ISBM SMED Formenwechsel:
Koreanischer Produktionsleitfaden

1. Das koreanische ISBM-Umstellungskostenproblem: Warum 3 Stunden ein Umsatzproblem darstellen

Die Rüstzeiten koreanischer ISBM-Maschinen stellen einen direkten Umsatzfaktor für Hersteller mit mehreren Artikeln dar – die Zeit, die die Maschine für den Formenwechsel benötigt, fehlt für die Flaschenproduktion. Bei koreanischen ISBM-Herstellern, die 3–4 Artikel auf einer Maschine mit 2–3 Rüstvorgängen pro Produktionstag verarbeiten, entspricht die Rüstzeit 40–651 TP3T der gesamten Maschinenlaufzeit – dem größten Einzelfaktor, der den Umsatz pro Maschine begrenzt. Ein koreanischer ISBM-Hersteller, der die Rüstzeit von 3,2 Stunden auf 1,2 Stunden reduziert, erhöht seine Produktionskapazität um 2 Stunden pro Rüstvorgang. Bei 3 Rüstvorgängen/Tag × 300 Produktionstagen/Jahr × 2 eingesparte Stunden × 4.000 Flaschen/Stunde ergibt sich allein durch die Reduzierung der Rüstzeiten eine zusätzliche jährliche Produktionskapazität von 7,2 Millionen Flaschen – vergleichbar mit der Anschaffung einer zweiten ISBM-Maschine ohne die damit verbundenen Investitionskosten.

Die SMED-Methode (Single-Minute Exchange of Die), die von Shigeo Shingo für Toyotas Stanzlinien entwickelt wurde, lässt sich direkt auf den Umrüstprozess koreanischer ISBM-Anlagen anwenden, da die grundlegende Analyse (Trennung von Arbeiten, die die Produktion unterbrechen müssen, und Arbeiten, die im laufenden Betrieb erledigt werden können) die interne Umrüstzeit (Maschinenstillstand) reduziert, ohne den gesamten Arbeitsinhalt zu eliminieren. Das koreanische ISBM-Zykluszeitoptimierungs-Framework, in das SMED zur Maximierung des Durchsatzes integriert ist, befindet sich in der Leitfaden zur Optimierung der Zykluszeit koreanischer ISBM-Maschinen.

2. SMED-Prinzip: Trennung von internen und externen Arbeiten beim koreanischen ISBM-Umstellungsprozess

Das Kernprinzip von SMED ist die Unterscheidung und Trennung zweier Kategorien von Umrüstarbeiten. Interne Arbeiten umfassen Umrüsttätigkeiten, die nur bei Maschinenstillstand durchgeführt werden können – Werkzeugentnahme, Werkzeugmontage, Kühlanschluss, Überprüfung der physikalischen Parameter. Externe Arbeiten hingegen können während des laufenden Produktionslaufs erfolgen – Positionierung des neuen Werkzeugs, Transport zur Maschine, Vorwärmen, Laden des neuen Rezepts, Bereitstellung von Werkzeugen und Verbindungselementen. In einem koreanischen ISBM-Betrieb ohne SMED-Kenntnisse wird ein Großteil der externen Arbeiten nach dem Maschinenstillstand durchgeführt, wodurch die interne (stillstehende) Umrüstzeit künstlich verlängert wird.

Die SMED-Analyse für koreanische ISBM-Hersteller zeigt, dass in einem typischen Betrieb vor der SMED-Einführung 40–551 TP³T der gesamten Rüstzeit durch externe Arbeiten nach dem Maschinenstillstand beansprucht werden – hauptsächlich Werkzeugentnahme, Transport, Vorwärmen und Werkzeugvorbereitung. Die Rückführung aller externen Arbeiten in reine Tätigkeiten vor dem Maschinenstillstand bietet die größte Möglichkeit zur Reduzierung der Rüstzeit für koreanische ISBM-Hersteller und führt typischerweise zu einer Reduzierung der gesamten Rüstzeit um 50–601 TP³T, bevor interne Arbeitsoptimierungen beginnen. Das vorbeugende Wartungsprogramm, das die Werkzeugsätze für den schnellen Einsatz bereithält, ist Teil der Koreanische ISBM 5-stufige Wartungscheckliste.

