ハーネスショップマスターの難しいワイヤー組み立て

Nov 14, 2023

肯定は、肯定される人や組織にとって素晴らしいことです。 しかし、適切な状況下では、それは肯定者にとっても同じように有益になる可能性があります。

ワイヤーハーネスメーカーのChief Enterprises LLC（CEL）は、この事実を強く証言するだろう。 イリノイ州エルムハーストに本拠を置くこの会社は、過去 20 年以上にわたり、他の店では作れない、または作ろうとしない珍しいハーネスを必要とするメーカーにイエスと言い続けることで成功してきました。

CEL の COO 兼エンジニアリングおよびテクノロジー担当副社長の Kevin Hultquist 氏は、「当社は風変わりなハーネス、つまり一般的なワイヤー ハーネス ショップでは通常行われないハーネスの製造にこだわっています」と説明します。 「その多くは、コネクタに接着剤を使用するなど、非標準のプロセスを使用しており、2 ～ 4 本のワイヤと少数の回路またはコネクタを含む単純なものです。プロセス エンジニアリング、特殊な材料、または選別特性の点で複雑なものもあります。指定されたコーティングや色分けされたワイヤなど。」

1999 年に CEL がロバート ボッシュ GmbH の自動車顧客向けに簡単なハーネスを製造して以来、このハーネス アセンブリへのアプローチは大きな成果を上げてきました。 ハルトクイスト氏によると、CELは当時ボッシュのさまざまな自動車部品を販売し、フロントガラスワイパーシステムを組み立てていたという。 同社は、ジム・ガベルマンと息子のアンディが1991年に金属ビジネスとして設立してから約5年後にコンポーネントの販売を開始し、中西部の企業に独自の看板を作成するためにカスタムの金属リール、ブランク、チューブ照明を供給しました。

現在、金属事業は消滅し、部品の販売、特殊設計サービス、配電モジュールの製造と販売が CEL の主な収入源となっています。 しかし、この事実は、農業機器、電気自動車、スノーモービルなどのさまざまな業界のメーカー向けに、高品質でニッチなハーネスを製造する有名な組立業者としての同社の評判を損なうものではありません。

Hultquist の言葉を聞いて、CEL のハーネス製造部門は、ビジネス パートナーである Bosch からの要求に単純に「はい」ということから始まりました。 どうやらこの自動車部品メーカーは、一部の顧客向けにシンプルなハーネスを小ロットでコスト効率良く製造するには大きすぎるため、CEL にその作業を処理できるかどうか問い合わせてきたようです。

「私たちが組み立てた最初のハーネスは長さわずか約 1 フィートで、自動車の燃料噴射システムに使用されました」とハルトクイスト氏は言います。 「それぞれのハーネスには 2 本のワイヤーしかありませんでした。しかし、透明性を保ちながら、ボッシュのこの要求を喜んで支援し、ボッシュが抱えていた問題を解決することができました。」

CEL のハーネス作業に感銘を受けたボッシュは、定期的にさらに多くの作業を送り込むようになりました。 過去 25 年間にわたり、ワイヤーハーネスの構築と電気コネクタの販売の両方において、その関係は強化され続けてきました。 その結果、CEL は現在、北米の Tier 1 および Tier 2 自動車サプライヤーに対するボッシュの唯一のコネクタ販売代理店となっています。

ハーネス部門が一貫して成長する中、CEL は他のサプライヤーと接触して、販売およびハーネス製造のパートナーシップを築くことを決定しました。 時間が経つにつれ、これらは TE Con​​nectivity (エンジニアリング電気部品)、Amphenol Sine (高耐久相互接続システム)、Hongfa (信号、電源、およびラッチング リレー)、VTE Inc. (端子絶縁体およびバス バー)、EGIS などの企業と結実しました。 Mobile Electric (電力およびバッテリー保護テクノロジー)。

