ワイヤーハーネス組立の導入事例

Nov 20, 2023

企業はいくつかの方法で成功を測定します。 最も重要な測定値の 1 つは、リピート顧客の数です。 ワイヤー ハーネス ショップにとって、リピート顧客を獲得する最善の方法は、高品質で経済的で、それぞれの用途の課題を満たすように特別に設計されたハーネスを継続的に供給することです。

ショップマネージャーは、製品を正確に組み立ててテストするために最新のワイヤー加工装置を使用する必要性も理解しています。 以下のケーススタディでは、ハーネスメーカーがサプライヤーの支援を得て、エレクトロニクス、航空宇宙、データストレージなどの多様な業界で OEM 顧客のハーネスのニーズに応えるさまざまな方法を紹介します。

今日の自動切断およびストリッピング (CAS) 機械は、これまでよりも安定してコスト効率よくワイヤを加工します。 主な機能には、さまざまなサイズのワイヤを素早く切断してきれいに剥がすブレードとレーザー、マーキング システムと簡単に統合できるオペレータ インターフェイス、ソフトウェアと処理プログラムを定期的に更新する無線通信が含まれます。

これらの先進的なマシンを活用しているメーカーの 1 つが、テキサス州プラノにある Northcomm Technologies Group です。 2014 年にニューヨーク市の小さなアパートで設立された Northcomm の主な事業は、無線通信を可能にする陸上移動無線機器の製造です。 同社は急速に成長し、警察や消防署向けの中継局など、トップクラスの無線通信製品を全国的に提供するプロバイダーになりました。 現在、同社の顧客ベースには、連邦政府、モトローラ、多くの州および地方自治体の支店が含まれています。

数年前、同社のワイヤ加工部門は、多導体低電圧ハーネス用のワイヤを加工するために、手動のワイヤ切断およびストリッピング ツールを Schleuniger Inc. の UniStrip 2300、UniCrimp 200、CoaxStrip 5500、および EcoStrip 9380 機械に置き換えました。 ノースコムの製品開発シニアディレクターであるマーク・ダノン氏は、この変更は業務効率を高め、エラーを減らすために行われたと述べています。 この部門では、ハーネス用の低電圧相互接続も製造しています。

「私たちは、専用のハンドツールを使用して手作業で切断、剥離、終端処理する単一のワイヤーハーネス設計からビジネスを開始しました」とダノン氏は説明します。 「このプロセスは遅く、退屈で、製品の無駄につながりました。手動工具を使用する人は間違いを犯しますが、シュロニガーの装置には間違いがありません。」

ダノンは特に EcoStrip 9380 を気に入っています。これにより、作業者はワイヤを再現性よく正確に加工できるからです。 さらに、マシンの S.On ユーザー インターフェイスは、各ジョブのワイヤ タイプとすべての処理パラメータを保存します。

Northcomm は、9380 で 5 種類のケーブルを処理します。1 つは、モトローラとニューヨーク市警のディスパッチ マイクとニューヨーク市警のマイク プリアンプの内部で使用される 24 ～ 22 AWG のより線と錫メッキ銅線です。 もう 1 つは、Northcomm のプロフェッショナル グレードのマイク ブーム アーム用の 3 導体 (編組シールド) ケーブルです。

同社は 9380 を使用して、無線通信相互接続製品用の 10 芯銅撚線ケーブルを処理しています。 また、同軸ケーブル (RG142U や RG178 など) を CoaxStrip 5500 に供給する前に、EcoStrip を使用して測定および切断します。さらに、9380 は、Northcomm の IP-224 アセンブリ用のケーブルを製造するために 200 および 5500 マシンとともに使用されます。 、公安無線デバイス用のインターネット プロトコル ベースのゲートウェイ。

ダノンによれば、同軸ケーブルを正確かつ迅速に測定できることで、無駄が減り大幅なコスト削減が可能になるという。

全体として、自動機械により同社のワイヤ製造時間は 77% 削減され、ワイヤ廃棄物は約 10% 削減されました。 自動化する前、ノースコ​​ムは品質管理段階でハーネス 15 個に 1 個を廃棄していました。 現在、100 個のアセンブリのうち 0.7 個のみに欠陥があり、それらはアセンブラのエラーまたは誤った処理に起因することがわかります。

