrüsten und Freigabe
›
Ende
Erstes Gutteil

Die großen Zeitverluste entstehen zwischen Vorrüstung und Linie, und zwar dann, wenn die Bereitstellung nicht vollständig ist. Vier Ursachen begegnen uns in Projekten besonders häufig:

Zeitfresser

Unvollständige Picklisten

Bauteile müssen noch gesucht oder gezählt werden, weil die Liste nicht stimmt oder Restmengen unklar sind.

Zeitfresser

Fehlende Feeder

Der passende Feeder ist nicht vorbereitet. Nachrüsten mitten im Rüstvorgang kostet Zeit und bindet Personal.

Zeitfresser

Falsch bereitgestellte Gebinde

Material ist da, aber im falschen Gebinde, am falschen Ort oder ohne eindeutige Zuordnung. Wo welcher Materialträger hingehört, ist selbst eine Entscheidung.

Zeitfresser

Unklarer MSD-Status

Feuchtigkeitsempfindliche Bauteile ohne eindeutigen Status und ohne bekannte Offenzeit blockieren einen sauberen Start.

Mit der Maschine haben diese Ursachen nichts zu tun. Sie entstehen beim Nachrüsten, Klären, Scannen und Kontrollieren und vor allem durch fehlende Abstimmung zwischen Vorrüstung, Materiallager und Linienstart.

Der Kern: Die größte Wirkung entsteht durch weniger Suchen, Nachrüsten, Klären und Warten und weniger durch schnelleres Wechseln. Wer nur den Wechselvorgang optimiert, optimiert oft den kürzesten Teil.

Internes und externes Rüsten: das Prinzip hinter guter Materialbereitstellung

Die Rüstmethodik nach Shigeo Shingo (SMED, Single Minute Exchange of Die) unterscheidet zwei Arten des Rüstens: Internes Rüsten geschieht, während die Maschine steht, externes Rüsten, während sie noch läuft. Jede Tätigkeit, die sich vom internen ins externe Rüsten verlagern lässt, verkürzt den Stillstand direkt.

Genau das ist die Aufgabe des Vorrüstbereichs. Er ist der Puffer vor der Linie, in dem Wechseltische, Feeder, Gebinde, Picklisten und MSD-Status vollständig vorbereitet werden, bevor die Linie den Auftrag braucht. Ist die Vorrüstung abgestimmt, wird der eigentliche Wechsel kurz; ist sie es nicht, steht die Linie trotz technisch verfügbarer Maschinen. Ob dieser Puffer liniennah oder zentral organisiert wird, ist eine Frage des passenden Lagersystems.

Die Rolle der Rüstfamilien

Rüstfamilien fassen Aufträge mit ähnlichem Material- und Feeder-Setup zusammen. Der Effekt sind weniger Feeder-Wechsel, weniger Bauteilsuche und weniger neu zu prüfende Setups. Schlecht geplante Rüstfamilien kehren das um: Dann entsteht Verfügbarkeitsverlust durch Warten, Nachrüsten und Klären, obwohl technisch alles bereitstünde.


MSD-Handling: wenn Materialbereitstellung zum Qualitätsrisiko wird

Ein Sonderfall der Materialbereitstellung sind feuchtigkeitsempfindliche Bauteile (Moisture Sensitive Devices, MSD). Für sie legt der Standard IPC/JEDEC J-STD-033 fest, wie sie gelagert, entnommen, verarbeitet und bei Bedarf wieder getrocknet werden [1] . Für die Bereitstellung sind vier Punkte entscheidend: die Trockenlagerung, ein eindeutiger Status je Gebinde, der Beginn der Offenzeit beim Öffnen der Verpackung und die Rückführung in geeignete Lagerbedingungen.

Wenn Offenzeiten nicht überwacht werden

Hat ein Bauteil zu viel Feuchtigkeit aufgenommen, kann sie beim Reflow schlagartig verdampfen. Die Folgen reichen von Delamination über Popcorning und Mikrorisse bis zu späteren Feldausfällen. Dann entsteht nicht nur Ausschuss, sondern ein Risiko für Qualität und Rückverfolgbarkeit, das oft erst beim Kunden sichtbar wird.

MSD-Handling ist damit kein reines Logistikthema, sondern ein direkter Hebel auf die Qualitätsrate und über den Ausschuss zurück auf die OEE. Eine Bereitstellung, die den MSD-Status je Gebinde kennt, verhindert, dass ein Bauteil mit abgelaufener Offenzeit unbemerkt an die Linie geht.