「これらすべての関係により、私たちは定期的に多くのハーネス組み立て作業を行うことになります」とハルトクイスト氏は言います。 「これらのプロジェクトは、風変わりなハーネスや標準外のハーネスを対象としており、その量は通常 50 個から数千個未満です。しかし、同様に重要なのは、ハーネスが幅広い業界で使用されており、これにより当社の市場範囲がさらに拡大されることです。」

ハルトクイスト氏によると、CELは過去10年ほどにわたり、約20の異なる業界で自社のハーネスが使用されているのを追跡してきたという。 最も人気のあるのは、農業機器、自動車、電気自動車、スノーモービル、全地形対応車 (ATV) およびユーティリティ トラック車両 (UTV) です。 その他には、建設機械、バス、エンジン、消防車、緊急車両、船舶、芝生および園芸設備が含まれます。

「ハーネスメーカーはすべての大手メーカーが同じ扱いを受けていると思われがちですが、実はそうではありません」とハルトクイスト氏は言う。 「たとえば、ジョンディア社を例に挙げます。同社はどの自動車メーカーと同様に高品質のハーネスを必要としています。しかし、自動車用のハーネスとはわずかに異なるハーネスが必要であり、その年間生産台数は、大型車両 OEM の数百万台に比べて 5,000 台になる可能性があります。ショップは限られた数量のユニークなハーネスを生産することに興味がありませんが、私たちは常にそう思っています。」

ハーネス市場に参入して間もなく、CEL は農業機器やその他のメーカーから、振動や過酷な気象条件にさらに耐えられるハーネスを製造するよう頻繁に依頼されました。 たとえば、Polaris は、スノーモービル、ATV、UTV の性能を向上させるためにこのリクエストを行いました。

「振動や悪天候がハーネスに及ぼす影響は、メーカーにとって大きな問題であることがすぐにわかりました」とハルトクイスト氏は説明します。 「ハーネスのほとんどは、自動車で使用されているものと同様のコネクタを備えており、従来、ハーネス メーカーは各ワイヤをコネクタに差し込むだけでした。また、伝統的に、スノーモービルや機器の所有者は、ハーネスに問題がある場合に単にハーネスを交換することに慣れていました。問題は、燃料インジェクターなどの付属コンポーネントに関連していました。私たちの設計チームは、この短時間使用して廃棄するアプローチに代わるより良い代替案を探していました。」

Hultquist 氏によると、CEL のエンジニアはボッシュのエンジニアと緊密に連携して、ワイヤとコネクタのインターフェースの安定性と耐久性を向上させる接着剤の使用を調査しました。 エンジニアは、非公開の接着剤サプライヤーと協力して、界面で使用する独自の 2 成分配合物を開発することもできました。

「この目的に適した接着剤をテストして検証するのに約 1 年の作業がかかりました」とハルトクイスト氏は言います。 「現在、多くの顧客が、当社が自社向けに製造するハーネスにこの単純なプロセスを指定しています。0.5 グラムの接着剤のドットがコネクタの開口部に自動的に塗布されると、接合部の奥深くに定着します。作業員は、カチッと音がするまで手動でワイヤを内部に押し込みます」熱や紫外線を必要とせず、硬化にはわずか数秒しかかかりません。」

CEL では、カスタム ハーネスに加えて、診断用ハーネス、ジャンパー ハーネス、ピグテール ハーネス、プラグ アンド プレイ ハーネス、特殊ハーネス、終端処理されたワイヤ リードも定期的に製造しています。 ジャンパー ハーネスは、ある車両の電子制御ユニット (ECU) 配線を別の車両の配線に変換します。

ピグテール ハーネスは、一方の端に個別の剥き線 (ピグテール) があり、もう一方の端にターゲット ECU と互換性のあるコネクタが付いています。 CEL 製のものは通常、ボッシュの自動車サービス部品用の小さなリード線として機能します。

