Études de cas sur l'assemblage de faisceaux de câbles

Nov 20, 2023

Les entreprises mesurent le succès de plusieurs façons. L'une des mesures les plus importantes est leur nombre de clients réguliers. Pour les ateliers de faisceaux de câbles, le meilleur moyen de fidéliser les clients est de leur fournir un approvisionnement continu en faisceaux de haute qualité, économiques et spécialement conçus pour relever chaque défi d'application.

Les directeurs d'atelier comprennent également la nécessité d'utiliser les derniers équipements de traitement de fil pour assembler et tester avec précision leurs produits. Les études de cas suivantes présentent les différentes manières dont les fabricants de harnais, avec l'aide de leurs fournisseurs, répondent avec succès aux besoins de harnais de leurs clients OEM dans des secteurs aussi divers que l'électronique, l'aérospatiale et le stockage de données.

Les machines de découpe et de dénudage automatiques (CAS) d'aujourd'hui traitent les fils de manière plus cohérente et plus rentable que jamais. Leurs principales caractéristiques comprennent des lames et des lasers qui coupent rapidement et dénudent proprement des fils de différentes tailles, des interfaces opérateur qui s'intègrent facilement aux systèmes de marquage et une communication sans fil qui met régulièrement à jour les logiciels et les programmes de traitement.

Un fabricant profitant de ces machines avancées est Northcomm Technologies Group, situé à Plano, TX. Fondée en 2014 dans un petit appartement de New York, l'activité principale de Northcomm est la fabrication d'équipements radio mobiles terrestres permettant la communication sans fil. L'entreprise s'est rapidement développée pour devenir un fournisseur national de produits de communication radio de premier plan, tels que des stations de relais pour les services de police et d'incendie. Sa clientèle comprend actuellement des branches du gouvernement fédéral, Motorola et de nombreuses entités étatiques et locales.

Il y a quelques années, la division de traitement des fils de l'entreprise a remplacé ses outils manuels de coupe et de dénudage des fils par les machines UniStrip 2300, UniCrimp 200, CoaxStrip 5500 et EcoStrip 9380 de Schleuniger Inc. pour traiter les fils des faisceaux multiconducteurs basse tension. Mark Danon, directeur principal du développement de produits chez Northcomm, explique que le changement a été apporté pour augmenter l'efficacité opérationnelle et réduire les erreurs. La division fabrique également les interconnexions basse tension pour les faisceaux.

« Nous avons commencé notre entreprise avec une conception de faisceau de câbles unique qui a été coupée, dénudée et terminée à la main, à l'aide d'outils à main spécialisés », explique Danon. "Ce processus était lent, fastidieux et entraînait un gaspillage de produit. Les personnes qui utilisent des outils manuels font des erreurs, [mais] l'équipement Schleuniger ne le fait pas."

Danon aime particulièrement l'EcoStrip 9380 car il permet aux travailleurs de traiter avec précision le fil avec répétabilité. De plus, l'interface utilisateur S.On de la machine enregistre les types de fil et tous les paramètres de traitement pour chaque tâche.

Northcomm traite cinq types de câbles sur le 9380. L'un est un fil de cuivre toronné et étamé de 24 à 22 AWG utilisé à l'intérieur des microphones de répartition pour Motorola et le NYPD, et un préamplificateur de micro pour le NYPD. Un autre est un câble à trois conducteurs (blindage tressé) pour les perches de microphone de qualité professionnelle de Northcomm.

La société utilise le 9380 pour traiter des câbles en cuivre toronnés à 10 conducteurs pour ses produits d'interconnexion de radiocommunications. Il s'appuie également sur l'EcoStrip pour mesurer et couper les câbles coaxiaux, tels que RG142U et RG178, avant de les alimenter dans le CoaxStrip 5500. De plus, le 9380 est utilisé avec les machines 200 et 5500 pour produire des câbles pour l'assemblage IP-224 de Northcomm. , une passerelle basée sur le protocole Internet pour les appareils radio de sécurité publique.

