Maîtres de l'atelier de harnais Assemblages de fils difficiles

Nov 14, 2023

L'affirmation est une grande chose pour la personne ou l'organisation qui est affirmée. Mais, cela peut être tout aussi bénéfique pour l'affirmateur, dans la bonne situation.

Le fabricant de faisceaux de câbles Chief Enterprises LLC (CEL) attestera fortement de ce fait. Au cours des 20 dernières années et plus, la société basée à Elmhurst, dans l'Illinois, a connu du succès en disant continuellement oui aux fabricants qui ont besoin de harnais inhabituels que d'autres ateliers ne peuvent pas ou ne veulent pas fabriquer.

"Nous nous en tenons à fabriquer des harnais bizarres, c'est-à-dire ceux qui ne sont pas normalement fabriqués dans un atelier de harnais de câbles typique", explique Kevin Hultquist, directeur de l'exploitation et vice-président de l'ingénierie et de la technologie chez CEL. "Beaucoup impliquent l'utilisation de processus non standard, tels que l'utilisation de colle dans les connecteurs, et sont simples, ne contenant que deux ou quatre fils et un petit nombre de circuits ou de connecteurs. D'autres peuvent être complexes en termes d'ingénierie des processus, de matériaux spéciaux ou de caractéristiques de tri. , comme un revêtement spécifié ou un fil à code couleur. »

Cette approche de l'assemblage des faisceaux a porté ses fruits pour CEL depuis 1999, lorsqu'elle a fabriqué des faisceaux simples pour les clients automobiles de Robert Bosch GmbH en faveur de l'entreprise. CEL distribuait divers composants automobiles Bosch et assemblait des systèmes d'essuie-glace pour eux à l'époque, selon Hultquist. La société a commencé à distribuer les composants environ cinq ans après sa fondation en 1991 par Jim Gabelman et son fils Andy en tant qu'entreprise de métaux qui fournissait des bobines métalliques personnalisées, des flans et des tubes d'éclairage aux entreprises du Midwest pour fabriquer leurs propres enseignes.

Aujourd'hui, le secteur des métaux a disparu, et la distribution de pièces, les services de conception spécialisés et la fabrication et la vente de modules de distribution d'énergie sont les principales sources de revenus de CEL. Ce fait n'enlève rien à la réputation de l'entreprise en tant qu'assembleur reconnu de harnais de niche de haute qualité pour les fabricants d'industries aussi diverses que l'équipement agricole, les véhicules électriques et les motoneiges.

Pour entendre Hultquist le dire, la division de fabrication de harnais de CEL a commencé par un simple oui à une demande du partenaire commercial Bosch. Il semble que le fabricant de pièces automobiles était tout simplement trop grand pour fabriquer de manière rentable de petits lots de harnais simples pour certains clients, et a demandé à CEL s'il pouvait gérer le travail.

"Les premiers faisceaux que nous avons assemblés ne mesuraient qu'environ 1 pied de long et étaient utilisés pour les systèmes d'injection de carburant automobiles", explique Hultquist. "Chaque harnais n'avait que deux fils. Mais, nous étions heureux d'aider Bosch avec cette demande et de résoudre un problème qu'ils avaient, tout en restant transparent."

Impressionné par le travail de harnais de CEL, Bosch a commencé à envoyer plus de travail régulièrement. La relation n'a cessé de se renforcer au cours des 25 dernières années, tant dans la construction de faisceaux de câbles que dans la distribution de connecteurs électriques. En conséquence, CEL est désormais le seul distributeur de connecteurs de Bosch aux fournisseurs automobiles de niveaux 1 et 2 en Amérique du Nord.

Avec sa division harnais en croissance constante, CEL a décidé de tendre la main à d'autres fournisseurs pour former des partenariats de distribution et de fabrication de harnais. Au fil du temps, ceux-ci se sont concrétisés avec des sociétés comme TE Connectivity (composants électriques techniques), Amphenol Sine (systèmes d'interconnexion à usage intensif), Hongfa (relais de signalisation, de puissance et de verrouillage), VTE Inc. (isolateurs terminaux et barres omnibus) et EGIS Mobile Electric (technologie de puissance électrique et de protection des batteries).