CEL プラグ アンド プレイ ハーネスは、同社の BRIC (通気性と堅牢な相互接続センター) 配電モジュールなど、多くのアプリケーションで使用できます。 各モジュールは、カチッとはまるカバーとベースで構成されており、耐衝撃性の高いポリフェニレン エーテルとポリアミド プラスチックで作られています。 CEL は、BRIC (スタンダード、フュージョン、ミニ) モジュールの 3 シリーズすべてをエルムハースト施設で組み立てています。

「当社は 2016 年以来モジュールを製造して販売しているだけですが、現在ではモジュールが当社の販売収入の最も高い割合を占めており、全体の約 3 分の 1 を占めています」と Hultquist 氏は説明します。 「現在、1 つまたは複数のモジュールを使用している顧客が数百社あります。そのほとんどは、BRIC のみを購入して独自のハーネスを構築しているものの、ほとんどはモジュールを当社のハーネスと一緒に購入しています。」

各カバーは組立フロアの 1 つのステーションでカスタム レーザー マーキングされています。 作業員はソフトウェアを使用して特別に配置された単語やグラフィックを呼び出し、テレシスの EVCDS マシンを起動してレーザーを使用してカバーにマーキングを適用します。

別のステーションでは、別の作業者が Dukane iQ Servo 超音波溶接機を使用して 2 つ以上のコンポーネントを接合し、モジュール ベースを形成しています。 このプロセスには 20 秒もかかりません。その後、作業員がベースの漏れテストを実行します。

BRIC モジュールで使用される CEL ハーネスについては、12 ～ 48 本の中太ワイヤが含まれており、一方の端には小さなフェルールが終端され、もう一方の端には銅導体が Stapla Ultrasonics Corp. の機械によって超音波溶接されています。 終端処理と溶接プロセスは別のステーションで行われます。

次に、ハーネスは 3 番目のステーションに運ばれ、そこで作業員が手動油圧プレスを使用して、溶接された銅部分に 1 穴ラグ圧縮コネクタを圧着します。 また、配送中にワイヤーをまとめておくために、ワイヤーの中心に小さな黒いバンドを掛けます。 OEM はハーネスを受け取った後、フェルールをモジュール ベースの端子キャビティに差し込み、コネクタをバス バーまたはその他の電気要素にボルトで固定することによってハーネスを取り付けます。

「コンポーネントの構成が可能であり、コンポーネントが最大 300 アンペアの連続電気負荷をサポートしているため、当社の顧客はこのモジュールを気に入っています」と Hultquist 氏は述べています。 「さらに、カバーは片手でリリースできるためコンポーネントに簡単にアクセスでき、すべてのモジュールはスペースが限られている用途にも十分コンパクトです。」

このモジュールは、TE Con​​nectivity の MCP 2.8 レセプタクルを使用しており、端子ごとに最大 40 連続アンペアを提供し、挿入されたワイヤをしっかりと保持します。 IP67 定格の圧縮シールがカバーを囲み、最も過酷な条件でも水、塵、破片の侵入を防ぎます。

もう一つの重要な特徴は、疎水性ベントです。 Hultquist 氏によると、通気口はコンポーネントから発生する熱を濾過し、湿気やゴミを含まない冷気を取り込むことで、密閉されたチャンバー内の圧力を軽減します。

CEL は 1991 年に初めて開業したとき、イリノイ州エルムハーストの雑居ビル内で 3,500 平方フィートのユニットを運営していました。 同社は 1996 年までにそのスペースから成長し、町の 2 番目の拠点 (9,000 平方フィート、組立専用の 1,000 フィートの施設) に移転しました。 2000 年までに、CEL は生産ニーズを満たすために建物と組立エリアのサイズを 2 倍に拡大しました。 同社は 2005 年に、組立と生産用の 3,500 平方フィートを含む 26,000 平方フィートの敷地を有する現在の拠点に移転しました。

ここでは 56 名が働いており、半数が管理と事務作業、残りの半数が組立と生産に従事しています。 組立業者は、午前 7 時から午後 3 時まで、または午後 1 時から午後 9 時までの 2 つのシフトで勤務します。

