Réduction des coûts d'assemblage des faisceaux de câbles

Nov 17, 2023

Dans le monde du marketing, une paire de ciseaux suffit pour réduire les dépenses. Mais, dans le monde réel des affaires, les ciseaux sont la dernière chose dont les dirigeants d'entreprise ont besoin près d'eux pendant le processus stressant de décider où réduire les coûts.

Un outil plus efficace et plus sûr est un système avancé de planification des ressources d'entreprise (ERP), qui permet aux ingénieurs d'accéder et de suivre la nomenclature d'un projet, les prix de la main-d'œuvre, les fichiers CAO et l'efficacité de l'équipement du début à la fin.

"Le système ERP est absolument essentiel pour suivre correctement tous ces facteurs de coût", déclare Rick Bromm, président d'ALTEX Inc., un fabricant de faisceaux de fils et de câbles depuis 1998. "Avec le bon système ERP, vous pouvez également rester au top de la planification, des pièces utilisées et en stock, des quantités de matériel achetées et de leurs délais de livraison. »

ALTEX s'appuie sur le système Microsoft Navision ERP pour suivre tous les coûts d'assemblage sur une grande variété de harnais utilisés dans de multiples industries. Il s'agit notamment des dispositifs médicaux et de ce que Bromm appelle le transport spécialisé.

"Un client est une entreprise qui effectue des modifications de véhicules", explique Bromm. "Une fois que les travailleurs ont retiré le sol pour créer plus d'espace libre, ils doivent retirer les faisceaux de câbles d'origine.

"Nous reconstruisons ces harnais afin qu'ils alimentent l'élévateur pour fauteuils roulants, les fonctionnalités de sécurité standard telles que les coussins gonflables et les dispositifs de retenue, et des options telles que la climatisation et un lecteur DVD", poursuit Bromm. "Cette reconstruction de harnais est assez importante et coûteuse. Mais le client le sait d'avance et sait également qu'il obtiendra un harnais de haute qualité à chaque fois."

La réduction du coût d'un faisceau de câbles est souvent un processus complexe qui oblige le fabricant à évaluer les dépenses dans plusieurs domaines, puis à rechercher des moyens de les limiter. Les principaux domaines de coûts liés à chaque harnais sont la conception et la documentation, les câbles et les composants, la main-d'œuvre, l'équipement, l'assemblage et les tests.

Dans l'assemblage de harnais, les fabricants et les clients travaillent généralement en étroite collaboration du début à la fin d'un projet.

"La plupart du temps, nos clients nous fournissent une conception du ou des harnais qu'ils souhaitent construire", note Bromm. "Cette conception vient de leur équipe d'ingénierie interne."

Après avoir obtenu la conception, les ingénieurs d'ALTEX l'examinent soigneusement à la lumière de la norme IPC-WHMA-A-620D, Exigences et acceptation pour les assemblages de faisceaux de câbles/fils. Ce processus peut varier d'être raisonnablement court à assez long, selon la complexité du harnais.

"Si un client le demande, nous effectuons alors une revue de conception pour la fabricabilité (DFM) des dessins", explique Bromm. "Le processus DFM sert de base à notre analyse des coûts, l'objectif final étant de construire le harnais de la plus haute qualité au moindre coût."

Bromm dit que ce processus se concentre sur l'évaluation des moyens d'augmenter l'automatisation. Ceci, à son tour, conduit à une amélioration de la qualité et à toute modification de conception qui permettrait aux opérateurs de construire l'assemblage plus efficacement sans introduire de risques de qualité.

Parker Garrett, propriétaire et directeur général d'EMSCO, reconnaît également l'importance d'avoir un système ERP pour surveiller efficacement les coûts d'assemblage des harnais. Garrett complète le système ERP Shop E2 de son entreprise (par Shoptech) avec le logiciel Arcadia, un programme de conception électrique assistée par ordinateur (ECAD).

"Environ 70 % du temps, on nous donne un type de conception de harnais à partir duquel travailler, tandis que le reste du temps, nous devons refaire la conception à partir de zéro", explique Garrett. "Arcadia aide énormément dans les deux cas. Le logiciel nous permet de créer une documentation clé pour les conceptions que nous recevons. Et pour celles que nous créons, il garantit une conception sans erreur, ainsi qu'une documentation complète qui simplifie le processus d'assemblage du harnais."