"Toutes ces relations nous apportent régulièrement beaucoup de travail d'assemblage de harnais", note Hultquist. "Les projets concernent des harnais décalés ou non standard, généralement dans un volume de 50 à moins de quelques milliers. Mais, tout aussi important, les harnais sont utilisés dans un large éventail d'industries, ce qui étend encore notre portée sur le marché."

Hultquist dit que CEL a suivi l'utilisation de ses harnais dans près de 20 industries différentes au cours de la dernière décennie. Les plus populaires sont l'équipement agricole, l'automobile, les véhicules électriques, les motoneiges et les véhicules tout-terrain (VTT) et utilitaires sur chenilles (UTV). D'autres comprennent l'équipement de construction, les autobus, les moteurs, les véhicules d'incendie et d'urgence, les embarcations marines et l'équipement de pelouse et de jardin.

"Les gens supposent souvent que tous les grands fabricants sont traités de la même manière par les fabricants de harnais, mais ce n'est tout simplement pas le cas", déclare Hultquist. "Prenez John Deere, par exemple. Il a besoin de harnais de haute qualité autant que n'importe quel constructeur automobile. Cependant, il nécessite un harnais légèrement différent de celui de l'automobile et sa production annuelle peut être de 5 000 unités contre des millions pour un grand équipementier automobile. Beaucoup les magasins ne sont pas intéressés à produire une quantité limitée de harnais uniques, mais nous le sommes toujours."

Peu de temps après son entrée sur le marché des harnais, CEL a été fréquemment sollicitée par des fabricants d'équipements agricoles et d'autres fabricants pour fabriquer des harnais qui résistent mieux aux vibrations et aux conditions météorologiques difficiles. Par exemple, Polaris a fait cette demande pour améliorer les performances de ses motoneiges, VTT et VUTT.

"Nous avons vite compris que les effets des vibrations et des intempéries sur les harnais sont un gros problème pour les fabricants", explique Hultquist. "La plupart de leurs harnais sont équipés de connecteurs similaires à ceux utilisés dans les automobiles, et traditionnellement, les fabricants de harnais ont simplement encliqueté chaque fil dans le connecteur. Traditionnellement, cependant, les propriétaires de motoneiges et d'équipements se sont habitués à remplacer simplement le harnais lorsqu'il y en avait. problème lié au composant attaché, comme un injecteur de carburant. Notre équipe de conception a cherché une meilleure alternative à cette approche à court terme.

Selon Hultquist, les ingénieurs de CEL ont travaillé en étroite collaboration avec ceux de Bosch pour étudier l'utilisation d'un adhésif pour améliorer la stabilité et l'endurance de l'interface fil-connecteur. Les ingénieurs ont également pu collaborer avec un fournisseur d'adhésif non divulgué pour développer une formulation exclusive à deux composants à utiliser à l'interface.

"Il a fallu environ un an de travail pour tester et valider le bon adhésif à cet effet", explique Hultquist. "Maintenant, de nombreux clients spécifient ce processus simple dans les harnais que nous construisons pour eux. Une fois qu'un point d'adhésif de 0,5 gramme est automatiquement distribué dans l'ouverture du connecteur, il s'installe profondément dans le joint. Le travailleur appuie manuellement sur le fil à l'intérieur jusqu'à ce qu'il s'enclenche Le durcissement ne prend que quelques secondes sans avoir besoin de chaleur ou de lumière UV.

En plus des harnais personnalisés, CEL fabrique régulièrement des harnais de diagnostic, de cavalier, de queue de cochon, plug-and-play et spécialisés, ainsi que des fils de connexion terminés. Les faisceaux de cavaliers convertissent le câblage de l'unité de commande électronique (ECU) d'une voiture à celui d'une autre voiture.

Un faisceau de queue de cochon comporte des fils dénudés individuels (queues de cochon) à une extrémité et un connecteur compatible avec l'ECU cible à l'autre extrémité. Ceux fabriqués par CEL servent généralement de petits fils pour les pièces de rechange automobiles Bosch.