3. Externe Arbeiten – Vorbereitungsprotokoll für die Umstellung

Alle externen Arbeiten sollten mindestens 60 Minuten vor dem geplanten Maschinenstillstand für den Umbau abgeschlossen sein. Diese 60-minütige Vorlaufzeit ermöglicht das Vorwärmen der Form (35–45 Minuten in einem separaten externen Wärmeofen) vor dem Maschinenstillstand. Dadurch erreicht die Form die Maschine bereits mit Einbautemperatur (60–80 °C), wodurch ein Nachwärmen an der Maschine entfällt.

Koreanisches ISBM-Schimmelvorwärmprotokoll: Die externe Formvorwärmung ist die wirkungsvollste SMED-Verbesserung für koreanische ISBM-Anlagen. Eine kalte Form (Umgebungstemperatur 20 °C), die in die koreanische ISBM-Maschine eingebaut ist, benötigt 25–35 Minuten Aufwärmzeit, bevor sie die Betriebstemperatur für die Qualifizierung des ersten Schusses erreicht – diese 25–35 Minuten sind reine interne Zeit (Maschinenstillstand). Eine vorgewärmte Form (60–80 °C aus einem externen Ofen), die in die Maschine eingebaut ist, reduziert die Aufwärmzeit auf 8–12 Minuten, da die thermische Masse der Form bereits nahe an der Betriebstemperatur liegt und sich nur noch an die Kühlwassertemperatur anpassen muss. Empfohlene Ausrüstung zur Formvorwärmung für koreanische ISBM-Anlagen: ein spezieller Formvorwärmschrank (elektrisch beheizt, maximal 80 °C, mit Thermoelementüberwachung), der innerhalb von 5 Metern von der Maschine positioniert ist – die Form wird direkt vom Vorwärmschrank in die Maschine transportiert, ohne zwischenzeitliche Abkühlung.

Checkliste für die externe Vorbereitung (60 Minuten vor dem geplanten Maschinenstopp ausfüllen):

• Die eingehende Form aus dem Lager entnehmen; überprüfen, ob die Seriennummer der Form mit dem Produktionsauftrag übereinstimmt.
• Die ankommende Form in den externen Wärmeschrank bei 60°C stellen; den 40-Minuten-Timer starten.
• Bereiten Sie alle Werkzeuge an der Maschine vor: Drehmomentschlüssel (kalibriert), Schnellkupplungen für Kühlwasserschläuche, Formausrichtstifte und Einbauvorrichtung für Kavitäteneinsätze. Alle Werkzeuge müssen sich in einem separaten Werkzeugkasten an der Maschine befinden und dürfen während des Umrüstvorgangs nicht gesucht werden.
• Laden Sie das Produktionsrezept der eingehenden Form als „ausstehendes“ Rezept auf das HMI – es ist noch nicht aktiv, wird aber beim Maschinenneustart aktiviert. Überprüfen Sie die Rezeptversionsnummer anhand der Produktionsauftragsspezifikation, bevor Sie bestätigen.
• Harzsystem prüfen und vorbereiten: Bei einem Wechsel der Harzsorte 30 Minuten vor dem geplanten Maschinenstopp das austretende Harz aus dem Trocknertrichter ablassen; neues Harz in den Trockner einfüllen. Sicherstellen, dass der Taupunkt im Trockner im zulässigen Bereich für die eingehende Harzsorte liegt.
• Masterbatch-Dosierer vorbereiten: Farbauslauf leeren, falls sich die Farbe ändert; sicherstellen, dass der eingehende Masterbatch die richtige Qualität aufweist und der LDR gemäß Rezept eingestellt ist.
• Weisen Sie das Umrüstteam (2 Bediener) in die Aufgabenfolge und das Zeitziel ein – jedes Teammitglied sollte seine spezifische Rolle während der internen Umrüstphase kennen, bevor die Maschine anhält.

4. Innenarbeiten – Reihenfolge der Schimmelentfernung und Installation

Die interne Umrüstphase beginnt, sobald die Maschine für den Umbau angehalten wird. Jede Minute interner Umrüstzeit bedeutet einen direkten Produktionsverlust. Die SMED-Methode zur Optimierung der internen Arbeitsabläufe besteht darin, Suchen, Entscheidungsfindung und Improvisation während der internen Umrüstzeit zu eliminieren und diese durch vorgeplante, standardisierte physische Aktionen zu ersetzen, die von einem eingewiesenen Team in einer festgelegten Reihenfolge ausgeführt werden.