Garrett est également impressionné par la capacité d'Arcadia à produire rapidement des dessins de haute qualité, ainsi qu'à déterminer les longueurs de dénudage de fils et les marquages ​​de fils individuels. Le logiciel programme également automatiquement les machines de traitement des fils et indique où chaque fil et borne doit être placé dans un faisceau. Un autre avantage est que le logiciel peut produire un diagramme de dépannage (schéma) de chaque harnais pour le client.

Habituellement, le client fournit des spécifications détaillées pour tous les fils et composants à utiliser dans les faisceaux. Il s'agit notamment de la taille des fils ou des câbles, du matériau et du nombre de conducteurs, du matériau et de l'épaisseur de l'isolant, des revêtements de fils ou de câbles, ainsi que du nombre et du type de bornes, de connecteurs, de relais, de fusibles, de verrous et d'œillets. Parfois, cependant, le client fait prendre l'initiative au fabricant dans ce domaine en raison de son expérience ou de son savoir-faire.

Chez EMSCO, les ingénieurs utilisent quotidiennement E2 Shop pour déterminer, en temps réel, la disponibilité de tout composant spécifié pour un harnais. Si le composant exact n'est pas disponible, l'ingénieur en chef du projet informera le client de cette situation et recommandera un composant alternatif qui, selon lui, peut fonctionner aussi bien et qui est actuellement en stock chez EMSCO. Cette approche permet d'économiser de l'argent tant pour le fabricant que pour le client.

"Certains clients savent exactement ce qu'ils veulent et s'y tiennent", déclare Garrett. "Nous les informons ensuite que cette approche peut entraîner des harnais plus coûteux et des délais de livraison plus longs car les composants ne sont pas immédiatement disponibles. Un problème connexe est que les harnais d'une plus grande complexité peuvent également prendre plus de temps à assembler."

Garrett recommande régulièrement aux clients qu'EMSCO prenne en charge la conception électrique de leurs harnais. Cela donne au fabricant une plus grande flexibilité pour réduire les coûts dans des domaines tels que le type de fil et de connecteur, le matériau de la gaine thermorétractable et la méthode de regroupement.

"Un autre avantage clé du logiciel ECAD est qu'il répertorie avec précision tous les composants nécessaires pour chaque faisceau d'un projet", ajoute Garrett. "Cette liste limite considérablement les matériaux mis au rebut, ce qui est un moyen pour nous de réduire les dépenses liées aux composants."

Rob Boyd, chef de produit senior chez Schleuniger Inc., recommande aux fabricants de harnais d'éviter la tentation d'acheter les composants les moins chers. Ils permettent d'économiser de l'argent au départ, mais peuvent entraîner des problèmes de production, ce qui peut entraîner une augmentation du temps d'installation, une perte de productivité et d'éventuels défauts.

"Par exemple, les câbles coaxiaux à faible coût (courants ou haute tension) ne sont souvent pas concentriques", note Boyd. "Cela rend le processus beaucoup plus difficile à traiter de manière cohérente et est plus difficile (c'est-à-dire plus long) à mettre en place. Cela peut également entraîner des défauts. En fin de compte, les matériaux à faible coût peuvent être très coûteux pour les clients."

ALTEX utilise des chaînes d'approvisionnement de fils et de connecteurs ciblées pour minimiser ses coûts de composants, améliorer la communication et devenir une priorité pour le fournisseur. Bromm affirme que cette approche stratégique pour obtenir des composants au meilleur prix a bien servi l'entreprise pendant de nombreuses années.

"Nos clients spécifient généralement des câbles et des composants tels que des bornes et des commutateurs", explique Bromm. "Le fil est presque toujours dans le style UL, qui comprend des spécifications pour la gamme de calibres, le matériau d'isolation et la température et la tension nominale."

La main-d'œuvre est le coût d'assemblage le plus difficile à évaluer et à réduire, car elle fait intrinsèquement partie des cinq autres facteurs. Pour ALTEX, qui possède des usines à Westfield, IN, et Nogales, Mexique, le calcul du temps de travail est le même quel que soit l'emplacement. Le coût est juste inférieur selon la région.

"Même si les coûts de main-d'œuvre sont un peu plus élevés dans l'Indiana, les tarifs et les coûts de transport peuvent compenser les économies de main-d'œuvre dans le sud, entraînant parfois un coût d'assemblage global plus élevé au Mexique", explique Bromm. "Nous construisons toujours chaque harnais là où c'est le mieux pour la meilleure qualité et le coût total global, la qualité étant la première priorité."