Danon affirme que la capacité de mesurer précisément et rapidement le câble coaxial permet de réaliser d'importantes économies grâce à la réduction des déchets.

Dans l'ensemble, les machines automatisées ont réduit le temps de production de fil de l'entreprise de 77 % et les déchets de fil d'environ 10 %. Avant l'automatisation, Northcomm a jeté un harnais sur 15 au stade du contrôle qualité. Désormais, seuls 0,7 assemblages sur 100 présentent un défaut, et ceux-ci sont imputables à une erreur ou à une mauvaise manipulation de l'assembleur.

L'unité de table UniCrimp 200 est conçue pour sertir des cosses à fût ouvert ou fermé avec jusqu'à 33 kilonewtons de force de sertissage. Il gère les fils jusqu'à 10 AWG et accepte la plupart des mini-applicateurs standard (mécaniques ou pneumatiques) pour le sertissage des bornes à alimentation latérale et arrière.

Les travailleurs de Northcomm apprécient la machine semi-automatique CoaxStrip 5500 car elle peut être programmée pour effectuer des bandes à une ou plusieurs étapes. Il traite une large gamme de fils et de câbles, y compris coaxiaux et multiconducteurs, avec un diamètre extérieur maximum de 15 millimètres, à une longueur de dénudage maximum de 85 millimètres. Les lames de l'appareil sont conçues pour couper proprement les isolants minces, résistants ou légèrement ovalisés.

La machine programmable UniStrip 2300 dénude des fils dont la taille varie de 32 à 8 AWG, mais ne nécessite aucun réglage mécanique pour traiter différentes tailles de fils. Il gère également les câbles gainés jusqu'à 0,22 pouce de diamètre. Un capteur de déclenchement automatique ou une pédale en option démarre le cycle de décapage, qui peut être aussi court que 0,35 seconde.

Les chasseurs à réaction sont à la fois visuellement et technologiquement impressionnants. Leur extérieur présente un design élégant et aérodynamique, tandis que leur intérieur comprend un siège pilote moelleux et des rangées de commandes à bouton-poussoir. Caché à la vue dans les deux parties de l'avion, cependant, se trouve le cœur de l'avion : d'innombrables faisceaux de câbles qui permettent à l'avion d'effectuer toutes ses fonctions électriques clés, telles que la navigation, le roulage sur la piste, les opérations radio et l'éclairage de fonctionnement. et trains d'atterrissage.

La plupart des fabricants de chasseurs à réaction assemblent leurs harnais en interne. Une de ces entreprises a modernisé son installation de harnais en 2011 pour améliorer l'ergonomie et la productivité des travailleurs.

Les travailleurs utilisaient des morceaux de contreplaqué sur des cadres en A en bois pour assembler des faisceaux de câbles complexes de 32 pieds de long avec 150 points de terminaison. Cela a non seulement empêché l'entreprise de respecter la tolérance de longueur de câble (± 0,125 pouce sur 32 pieds), mais a également causé du stress, des tensions et de la fatigue aux techniciens. Sans la possibilité d'élever, d'abaisser ou d'incliner la surface de travail, les travailleurs devaient atteindre jusqu'à six pieds pour accéder à une section du harnais lors de l'assemblage.

Le fabricant a décidé de discuter de la situation avec Proline, un fournisseur spécialisé dans les établis ergonomiques modulaires. Proline a fourni à l'entreprise 32 établis de harnais de câbles électriques personnalisés modèle WHJ9648-80-EX qui sont ergonomiques, fonctionnels de manière optimale et répondent à toutes les spécifications du fabricant de jets.

Chaque banc mesure 4 pieds de profondeur sur 8 pieds de largeur, avec 16 pouces de réglage en hauteur et une plage d'inclinaison de 80 degrés. Quatre des bancs sont reliés ensemble, bout à bout, pour gérer le harnais de 32 pieds de long, ce qui donne huit établis reliés que le fabricant utilise dans les postes de travail de l'ensemble de l'installation.