Entfernung und Installation von ISBM-Formteilen in Korea – Zielvorgabe: 20 Minuten, Team: 2 Personen

1. 1

   Maschinenstopp und Abkühlphase (0–5 min)

   Führen Sie drei abschließende Spülvorgänge durch (zum Reinigen des Zylinders für das Wechselharz) und stoppen Sie anschließend die Maschine. Reduzieren Sie die Zylindertemperatur auf 150 °C. Lassen Sie die Heißkanal- und Formoberflächen fünf Minuten lang auf unter 70 °C abkühlen – die Temperatur ist dann für den Bediener sicher und der Kühlschlauch kann abgenommen werden. Während dieser fünfminütigen Abkühlphase entnimmt Bediener 1 die vorgewärmte, ankommende Form aus dem Wärmeschrank und positioniert sie auf dem Formtransportwagen neben der Maschine.

2. 2

   Abkoppeln und austretende Form entfernen (5–12 Min.)

   Bediener 1: Kühlwasser-Schnellkupplungen pro Kavität trennen (5 Sekunden pro Kupplung mit Schnellkupplungen – keine Gewindeschlauchschellen, für die Werkzeug benötigt wird). Bediener 2: Formbefestigungsschrauben mit dem bereitgestellten Drehmomentschlüssel lösen. Beide: Formkörper von der Maschine auf den Transportwagen umladen. Hinweis: Allein die Standardisierung auf Kühlwasser-Schnellkupplungen (anstelle von Gewindekupplungen) spart 6–10 Minuten pro Umrüstung bei einem 4-Kavitäten-Formensatz.

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   Montagefläche reinigen und prüfen (12–14 Min.)

   Beide Bediener: Wischen Sie die Formmontagefläche der Maschine mit einem fusselfreien Tuch und Isopropanol ab. Prüfen Sie die Fläche visuell auf Polymerablagerungen, beschädigte Führungsstifte oder Verunreinigungen. Stellen Sie sicher, dass die Formmontagefläche eben und sauber ist – ein einzelner Polymerrest unter der Trennfläche der Form führt zu einem systematischen Gratfehler in der gesamten nachfolgenden Produktion. Dieser Schritt dauert maximal 2 Minuten.

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   Einbau der neuen Formteile und Anschluss der Versorgungsleitungen (14–20 Min.)

   Bediener 1: Den Formkörper auf die Führungszapfen der Maschine absenken; die Befestigungsschrauben handfest anziehen. Bediener 2: Die Schnellkupplungen für das Kühlwasser pro Kavität anschließen – sicherstellen, dass jede Verbindung fest sitzt (nach dem Anschließen eine Zugprüfung durchführen). Beide: Die Befestigungsschrauben mit dem vorgeschriebenen Drehmoment anziehen (siehe Montageanleitung – diese Anleitung immer an der Maschine anbringen, nicht in einer Schublade aufbewahren). Den korrekten Sitz des Halseinsatzes visuell prüfen.

5. Rezepturwechsel und Parameterprüfung nach der Formeninstallation

Die Rezeptaktivierung beim Werkzeugwechsel ist der risikoreichste Schritt im internen Werkzeugwechselprozess von ISBM in Korea. Ein fehlerhaftes Rezept, das auf die neu installierte Form geladen wird, führt vom ersten Schuss an zu Produkten, die die koreanischen Markenspezifikationen nicht erfüllen. Der SMED-Ansatz für das Rezeptmanagement sieht folgendermaßen aus: Das neue Rezept wird vorausgewählt und während der externen Vorbereitungsphase als ausstehendes Rezept angezeigt. Bei der Werkzeuginstallation aktiviert der Bediener das ausstehende Rezept mit einer einzigen Bestätigung, anstatt in der Rezeptbibliothek zu navigieren, nach dem Produktnamen zu suchen und Parameter manuell einzugeben.