Warum das ERP für die Materialbereitstellung an der SMT-Linie nicht reicht

Viele Betriebe fragen: „Wir haben doch ein ERP, warum reicht das nicht?“ Die Antwort liegt in der Granularität. ERP-Systeme bilden Material meist über Artikel, Lagerort und Bestandsmenge ab. Für die SMT-Fertigung ist das zu grob, weil jedes einzelne Gebinde einen eigenen Zustand hat:

Was das ERP meist sieht Was die SMT-Linie zusätzlich braucht
Artikel ist auf Lager Status je Gebinde, also Rolle, Tray oder Stange mit eindeutiger ID
Bestandsmenge gesamt Restmenge je Gebinde und aktueller Bestand auf Gebindeebene
Lagerort Feeder-Zuordnung und Linienbezug: Wo ist das Gebinde im Prozess?
Material vorhanden Rüstbereitschaft: gezählt, freigegeben, rechtzeitig an der Linie
Wareneingang gebucht Lieferantencharge und Datecode je Gebinde für die Rückverfolgbarkeit
Verbrauch je Auftrag Verbrauch an der Maschine, zeitnah zurückgemeldet
Kein entsprechendes Feld MSD-Zustand und verbleibende Offenzeit je Gebinde

Ein ERP weiß also oft, dass Material vorhanden ist, aber nicht, ob es physisch rüstbereit, gezählt, freigegeben und rechtzeitig an der Linie ist. Dafür braucht es eine Materialsteuerung nahe an der SMT-Linie mit Rückverfolgbarkeit je Gebinde, aktuellem Bestand, Picklistenlogik und MSD-Überwachung, angebunden an MES, Lagersystem, Vorrüstung und Linie.

Wichtig für die IT-Einbindung: Das ERP wird nicht ersetzt, sondern ergänzt. Es bleibt das maßgebliche System für die kaufmännische Sicht, während die Materialsteuerung die Prozesssicht auf Gebindeebene liefert, über offene Schnittstellen, damit beide Welten zueinander passen.

Was bessere Materialbereitstellung realistisch bringt

Die ehrliche Antwort auf die Frage nach dem Effekt lautet: spürbare Verbesserungen, aber keine pauschale Wunderzahl. Wenn Picklisten stimmen, Material vollständig vorkommissioniert ist, Feeder vorbereitet sind und MSD-Status sowie Restmengen vor dem Linienstart klar sind, lässt sich die rüstbedingte Wartezeit deutlich senken.

Erfahrungswert, kein Versprechen: In unseren Projekten liegt die Größenordnung häufig bei 20 bis 40 Prozent weniger rüstbedingter Wartezeit, je nach Ausgangslage. Bei stark manuellen oder schlecht abgestimmten Prozessen kann der Effekt höher liegen, bei bereits gut organisierter Vorrüstung niedriger.

Wie viel am Ende erreichbar ist, hängt davon ab, wie manuell und wie wenig abgestimmt der Prozess heute läuft. Das lässt sich vorab bewerten, indem man die heutige Rüstzeit nach Ursachen aufschlüsselt, statt nur ihre Gesamtdauer zu betrachten.

Drei Fragen zur Materialbereitstellung für Entscheider

01

Kennen wir die Rüstzeit nach Ursachen oder nur als Gesamtwert?

Ohne Aufschlüsselung in Suchen, Nachrüsten, Freigabe und Wechsel bleibt unklar, wo der Hebel liegt.

02

Wie oft startet ein Auftrag mit unvollständigem Material?

Jeder Start mit Lücken verlagert externes Rüsten in den Stillstand der Linie.

03

Wo ist der MSD-Status eines Gebindes nachvollziehbar?

Steht er nur auf dem Etikett oder in einer Liste, hängt die Qualität an der Sorgfalt im Einzelfall.

Was eine abgestimmte Materialbereitstellung nicht löst

Eine gute Vorrüstung verkürzt die Rüstzeit, sie beseitigt aber nicht jeden Verlust. Verschleiß an Feedern oder Nozzles, Programmfehler und Qualitätsprobleme im Prozess haben andere Ursachen, und eine Materialsteuerung auf Gebindeebene ist nur so gut wie die Stammdaten und die Disziplin beim Scannen. Dazu gehört ein selbstkritischer Blick: Als Anbieter von Intralogistik neigen wir dazu, Rüstverluste zuerst im Materialfluss zu suchen. Oft lohnt es sich, mit einer organisatorischen Maßnahme zu beginnen, etwa sauberen Picklisten oder festen Rüstfamilien, bevor Systeme dazukommen.

Fazit: Verfügbarkeit entsteht in der Materialbereitstellung vor der Linie

Materialbereitstellung ist kein Nebenprozess der Fertigung, sondern ein direkter Faktor für die Verfügbarkeit. Die Linie steht häufig nicht, weil eine Maschine ausfällt, sondern weil Material, Feeder, Pickliste oder MSD-Status nicht rechtzeitig und vollständig bereitstehen. Wer die Vorrüstung abstimmt, die Bereitstellung sauber aufsetzt und das Material auf Gebindeebene steuert, gewinnt Verfügbarkeit an der Stelle, an der sie sonst leise verloren geht.

Wo verliert Ihr Rüstprozess Zeit?

Wir sehen uns mit Ihnen Vorrüstung, Bereitstellung und Materialsteuerung an und zeigen, wo der größte Hebel für die Verfügbarkeit Ihrer Linie liegt.

Gespräch anfragen

Quellen

  1. IPC/JEDEC J-STD-033: Handling, Packing, Shipping and Use of Moisture/Reflow Sensitive Surface Mount Devices. IPC und JEDEC Solid State Technology Association. shop.electronics.org