En synchronisant chaque moteur individuel, les quatre bancs reliés s'inclinent ou se déplacent vers le haut ou vers le bas à l'unisson. Au sein de chaque établi relié, un banc sert de maître et les autres fonctionnent comme des esclaves, explique Bob Simmons, vice-président senior chez Proline. Le banc principal abrite un interrupteur à relais actionné par une clé de verrouillage. Si, par erreur humaine, deux bancs sont désignés comme maîtres, tout le système s'éteint.

Le mouvement vertical et l'inclinaison fluides permettent à un travailleur d'atteindre facilement n'importe quelle section du harnais au niveau des yeux ou en dessous. De plus, chaque établi est équipé d'accessoires spécialement conçus pour aider les assembleurs.

Un chariot à outils, stratégiquement placé sur la surface de travail, comporte des équilibreurs d'outils à ressort qui enlèvent la majeure partie du poids des outils à main des assembleurs pour réduire considérablement la fatigue. Les raccords rapides pour les outils pneumatiques, qui sont également situés au-dessus de la surface de travail, ne dépassent jamais les cadres suspendus et n'entravent jamais les performances de l'opérateur.

Les autres accessoires incluent l'éclairage au plafond et les alimentations électriques. L'éclairage élimine la fatigue oculaire, tandis que les alimentations des outils électriques empêchent les cordons électriques d'interférer avec le travail.

Depuis l'installation des établis il y a plusieurs années, le fabricant a ajouté plusieurs nouveaux accessoires, explique Simmons. L'entreprise est actuellement en train d'étendre ses opérations avec plus d'établis Proline.

Simmons note que les travailleurs de différents fabricants d'avions utilisent également des établis WHJ9648-80-EX personnalisés pour assembler des harnais complexes. Parmi les autres clients figurent des fabricants d'autobus et de camions nacelles, bien que n'importe quel magasin de harnais puisse bénéficier des nombreuses fonctionnalités du banc.

Les ventes du M-346 ont été rapides ces dernières années. En 2014, la société devait livrer quatre avions par mois. Les responsables de Leonardo ont réalisé que l'utilisation de son système de test d'analyseur de câblage existant - un modèle 2503 de DIT-MCO International Corp. - conduirait à un goulot d'étranglement de production.

Ce système avait été utilisé pour tester avec succès les prototypes du M-346. Mais, avec le grand nombre de points de test du nouvel avion, le processus de raccordement et de test du 2503 s'est avéré extrêmement laborieux.

"Les opérateurs ne pouvaient pas se concentrer suffisamment sur l'avion", explique Giorgio Cagnin, ingénieur système chez Leonardo. "De vrais défauts de câblage pourraient être masqués par des défaillances du système de test. C'était une situation dangereuse."

Cagnin et son équipe souhaitaient un système de test portable nécessitant des câbles adaptateurs beaucoup plus courts et un temps de connexion considérablement réduit. Ils pensaient qu'un tel système éliminerait essentiellement la probabilité de fils cassés et de broches tordues dans les câbles adaptateurs. Ceci, à son tour, augmenterait la fiabilité des tests et réduirait le temps de dépannage.

"Souvent, sur des projets comme ceux-ci, les câbles adaptateurs représentent la dépense la plus importante, plus importante que le testeur lui-même", déclare Craig Edgar, directeur européen chez DIT-MCO. "Étant donné que les tests sont effectués à haute tension, ils utilisent un câble recouvert de téflon, ce qui est très coûteux."

Le système devait également être portable afin de pouvoir être facilement déplacé à proximité de l'avion. Tout aussi important, il devait réduire la configuration, le temps de test et la main-d'œuvre nécessaire pour connecter et faire fonctionner le système.

Après quelques recherches, Leonardo a choisi l'analyseur DIT-MCO modèle 2650 comme unité de base de son nouveau système. Les modules de commutation de l'analyseur reçoivent l'alimentation et les signaux de commande via un seul câble, en guirlande, afin qu'ils puissent être placés là où nécessaire.