Die gesamte Rezeptverifizierungszeit mit vorab bereitgestelltem Rezept und physischer Rezeptkarte beträgt 3,5 Minuten. Diese 3,5 Minuten eliminieren den häufigsten Qualitätsfehler beim ISBM-Umstieg in Korea – falsche Rezeptparameter beim Neustart – und ersetzen den 15-minütigen Prozess „Navigieren, Laden, Überprüfen aus dem Speicher“, der vor SMED-Betrieben verwendet wird.

6. Qualifizierung im ersten Anlauf nach der Umstellung: Schnelleres Protokoll für den Produktionsneustart

Die Qualifizierung des ersten Schusses nach einem Maschinenwechsel ist strukturell identisch mit der Qualifizierung des ersten Schusses beim Kaltstart, bietet jedoch zwei zeitliche Vorteile: Die Zylindertemperatur der Maschine wurde während des Wechsels auf 150 °C gehalten (nicht kalt), was ein schnelleres Erreichen der Produktionsvorgaben ermöglichte; zudem wurde die eingehende Form vorgewärmt, wodurch sich die Ausgleichszeit an der Maschine verkürzte. Das Qualifizierungsprotokoll nach einem Maschinenwechsel zielt auf eine Zeit von 10 Minuten vom Maschinenneustart bis zur Produktionsfreigabe ab – die Hälfte der 20-minütigen Qualifizierungszeit beim Kaltstart.

Qualifizierungssequenz nach der Umstellung: (1) Neues Rezept aktivieren; überprüfen, ob alle Zonen die neuen Sollwerte erreichen. (2) Warten, bis alle Zylinder- und Konditionierungszonen die neuen Sollwerte innerhalb von ±3 °C erreichen – die EV-Servoverriegelung verhindert die Schneckenaktivierung, bis dies erreicht ist. (3) 3 Spülvorgänge durchführen (nicht 5 – der Zylinder war während der Umstellung warm, daher sind weniger Spülvorgänge erforderlich, um die Bedingungen des neuen Rezepts zu erreichen). (4) 5 Qualifizierungsvorgänge durchführen; 1 Flasche pro Kavität entnehmen. (5) Gewicht pro Kavität messen (Zielwert: Basiswert des neuen Rezepts ±0,5 g) und Hals-Außendurchmesser pro Kavität messen (Zielwert: ±0,04 mm für K-Beauty/Pharma, ±0,10 mm für Standardgetränke). (6) Sichtprüfung: 5000K LED – keine schwarzen Flecken oder Kaltrückstände aus der vorherigen Produktion. (7) Qualifizierungsergebnisse im Umstellungsprotokoll dokumentieren; die gesamte Umstellungszeit vom letzten Produktionsvorgang des vorherigen Laufs bis zum ersten Produktionsvorgang des neuen Laufs notieren.

7. Erfassung und kontinuierliche Verbesserung der Umrüstzeiten

Die Umsetzung von SMED ohne Messung ist Theorie. Die Verbesserung des ISBM-Wechselprozesses in Korea erfordert eine systematische Zeitmessung bei jedem Wechselprozess. Die Daten werden genutzt, um zu ermitteln, welche internen Aktivitäten nach der anfänglichen Trennung von extern und intern noch Möglichkeiten zur Zeitreduzierung bieten.

Koreanisches ISBM-Wechselprotokoll – Pflichtfelder für die SMED-Verfolgung:

• Ausgehende Form-SKU / Eingehende Form-SKU — identifiziert das spezifische Umrüstpaar für die Trendanalyse (einige Umrüstpaare sind durchgehend schneller oder langsamer als andere; diese Daten zeigen, wo die Verbesserungsbemühungen konzentriert werden sollten).
• Zeitstempel der letzten Produktionsaufnahme (ausgehend) Und Zeitstempel der ersten Produktionsaufnahme (eingehend) — Die Differenz entspricht der gesamten Umrüstzeit. Gemessen wird diese anhand des Zeitstempels im Produktionsprotokoll der Maschine, nicht durch die Schätzung des Bedieners.
• Wurden die externen Vorbereitungsarbeiten vor dem Maschinenstopp abgeschlossen? — binäre Ja/Nein-Antwort. Jedes „Nein“ signalisiert sofort, dass das externe Vorbereitungsprotokoll nicht eingehalten wurde, wodurch unnötige interne Bearbeitungszeit verloren ging.
• War der angelieferte Schimmel vorgewärmt? — binäre Ja/Nein-Antwort. Jedes „Nein“ kennzeichnet sofort einen Fehler bei der SMED-Implementierung, der die interne Umstellungszeit um 20–25 Minuten verlängert.
• Grund für jede Abweichung vom Standard-Umrüstzeitziel — Wurde die Umstellungszeit von 90 Minuten (SMED-Ziel) überschritten, ist die genaue Ursache zu dokumentieren (Schwierigkeiten bei der Werkzeuginstallation, Fehler in der Rezepturversion, fehlgeschlagene Qualifizierung, die eine Wiederholung erfordert). Diese Ursachendaten bilden die Grundlage für den nächsten Verbesserungszyklus.