Les harnais plug-and-play CEL peuvent être utilisés dans de nombreuses applications, y compris avec les modules de distribution d'alimentation BRIC (centre d'interconnexion respirant et robuste) de la société. Chaque module se compose d'un couvercle et d'une base qui s'emboîtent et sont faits de polyphénylène éther et de plastique polyamide à fort impact. CEL assemble les trois séries de modules BRIC (Standard, Fusion et Mini) dans son usine d'Elmhurst.

"Même si nous ne fabriquons et ne vendons les modules que depuis 2016, ils représentent désormais le pourcentage le plus élevé de nos revenus de vente, environ un tiers au total", explique Hultquist. "Nous avons des centaines de clients qui utilisent actuellement un ou plusieurs modules. La plupart d'entre eux achètent les modules avec nos harnais, bien que beaucoup achètent le BRIC seul et construisent leurs propres harnais."

Chaque couvercle est marqué au laser sur mesure à un poste sur le plancher d'assemblage. Le travailleur utilise un logiciel pour appeler des mots et des graphiques spécifiquement organisés, puis active une machine Telesis EVCDS pour utiliser un laser pour appliquer les marquages ​​​​sur la couverture.

À un poste différent, un autre travailleur utilise une machine de soudage par ultrasons Dukane iQ Servo pour joindre deux composants ou plus pour former la base du module. Le processus prend moins de 20 secondes, après quoi le travailleur effectue un test d'étanchéité sur la base.

Quant au faisceau CEL utilisé avec le module BRIC, il contient de 12 à 48 fils d'épaisseur moyenne, avec de petites viroles terminées à une extrémité et des conducteurs en cuivre soudés par ultrasons ensemble à l'autre par une machine Stapla Ultrasonics Corp. Les processus de terminaison et de soudage sont effectués dans des stations distinctes.

Ensuite, le harnais est amené à un troisième poste où un travailleur utilise une presse hydraulique manuelle pour sertir un connecteur à compression à cosse à un trou sur la section en cuivre soudée. Elle place également une petite bande noire au centre des fils pour les maintenir ensemble pendant l'expédition. Après avoir reçu le faisceau, l'OEM l'installe en branchant les ferrules dans les cavités des bornes de la base du module et en boulonnant le connecteur à une barre omnibus ou à un autre élément électrique.

"Nos clients aiment le module car il permet la configurabilité des composants, et les composants supportent une charge électrique continue jusqu'à 300 ampères", note Hultquist. "De plus, le couvercle offre un dégagement d'une seule main pour un accès facile aux composants, et tous les modules sont suffisamment compacts pour les applications avec un espace limité."

Les modules utilisent des prises MCP 2.8 de TE Connectivity qui fournissent jusqu'à 40 ampères continus par borne, ce qui retient solidement le fil inséré. Un joint de compression classé IP67 encadre le couvercle et empêche l'eau, la poussière et les débris d'entrer, même dans les conditions les plus difficiles.

Une autre caractéristique clé est l'évent hydrophobe. Selon Hultquist, l'évent atténue la pression dans la chambre scellée en filtrant la chaleur produite par les composants et en laissant entrer de l'air frais exempt d'humidité et de débris.

Lorsque CEL a ouvert ses portes en 1991, elle exploitait une unité de 3 500 pieds carrés dans un immeuble à locataires multiples à Elmhurst, IL. L'entreprise s'est développée à partir de cet espace en 1996, lorsqu'elle a déménagé dans son deuxième emplacement dans la ville, une installation de 9 000 pieds carrés avec 1 000 pieds dédiés à l'assemblage. En 2000, CEL avait doublé la taille de la zone de construction et d'assemblage pour répondre à ses besoins de production. En 2005, l'entreprise a déménagé dans ses locaux actuels, qui s'étendent sur 26 000 pieds carrés, dont 3 500 pieds carrés pour l'assemblage et la production.

Cinquante-six personnes y travaillent, dont la moitié s'occupe de la gestion et du bureau, et l'autre moitié de l'assemblage et de la production. Les assembleurs travaillent en deux équipes : de 7 h à 15 h ou de 13 h à 21 h.