Hultquist によると、CEL はウィスコンシン州ニューベルリンに本拠を置く IEWC から供給される 22 ～ 10 AWG ワイヤを使用して、年間 500,000 近くのハーネスを製造しています。 ハーネスの長さは数インチから 15 フィートまであり、1 ～ 15 個のコネクタが含まれています。

過去 5 年間、CEL はラテンアメリカ市場をカバーするためにメキシコのチワワに小規模な販売および配送センターも運営してきました。 常勤スタッフは13名。

「当社のハーネス生産量は過去 10 年間で大幅に増加しており、少なくとも年間 10% ずつ増加しています」とハルトクイスト氏は認めます。 「現在、50社以上の企業が当社のハーネスを購入しており、間違いなく最大の顧客は農機具メーカーです。」

エルムハーストの施設では、Komax 製の自動 Alpha 455 機械によって、大量のワイヤが測定、切断、剥離、圧着されます。 シーリングモジュールが機械に取り付けられており、必要に応じてワイヤをシールするために使用されます。

ここの CEL アセンブラは、他の 2 台の Komax マシンも使用しています。 Komax BT 752 は、剥離、シールの装着、圧着を実行します。 また、Komax 332 ユニットを使用すると、作業者は加工されたワイヤの引き抜き力を測定できます。

ワイヤ加工を最適化するために、2 台の追加の機械が利用可能です。 1 つは、TE Con​​nectivity 製の半自動 AMP シリーズ ストリッパー クリンパです。 作業者がワイヤをワイヤ ストップに配置すると、機械は 1 サイクルで自動的にワイヤの皮むきと圧着を行います。 ワイヤーのホットスタンプマーキングには、Kingsley Modprint マシンも利用されます。

「通常、12 月は当社にとって 1 年の中で最も仕事が少なく、従業員は最大 3 週間の休暇を取ります」とハルトクイスト氏は言います。 「しかし、この12月は生産上の必要性があり、休暇を取ることができませんでした。」

コストを制限し、アセンブリの品質を向上させるために、テストは生産のあらゆる段階で実行されます。 最終検査は専門の作業員が行います。

すべてのテスト治具はエンジニアリング スタッフによって社内で構築されます。 CEL はまた、Dynalab および Cirrus の試験装置を使用して、各ワイヤが終端処理され、適切なコネクタに接続されていることを確認します。

組立トレーニングは、20 年の経験を持つ生産マネージャーと上級組立担当者によって社内で行われます。 すべての組み立て担当者は、機器を使用してコネクタに接着剤を適切に塗布し、嵌合ワイヤを手動で挿入するなど、単純な作業と高度な作業の両方について総合トレーニングを受けています。

どちらの CEL 施設も「内部的にペーパーレス」であり、すべてのビジネス データがクラウドベースのプログラムに保存されているため、実践的なトレーニングには、すべての組み立てプロセスの作業指示が含まれるタブレットが付属しています。 発送担当者と受け取り担当者もタブレットを使用して、完成したアセンブリを発送するために必要なドキュメントにアクセスします。

「私たちは毎月、四半期、年間の売上目標を設定しており、前月、四半期、年間の合計がそれを超えるためのベンチマークとして機能します」とハルトクイスト氏は説明します。 「これらの目標を達成するために私たちが見つけた最良の方法は、継続的なコミュニケーションに基づいた世界クラスの顧客サービスです。私たちのポリシーは、注文に関して顧客を決して知られないようにすることです。これは、顧客と連絡を取らずに 24 時間以上経過することがないことを意味します」電話、オンラインチャット、電子メール、テキストメッセージなど、何らかの方法で注文ステータスを確認してください。」

ペーパーレス化は、CEL の継続的改善 (CI) プログラムの一部にすぎません。 もう 1 つの側面には、Oracle NetSuite エンタープライズ リソース プランニング システムを使用して、すべての製品販売を完全に追跡し、提出から完了まで注文を利用することが含まれます。