Der koreanische ISBM-Zyklus zur Verbesserung der Umrüstzeiten sieht folgendermaßen aus: Zehn aufeinanderfolgende Umrüstungen werden erfasst → die drei häufigsten Ursachen für Überschreitungen der Zielvorgabe werden identifiziert → pro Ursache wird eine Korrekturmaßnahme umgesetzt → die nächsten zehn Umrüstungen werden erneut erfasst → die Verbesserung wird überprüft. Koreanische ISBM-Betriebe, die drei Verbesserungszyklen (30 erfasste Umrüstungen, drei Korrekturmaßnahmen) durchlaufen, erreichen innerhalb von sechs Monaten eine Reduzierung der Umrüstzeit um 55–651 TP3T gegenüber dem Ausgangswert vor der SMED-Einführung.

8. SMED für koreanische ISBM-Hersteller mit mehreren Artikeln: Produktionsplanung und Maschinenauswahl

Koreanische ISBM-Hersteller mit mehreren Artikeln, die SMED-Umrüstungen implementiert haben, müssen ihre Produktionsplanung optimieren, um den Durchsatzvorteil schneller Umrüstungen zu maximieren. Zwei Planungsprinzipien zur Maximierung der Produktionseffizienz koreanischer ISBM-Hersteller mit mehreren Artikeln:

Produktionsablauf von hell nach dunkel: Planen Sie die Produktionsläufe innerhalb des Tagesplans in der Reihenfolge steigender Farbtiefe – zuerst helles PETG, dann Standard-PET, dann getöntes PET und zuletzt dunkles PET. Ein Wechsel von hell zu dunkel erfordert drei Spülvorgänge; ein Wechsel von dunkel zu hell acht bis zwölf (die längere Spülzeit dient dazu, dunkle Pigmente zu entfernen, die im helleren Produkt sichtbar sind). Ein koreanischer ISBM-Hersteller, der die Wechsel von dunkel zu hell sequenziell durchführt, verschwendet pro Wechsel 8 bis 15 Minuten zusätzliche Spülzeit, die durch eine Änderung der Produktionsreihenfolge vermieden werden könnten. Die Planung der Wechsel von hell nach dunkel reduziert den gesamten Spülzeitverlust an einem koreanischen Produktionstag mit mehreren Artikeln konstant um 35 bis 50 TP3T.

Ähnliche Harzfamiliengruppierung: Die ISBM-Produktion der koreanischen Gruppe erfolgt nach Harzfamilien innerhalb des wöchentlichen Produktionsplans: Montag/Dienstag werden alle PET-Artikel, Mittwoch/Donnerstag alle PETG-Artikel und Freitag alle Tritan-Artikel gefertigt. Dadurch entfallen Harzwechsel (PET-zu-PETG-zu-PET), die bei jedem Artikelwechsel eine Zylinderspülung, einen Trocknerwechsel und eine Rezepturänderung erfordern. Wechsel innerhalb einer Harzfamilie benötigen lediglich einen Werkzeug- und Rezepturwechsel – keine Zylinderspülung für den Harzwechsel – was 15–20 Minuten pro Wechsel einspart. Die Leistungsfähigkeit der Maschinenplattform, die die Geschwindigkeit des Werkzeugwechsels im koreanischen ISBM-Bereich bestimmt, ist ein entscheidender Auswahlfaktor für koreanische ISBM-Käufer.

Häufig gestellte Fragen