Cagnin et son équipe ont décidé d'ajouter deux options au 2650 et ont chargé DIT-MCO de créer de nouvelles fonctionnalités pour eux. L'option Fault Locator est un outil de diagnostic qui isole les défauts détectés dans une partie spécifique d'un circuit, réduisant ainsi le temps de dépannage.

Le branchement aléatoire permet de brancher des câbles adaptateurs sur n'importe quel connecteur de module analyseur. Une puce intégrée dans chaque connecteur côté testeur identifie l'adaptateur auprès du contrôleur de test, qui appelle et configure automatiquement le programme de test.

L'option de raccordement permet aux testeurs de gagner du temps en éliminant le besoin de consulter une procédure imprimée lors du raccordement des adaptateurs au testeur. Ensuite, le technicien utilise simplement une tablette pour scanner le code-barres sur l'étiquette de l'adaptateur, et l'utilitaire logiciel du système de gestion des câbles (CMS) de l'analyseur indique exactement où brancher l'adaptateur à l'avion.

La tablette s'interface avec le contrôleur via un réseau sans fil, afin que les techniciens puissent l'emporter avec eux lors de la connexion des câbles ou du dépannage des pannes. CMS, que DIT-MCO a créé spécifiquement pour Leonardo, importe tous les mappages d'adaptateurs et de connecteurs à partir de la base de données de test et permet d'associer jusqu'à cinq images à chaque connecteur de test. La première image montre l'emplacement général de l'avion du port d'essai. Les images suivantes permettent à l'opérateur de zoomer sur le connecteur et de le visualiser par rapport à l'équipement à proximité.

Pour optimiser l'efficacité, Cagnin et ses collègues ont soigneusement conçu les composants et la procédure utilisés pour tester les harnais installés dans le jet M-346. Au total, il a fallu un peu plus d'un an pour développer et mettre en œuvre le nouveau système.

Les câbles adaptateurs sont d'un jaune vif afin que les opérateurs puissent les distinguer des faisceaux de câbles de l'avion. Cela a considérablement réduit la confusion lors du dépannage des défauts.

Pour garder les adaptateurs courts, l'équipe Leonardo a positionné 17 modules de commutation à des points stratégiques près du fuselage. Ils ont également conçu des supports et des passerelles pour supporter les modules et permettre aux opérateurs d'accéder facilement à tous les points de connexion de test.

Les tests avec le modèle 2650 ont commencé en mars 2014 et Cagnin reconnaît qu'il y a eu quelques problèmes avec les chargements logiciels initiaux. Cependant, DIT-MCO les a rapidement traités et résolus à la satisfaction de Leonardo. Il note également comment les tablettes facilitent la communication entre les techniciens lors du dépannage.

"Avec l'ancien système, les opérateurs travaillant sur le testeur et ceux sur l'avion devaient crier dans les deux sens", explique Cagnin. "C'était difficile pour eux de se comprendre. Maintenant, ils peuvent emporter la tablette jusqu'à l'avion. C'est beaucoup, beaucoup plus facile."

Avant la mise en service du système modèle 2650, il a fallu six ou sept opérateurs de trois à quatre semaines, travaillant deux quarts de travail, pour tester le premier avion de production M-346. Désormais, Leonardo n'a besoin que de trois opérateurs, et ils peuvent connecter, tester et déconnecter un avion en trois à quatre jours. Le temps de test a été divisé par cinq, avec une réduction de plus de 90 % des heures de test par avion.

Coghlin Companies a fait preuve d'humilité au début de 2013 lorsque ses divisions de prototypes (DCI Engineering) et de services de fabrication électronique (Columbia Tech) ont contacté Fourstar Connections Inc. pour l'aider à compléter l'infrastructure informatique en nuage de 39 centres de données mobiles pour un fournisseur mondial de premier plan. Les spécialités de Fourstar comprennent l'introduction de nouveaux produits, la conception pour la fabrication, l'assemblage de câbles personnalisés et la construction de boîtiers complexes.