UniCrimp 200 ベンチトップ ユニットは、最大 33 キロニュートンの圧着力でオープンまたはクローズ バレル端子を圧着するように設計されています。 最大 10 AWG のワイヤを処理し、サイドフィード端子とリアフィード端子を圧着するためのほとんどの標準ミニスタイル アプリケーター (機械式または空圧式) を受け入れます。

Northcomm の従業員は、半自動 CoaxStrip 5500 マシンを気に入っています。これは、単一ステージと複数ステージの両方のストリップを実行するようにプログラムできるためです。 同軸ケーブルや多導体など、最大外径 15 ミリメートル、最大被覆長 85 ミリメートルの幅広いワイヤとケーブルを処理します。 このユニットのブレードは、薄くて丈夫な断熱材や、わずかに真円から外れている断熱材をきれいに切断できるように設計されています。

プログラム可能な UniStrip 2300 マシンは、32 ～ 8 AWG のサイズのワイヤを剥がしますが、さまざまなサイズのワイヤを処理するために機械的な調整は必要ありません。 直径 0.22 インチまでのジャケット付きケーブルにも対応します。 自動トリガーセンサーまたはオプションのフットペダルにより、0.35 秒程度の短い剥離サイクルが開始されます。

ジェット戦闘機は、視覚的にも技術的にも印象的です。 外側は滑らかで空気力学に基づいたデザインが特徴で、内側には豪華なパイロット シートと押しボタン コントロールの列が備えられています。 しかし、飛行機の両方の部分で視界から隠されているのは、飛行機の心臓部です。無数のワイヤー ハーネスによって、飛行機はナビゲーション、滑走路上でのタキシング、無線操作、照明の操作など、主要な電気的機能をすべて実行できるようになります。そして着陸装置。

ほとんどのジェット戦闘機メーカーはハーネスを社内で組み立てています。 そうした企業の 1 つは、従業員の人間工学と生産性を向上させるために、2011 年にハーネス施設をアップグレードしました。

作業員は木製の A フレームに合板を使用して、150 個の終端点を備えた長さ 32 フィートの複雑なワイヤー ハーネスを組み立てていました。 これにより、同社はケーブル長の公差 (32 フィートで±0.125 インチ) を満たすことができなくなっただけでなく、技術者のストレス、緊張、疲労も引き起こしました。 作業面を上げ下げしたり傾けたりする機能がなければ、作業員は組み立て中にハーネスの一部にアクセスするために最大 6 フィートも手を伸ばさなければなりませんでした。

メーカーは、人間工学に基づいたモジュール式ワークベンチを専門とするサプライヤーである Proline とこの状況について話し合うことにしました。 プロラインは、人間工学的に優れ、最適に機能し、ジェット機メーカーの仕様をすべて満たす 32 台のカスタム モデル WHJ9648-80-EX 電線ハーネス ワークベンチを同社に提供しました。

各ベンチの寸法は奥行き 4 フィート、幅 8 フィートで、高さは 16 インチ調整でき、傾斜範囲は 80 度です。 ベンチのうち 4 台は、長さ 32 フィートのハーネスを扱うために端から端まで連結されており、その結果、メーカーが施設全体のワークステーションで使用する 8 台の連結されたワークベンチが得られます。

それぞれのモーターを同期させることで、連結された 4 つのベンチが同時に傾いたり、上下に移動したりします。 リンクされた各ワークベンチ内で、1 つのベンチはマスターとして機能し、他のベンチはスレーブとして機能すると、Proline の上級副社長であるボブ・シモンズ氏は説明します。 マスターベンチには、ロックアウト キーで操作されるリレー スイッチがあります。 人的ミスにより 2 つのベンチがマスターとして指定された場合、システム全体が停止します。

スムーズな垂直方向の動きと傾斜により、作業者は目の高さ以下のハーネス部分に簡単に手が届きます。 さらに、各ワークベンチには、組み立てを支援するために特別に設計されたアクセサリが装備されています。

作業面上に戦略的に配置されたツール トロリーには、組立業者のハンド ツールの重量の大部分が軽減され、疲労が大幅に軽減されるスプリング式ツール バランサーが備えられています。 空圧ツールのクイックディスコネクトも作業面の上に配置されており、オーバーヘッドフレームを超えて伸びたり、オペレーターの作業を妨げたりすることはありません。