Selon Hultquist, CEL fabrique près de 500 000 faisceaux par an, en utilisant des fils de 22 à 10 AWG fournis par IEWC, basé à New Berlin, WI. Les harnais varient en longueur de quelques pouces à 15 pieds et contiennent de un à 15 connecteurs.

Au cours des cinq dernières années, CEL a également exploité un petit centre de vente et de distribution à Chihuahua, au Mexique, pour couvrir le marché de l'Amérique latine. Elle emploie 13 personnes à temps plein.

"Notre production de harnais a considérablement augmenté au cours de la dernière décennie, d'au moins 10 % par an", reconnaît Hultquist. "Plus de 50 entreprises achètent actuellement nos harnais, les fabricants d'équipements agricoles étant certainement les plus gros clients."

À l'usine d'Elmhurst, une grande quantité de fil est mesurée, coupée, dénudée et sertie par une machine automatisée Alpha 455 fabriquée par Komax. Un module de scellage est fixé à la machine et utilisé au besoin pour sceller le fil.

Ici, les assembleurs CEL utilisent également deux autres machines Komax. Le Komax BT 752 effectue le dénudage, le chargement des joints et le sertissage ; et l'unité Komax 332 permet aux travailleurs de mesurer la force de traction de n'importe quel fil traité.

Deux machines supplémentaires sont disponibles pour optimiser le traitement du fil. L'une est une pince à dénuder semi-automatique de la série AMP fabriquée par TE Connectivity. Lorsqu'un travailleur positionne le fil contre la butée de fil, la machine dénude et sertit automatiquement le fil en un seul cycle. Une machine Kingsley Modprint est également utilisée pour le marquage à chaud des fils.

"Le mois de décembre est généralement le mois le plus lent pour nous au cours de l'année, les travailleurs prenant jusqu'à trois semaines de congé", explique Hultquist. "Cependant, en décembre dernier, nos besoins de production nous ont empêchés de prendre des congés."

Pour limiter les coûts et améliorer la qualité des assemblages, des tests sont effectués à chaque étape de la production. L'inspection finale est effectuée par des travailleurs spécialisés dans cette tâche.

Tous les montages de test sont construits en interne par le personnel d'ingénierie. CEL utilise également des équipements de test Dynalab et Cirrus pour s'assurer que chaque fil a été terminé et branché dans le connecteur approprié.

La formation au montage est assurée à l'interne par des directeurs de production et des monteurs seniors, dont certains ont 20 ans d'expérience. Tous les assembleurs reçoivent une formation polyvalente dans des tâches simples et avancées, comme l'utilisation d'un équipement pour distribuer correctement de la colle dans un connecteur, puis l'insertion manuelle du fil de raccordement.

Étant donné que les deux installations CEL sont « sans papier en interne » et stockent toutes les données commerciales dans des programmes basés sur le cloud, la formation pratique est accompagnée d'une tablette contenant les instructions de travail de tous les processus d'assemblage. Le personnel d'expédition et de réception utilise également des tablettes pour accéder aux documents dont ils ont besoin pour envoyer les assemblages finis.

"Nous avons des objectifs de vente mensuels, trimestriels et annuels, le total du mois, du trimestre et de l'année précédents servant de référence à dépasser", explique Hultquist. "Le meilleur moyen que nous ayons trouvé pour atteindre ces objectifs est un service client de classe mondiale basé sur une communication constante. Notre politique est de ne jamais laisser un client dans l'ignorance concernant sa commande. Cela signifie que nous ne passons jamais plus de 24 heures sans le contacter en d'une manière ou d'une autre concernant l'état de leur commande, qu'il s'agisse d'un appel téléphonique, d'un chat en ligne, d'un e-mail ou d'un SMS."

L'absence de papier n'est qu'une partie du programme d'amélioration continue (CI) de CEL. Un autre aspect consiste à utiliser son système de planification des ressources d'entreprise Oracle NetSuite pour suivre entièrement toutes les ventes de produits et exploiter les commandes, de la soumission à l'achèvement.