Vingt-quatre des centres de données sont désignés comme système 1, tandis que les 15 centres restants sont considérés comme système 2. Chaque centre de données nécessitait un ensemble de 300 ou 400 faisceaux de configurations différentes qui étaient installés dans un conteneur de 15 x 40 x 12 pieds. Ce conteneur, annexe à chaque centre, fait office de salle informatique et est équipé de capacités de refroidissement, de capacité de mémoire et de distribution d'énergie.

Dans l'ensemble, le projet a nécessité 13 200 faisceaux de câbles : 7 200 (24 x 300) pour le système 1 et 6 000 (15 x 400) pour le système 2. Les faisceaux effectuent le traitement des données et des E/S, ainsi que la distribution de l'alimentation. Ils sont disponibles en différentes longueurs et comportent différents types de connecteurs, de dérivations et de commandes électromécaniques qui nécessitent un assemblage et un câblage du panneau.

"Le projet, dans son ensemble, nous a mobilisés dans de [nouveaux] domaines", déclare Scott Johnson, vice-président de la chaîne d'approvisionnement et de la gestion des stocks chez Columbia Tech. "[Nous] avions été un fabricant de niveau intermédiaire, et c'était à une si grande échelle que nous avons dû mobiliser la base d'approvisionnement pour réussir. Nous avons pu tirer parti de beaucoup d'activités pour Fourstar que nous aurions généralement faites nous-mêmes, et cela a fonctionné. Cela a apporté une capacité importante à nos opérations de chaîne d'approvisionnement et nous a permis d'établir différents modèles à l'avenir.

Fourstar a assemblé tous les harnais du 1er mars au 15 octobre. Le modèle commercial de l'entreprise et son expérience passée lui ont permis de respecter le délai critique de mise sur le marché, note Johnson.

En fait, Fourstar a livré le prototype System 1 dans les cinq semaines suivant le premier contact entre les deux sociétés. Cela a été suivi par 23 ensembles supplémentaires du système 1 en quatre mois.

Selon Johnson, un certain nombre de modifications techniques ont dû être intégrées aux ensembles de harnais System 2. Ces harnais étaient plus complexes que ceux du système 1 et comprenaient environ 200 nouvelles configurations. Fourstar a commencé à les fabriquer à la mi-août et a terminé à la mi-octobre.

Pour aider Fourstar à résoudre les problèmes d'ingénierie au début du projet, Coghlin a affecté un ingénieur DCI à l'usine de Fourstar à Hudson, dans le Massachusetts. La personne était là pour répondre aux questions techniques en temps réel.

Fourstar, à son tour, a déployé certains de ses employés pour travailler dans les installations de CT et les aider de toutes les manières possibles. Les deux entreprises ont maintenu un contact quotidien et leurs employés ont même parfois travaillé sept jours sur sept pendant le projet.

Tout aussi important, Fourstar a contacté Tornik LLC, un autre fabricant de câbles personnalisés, et a recherché à la fois son expertise et l'utilisation de ses installations de fabrication pour respecter le calendrier. Le partenariat a fourni à Fourstar une ingénierie et une conception essentielles pour les recommandations de fabrication, ainsi que des installations de fabrication à Hartford, CT, et à Tijuana, au Mexique, qui garantissaient que les harnais étaient assemblés au coût prévu ou inférieur et livrés à temps.

Johnson souligne qu'il n'y a eu aucun problème de qualité dans aucun des centres de données depuis le déploiement du harnais, et que le client a fait des commentaires très positifs. En conséquence, Columbia Tech est devenu l'un des 10 meilleurs nominés pour le prix de la qualité du président du client il y a quelques années sur un champ de plusieurs centaines.

"[Nous] avions des compétences de base pour gérer certaines parties de cette construction et avons recherché Fourstar pour ses compétences et ses ressources de base", conclut Jim Coghlin, COO chez Columbia Tech. "[Cela] a contribué à compléter leurs forces, rendant le tout supérieur à la somme de ses parties. Ensemble, [nous] avons atteint tous les objectifs de délais et de coûts, et dépassé les attentes du client."

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.