Les ressources d'ingénierie sont des frais généraux pour ALTEX et ne sont pas directement liées à chaque projet, selon Bromm. La création de devis de projet nécessite une bonne partie de ces ressources, car un ou plusieurs ingénieurs de l'entreprise parcourent un projet avec le client à l'aide d'un modèle de devis propriétaire.

Remplir tous ses détails prend du temps, car tous les calculs doivent être effectués manuellement. En effet, les ingénieurs doivent estimer le temps de chaque étape du processus d'assemblage. Ces différentes estimations s'additionnent ensuite dans le modèle pour produire un coût final.

"La main-d'œuvre représente généralement environ 30 % du coût d'assemblage de nos harnais", estime Garrett. "La clé de l'optimisation de la main-d'œuvre est de développer un flux de travail flexible et efficace tout au long du processus d'assemblage."

EMSCO compte environ 30 employés, qui ont tous reçu une formation polyvalente sur de multiples aspects de l'assemblage, des tests et de l'expédition des harnais. La plupart des travailleurs peuvent construire un harnais du début à la fin. Cela comprend l'exploitation de l'équipement d'automatisation, l'achèvement de tout le traitement des câbles - du début aux tests/assurance qualité et à l'emballage, puis l'étiquetage de la boîte finale pour l'expédition.

"Les harnais les plus complexes sont généralement réalisés par les travailleurs les plus expérimentés pour optimiser l'efficacité", explique Garret. "Ils savent mieux comment disposer de toutes les pièces nécessaires, puis construisent rapidement les harnais."

À l'usine EMSCO d'Ashland, en Virginie, tous les fils et câbles sont traités sur des machines de coupe-dénudage et de terminaison entièrement automatisées fabriquées par Komax Corp. et Schleuniger. Les machines, qui ont été achetées il y a quelques années, traitent les fils et câbles de 30 AWG à 750 MCM.

"Le véritable défi du coût de l'équipement n'est pas de l'acheter quand c'est pratique, basé sur la charge de travail actuelle, mais quand c'est ambitieux, basé sur une charge de travail future espérée", explique Garrett. "Lorsque nous avons commencé en tant qu'entreprise [en 2001], nous utilisions des coupe-bandes semi-automatisées et des presses à sertir. Le problème était que cette configuration impliquait des temps de changement longs, ce qui est coûteux. Avec les machines entièrement automatisées, notre temps de changement pour passer de 14 AWG à 12 AWG, par exemple, sont passés de 20 minutes à un peu plus de 7 minutes. C'est une grande augmentation de l'efficacité.

ALTEX exploite également une large gamme d'équipements de traitement de fil automatisés et semi-automatisés, y compris des modèles de paillasse et plusieurs machines CrimpCenter de Schleuniger. Les outils à main ne sont pas utilisés pour le traitement des fils, bien que les travailleurs soudent occasionnellement les fils aux connecteurs.

"Le retour sur investissement de l'équipement est assez simple pour nous", note Bromm. "Nous visons un retour sur investissement sur plusieurs années en raison de notre grand nombre de clients à long terme."

Schleuniger améliore régulièrement ses équipements pour augmenter la productivité du traitement des fils et câbles. Boyd mentionne un logiciel d'exploitation interne qui permet aux opérateurs de se connecter facilement à d'autres équipements ; trier, configurer et terminer rapidement le traitement de haute qualité des fils et câbles ; et obtenir des données clés liées à la coupe, au dénudage et au sertissage.

"Notre division Di.IT fabrique un système d'exécution de la fabrication, appelé 4Wire Cutting and Assembly Optimization (CAO)", explique Boyd. "En numérisant les chaînes de valeur, le logiciel innovant du CAO optimise et contrôle les processus complexes de fabrication et de logistique et prend en charge l'assurance qualité et la traçabilité. Le système donne une image précise de ce qui se passe réellement dans chaque machine pour maximiser son efficacité globale de l'équipement (OEE). "

Bien qu'il s'agisse d'un produit Schleuniger, l'interface de CAO lui permet d'être utilisé avec tous les équipements de traitement de fil fabriqués par Komax Corp., Schaefer Megomat et Artos Engineering. Plusieurs fabricants de harnais automobiles ont considérablement réduit leurs coûts en utilisant CAO, selon Boyd.