「CI は目に見える形で当社のビジネスをますます改善します」とハルトクイスト氏は言います。 「生産施設の需要を予測する人工知能 (AI) モデルと、将来起こり得る労働力不足を特定できる労働力不足予測モデルを使用することで、市場投入までの時間を短縮することができました。」

同様に重要なことは、CEL はすべての機器の予防保守プログラムを Oracle NetSuite に統合しました。 このアプローチにより、機械の稼働時間が最適化され、顧客の納期と品質要件をより適切に満たすことができます。

ハルトクイスト氏によると、過去数年間の同社の品質基準は、不良部品の数が100万個あたり100個未満であるというものだった。 2021 年の比率は 4.9 でした。 その主な理由は、すべての不適合品目は直ちにタグ付けされ、隔離されることだと彼は言います。

「当社は働きがいのある企業として認定されており、2001 年以来 BSI ISO 9001 認定を受けています」とハルトクイスト氏は指摘します。 「どちらの成果も当社にとって大きな意味を持ちます。前者は当社の従業員満足度と定着率の高さによるものです。後者の基準を満たしているということは、当社の管理システムが顧客と規制の要件を満たす製品とサービスを一貫して提供していることを示しています。」

もう 1 つの重要な認証は、環境管理システムの国際規格である ISO 14001 です。 CEL は倉庫内ですべて LED 照明を使用し、部品やプロセスから鉛を除去しています。 また、可能な限りパレットと顧客が返却可能な梱包材を再利用します。

サプライチェーン側では、主要なデータをより適切に管理し、透明性を高めるために、数名の CEL マネージャーがアセント コンプライアンス トレーニングを完了しています。 同社には移動式の発送および受け取りステーションもあり、担当者がより迅速に原材料を入手し、最終製品を顧客に発送できるようになります。

「当社は ISO 手順に従い、当社の品質基準を満たすかそれを上回る、承認された材料およびコンポーネントのベンダーのみを使用します」とハルトクイスト氏は説明します。 「こうした緊密な関係を通じて、当社は複数の顧客向けに重要なコンポーネントを大量に購入することでコストを削減しています。さらに無駄を削減し、コストを節約するために、当社のエンジニアはすべての組み立てプロセスを常に見直しています。」

過去 20 か月間、多くの製造業者が新型コロナウイルス感染症のパンデミックによって壊滅状態に陥りました。 しかし、CEL は会社のコスト削減と継続的な作業指示のおかげで、すべての生産要員を維持することができました。

「州のロックダウン中、私たちは最前線で働く労働者の賃金を引き上げ、生産労働者に危険手当を支払った」とハルトクイスト氏は言う。 「また、すべての従業員に PPE、スクリーニング手順、社会的距離の確保、週 2 回の徹底した清掃を提供することで、新型コロナウイルス感染症の安全性ハンドブックを導入しました。」

昨年 CEL が 30 周年を迎えたとき、同社は 2 つの目標を念頭に置いて、優れた財務状況で創立を達成しました。 1つは、北中米以外への売上を大幅に拡大することです。 もう 1 つは、BRIC モジュールと関連ハーネスの生産を大幅に増やすために、2022 年 3 月末までに製造床面積を 7,000 平方フィートに倍増することです。

「さまざまな業界の OEM は、当社のことを『柔軟性がありながらも非常にプロフェッショナルである』とよく評しています」とハルトクイスト氏は述べています。 「私たちは同意します。なぜなら、当社のすべてのプロセス、認証、テクノロジーにより、高水準での作業が可能になり、高品質のアセンブリを提供できるからです。主任にとって大きすぎる仕事はありませんが、より重要なのは、小さすぎる仕事もないことです。」

Jim は ASSEMBLY の上級編集者で、30 年以上の編集経験があります。 ASSEMBLY に入社する前、Camillo は PM Engineer、Association for Facilities Engineering Journal、および Milling Journal の編集者を務めていました。 ジムはデポール大学で英語の学位を取得しています。