"CI améliore de plus en plus notre activité de manière tangible", déclare Hultquist. « Nous avons pu réduire les délais de mise sur le marché en utilisant un modèle d'intelligence artificielle (IA) qui prédit la demande pour notre site de production, et un modèle prédictif de pénurie de main-d'œuvre qui nous permet d'identifier d'éventuelles pénuries de main-d'œuvre à l'avenir.

Tout aussi important, CEL a intégré un programme de maintenance préventive pour tous ses équipements dans Oracle NetSuite. Cette approche optimise la disponibilité des machines pour mieux respecter les délais et les exigences de qualité des clients.

Hultquist affirme que la mesure de qualité de l'entreprise au cours des dernières années a été d'avoir moins de 100 pièces défectueuses par million. En 2021, le taux était de 4,9. Il dit qu'une grande raison à cela est que tous les articles non conformes sont immédiatement étiquetés et mis en quarantaine.

"Nous sommes une entreprise certifiée Great Place to Work et nous sommes certifiés BSI ISO 9001 depuis 2001", souligne Hultquist. "Les deux réalisations comptent beaucoup pour nous. La première découle de nos niveaux élevés de satisfaction et de rétention des employés. Le respect de cette dernière norme montre que notre système de gestion fournit constamment des produits et des services qui répondent aux exigences des clients et aux exigences réglementaires."

Une autre certification importante est ISO 14001, la norme internationale pour les systèmes de gestion environnementale. CEL utilise tout l'éclairage LED dans son entrepôt et a supprimé le plomb de ses pièces et processus. Il réutilise également les palettes et les emballages consignés par les clients dans la mesure du possible.

Du côté de la chaîne d'approvisionnement, plusieurs responsables CEL ont suivi la formation Assent Compliance pour mieux gérer les données clés et accroître la transparence. L'entreprise dispose également de stations mobiles d'expédition et de réception qui permettent au personnel d'obtenir plus rapidement les matières premières et d'envoyer le produit fini aux clients.

"Nous suivons nos procédures ISO et n'utilisons que des fournisseurs de matériaux et de composants agréés qui respectent ou dépassent nos normes de qualité", explique Hultquist. "Grâce à ces relations étroites, nous réduisons les coûts en achetant de grandes quantités de composants critiques pour plusieurs clients. Pour réduire davantage les déchets et économiser de l'argent, nos ingénieurs examinent constamment tous les processus d'assemblage."

De nombreux fabricants ont été décimés par la pandémie de COVID-19 au cours des 20 derniers mois. Mais, CEL a pu conserver tout son personnel de production grâce à la réduction des coûts de l'entreprise et à un flux constant de commandes de travail.

"Nous avons augmenté le salaire de nos travailleurs de première ligne et versé une prime de risque aux travailleurs de la production pendant les fermetures d'État", explique Hultquist. "Nous avons également mis en place un manuel de sécurité COVID-19 en fournissant à tous les travailleurs des EPI, des protocoles de dépistage, une distanciation sociale et un nettoyage en profondeur deux fois par semaine."

Lorsque CEL a eu 30 ans l'année dernière, elle l'a fait dans une excellente situation financière et avec deux objectifs en tête. L'une consiste à étendre considérablement les ventes au-delà de l'Amérique du Nord et de l'Amérique centrale. L'autre consiste à doubler sa surface de fabrication à 7 000 pieds carrés d'ici la fin mars 2022 pour augmenter considérablement la production de modules BRIC et de harnais connexes.

"Les équipementiers de diverses industries nous ont souvent décrits comme étant 'suffisamment petits pour être flexibles, mais extrêmement professionnels'", note Hultquist. "Nous sommes d'accord, car tous nos processus, certifications et technologies nous permettent d'opérer à un niveau élevé et de fournir des assemblages de haute qualité. Aucun travail n'est trop grand pour Chief, mais, plus important encore, aucun travail n'est trop petit."

Jim est rédacteur en chef de ASSEMBLY et possède plus de 30 ans d'expérience éditoriale. Avant de rejoindre ASSEMBLY, Camillo était rédacteur en chef de PM Engineer, Association for Facilities Engineering Journal et Milling Journal. Jim a un diplôme d'anglais de l'Université DePaul.