L'une de ces entreprises est désormais en mesure d'attribuer des projets à des machines de traitement de fils à l'aide d'un système kanban électronique au lieu d'un système physique. La méthode précédente obligeait l'opérateur à décider des ordres de production pour un quart de travail complet en utilisant ses propres critères, ce qui était souvent incohérent et inefficace d'un poste de travail à l'autre. Désormais, le nombre de commandes transmises est séquencé automatiquement selon un algorithme d'optimisation, et limité aux 2 prochaines heures de production. Les avantages incluent un temps de changement réduit et un OEE accru.

Les fabricants de harnais s'accordent à dire que l'assemblage et les tests représentent le pourcentage le plus élevé des coûts globaux. Bromm dit que l'assemblage et les tests chez ALTEX peuvent être assez coûteux car l'entreprise construit sur mesure ses montages uniques pour des assemblages complexes sur lesquels les deux processus sont terminés.

« Les appareils coûtent cher, mais ils nous permettent de former les travailleurs plus rapidement et ils rendent nos opérateurs plus efficaces », déclare Bromm. "L'assemblage de haute qualité des harnais est également assuré, grâce à une fonction de verrouillage qui s'active une fois que le harnais est connecté électriquement. Le harnais doit recevoir un feu vert pendant les tests, sinon il ne peut pas être retiré de l'appareil."

ALTEX utilise ces luminaires personnalisés depuis plus de cinq ans et la société en exploite environ 20 dans ses installations. Chacun prend deux à trois semaines à construire, mais il dure des années et peut être modifié pour des types de harnais similaires qui peuvent être de longueur différente ou nécessiter une ou deux bornes ou connecteurs supplémentaires.

EMCCO s'appuie sur des tables de construction non traditionnelles pour optimiser son processus d'assemblage de harnais. L'entreprise utilise actuellement plus de 50 tables de ce type, qui couvrent près de 600 pieds linéaires d'espace.

"Nous utilisons un système conçu en interne pour optimiser la rentabilité de la construction et des tests de nos harnais", explique Garrett. "Un dessin détaillé est généré à partir de la CAO, puis imprimé et placé sur une table de construction. Les aimants sont ensuite positionnés sur le dessin là où se trouveraient les poteaux traditionnels. La configuration est terminée en quelques minutes et les aimants peuvent être facilement déplacés si nécessaire. Un ou plusieurs des chariots mobiles chargés de fils traités et d'autres composants de harnais sont ensuite amenés à la table afin que l'assembleur ait tout ce dont il a besoin pour construire le ou les harnais.

EMSCO teste les faisceaux tout au long du processus de construction pour détecter et résoudre les problèmes le plus tôt possible et limiter les retouches ultérieures. Garrett dit qu'un facteur de coût important lié aux tests est le temps de configuration initial (c'est-à-dire la programmation du testeur informatisé et la construction d'un montage de test) pour un type spécifique de harnais. Il n'y a pas de temps d'installation pour tester des harnais supplémentaires du même type.

"Le test est une inspection, c'est donc par nature un travail supplémentaire au-delà de la construction du harnais", reconnaît Garrett. "Mais cela peut être fait de manière plus efficace et plus rentable."

EMSCO utilise exclusivement l'équipement de test de Cirris Inc. depuis 10 ans. Darin Yeager, vice-président des ventes chez Cirris (une division de Schleuniger), recommande plusieurs façons pour les fabricants de harnais de réduire leurs coûts.

La première consiste à réduire le temps nécessaire à la création et à la vérification d'un programme de test. Yeager indique que le logiciel de conception de harnais fournit non seulement une nomenclature et une estimation des coûts d'assemblage, mais peut également générer la liste "depuis et vers" de l'assemblage pour permettre une importation directe plus facile dans le testeur et son logiciel. Certains testeurs ont même des capacités d'apprentissage automatique des circuits et un logiciel facile à programmer qui simplifie suffisamment le travail pour qu'un programmeur de test dédié ne soit pas nécessaire pour créer d'excellents programmes de test.

"Dans la mesure du possible, normalisez vos câbles et interfaces de test pour qu'ils soient universels sur plusieurs projets", recommande Yeager. "Une autre façon de gagner du temps consiste à normaliser un côté des câbles ou de l'interface de test pour utiliser un connecteur commun dans votre inventaire, tel qu'un D-SUB à 50 broches, qui est à la fois rentable et durable."

Yeager dit également qu'il est bon que les fabricants trouvent un testeur ou un système de test évolutif. Cette approche permet à une entreprise d'étendre ses capacités et ses programmes à l'avenir à mesure qu'elle grandit ou entreprend des projets de câblage et d'interconnexion plus complexes.

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.