その他のアクセサリには、オーバーヘッド照明と電源が含まれます。 照明により目の疲れを軽減し、電動工具用の電源により電気コードが作業の妨げになることを防ぎます。

シモンズ氏によると、数年前にワークベンチを設置して以来、メーカーはいくつかの新しい付属品を追加したという。 同社は現在、より多くの Proline ワークベンチを導入して事業を拡大中です。

シモンズ氏は、さまざまな航空機メーカーの作業員も複雑なハーネスを組み立てるためにカスタムの WHJ9648-80-EX ワークベンチを使用していると指摘しています。 その他の顧客にはバスやバケット トラックのメーカーも含まれますが、どのハーネス ショップでもベンチの多くの機能の恩恵を受けることができます。

M-346の販売は近年好調です。 2014 年までに、同社は月に 4 機の航空機を納入する必要がありました。 Leonardo のマネージャーは、既存の配線アナライザー テスト システム (DIT-MCO International Corp. のモデル 2503) を使用すると、生産のボトルネックが発生することに気づきました。

このシステムは、M-346 のプロトタイプのテストに成功するために使用されていました。 しかし、新しい飛行機には多数のテストポイントがあるため、2503 の接続とテストのプロセスは非常に手間がかかることが判明しました。

「オペレーターは航空機に十分に集中できませんでした」とレオナルド社のシステムエンジニア、ジョルジオ・カグニンは言う。 「実際の配線障害は、テストシステムの障害によって隠蔽されている可能性があります。危険な状況でした。」

Cagnin と彼のチームは、アダプタ ケーブルがはるかに短く、接続時間が大幅に短縮されるポータブル テスト システムを望んでいました。 彼らは、このようなシステムにより、アダプタ ケーブルの断線や曲がったピンの可能性が本質的になくなると信じていました。 これにより、テストの信頼性が向上し、トラブルシューティングの時間が短縮されます。

「このようなプロジェクトでは、アダプター ケーブルが単一の出費の中で最も大きく、テスター本体よりも高額になることがよくあります」と DIT-MCO のヨーロッパ マネージャー、Craig Edgar 氏は述べています。 「テストは高電圧で実行されるため、テフロンコーティングされたケーブルが使用されていますが、これは非常に高価です。」

また、このシステムは、航空機の近くに簡単に移動できるようにポータブルである必要もありました。 同様に重要なことは、セットアップ、テスト時間、システムの接続と操作に必要な人員を削減する必要があるということです。

いくつかの調査の後、Leonardo は新しいシステムのベースユニットとして DIT-MCO モデル 2650 アナライザーを選択しました。 アナライザのスイッチング モジュールは、デイジー チェーン方式で 1 ​​本のケーブルを介して電力と制御信号を受信するため、必要な場所に配置できます。

Cagnin と彼のチームは、2650 に 2 つのオプションを追加することを決定し、DIT-MCO にいくつかの新機能の作成を依頼しました。 Fault Locator オプションは、検出された障害を回路の特定の部分に分離する診断ツールであり、それによってトラブルシューティングの時間を短縮します。

ランダム フックアップにより、アダプタ ケーブルをアナライザ モジュールのコネクタに接続できます。 各テスター側コネクタに組み込まれたチップは、テスト コントローラーへのアダプターを識別し、テスト プログラムを自動的に呼び出して設定します。

接続オプションを使用すると、アダプタをテスターに​​接続するときに印刷された手順を参照する必要がなくなり、テスターの時間を節約できます。 次に、技術者はタブレットを使用してアダプター タグのバーコードをスキャンするだけで、アナライザーのケーブル管理システム (CMS) ソフトウェア ユーティリティがアダプターを航空機のどこに差し込むかを正確に示します。

タブレットはワイヤレス ネットワーク経由でコントローラと接続するため、技術者はケーブルを接続したり、障害のトラブルシューティングを行ったりするときにタブレットを持ち運ぶことができます。 DIT-MCO が Leonardo 用に特別に作成した CMS は、すべてのアダプターとコネクタのマッピングをテスト データベースからインポートし、最大 5 つのイメージを各テスト コネクタに関連付けることができます。 最初の画像は、航空機のテストポートの一般的な位置を示しています。 後続の画像により、オペレータはコネクタを拡大して、近くの機器と比較して見ることができます。

効率を最適化するために、カグニンと彼の同僚は、M-346 ジェットに取り付けられたハーネスをテストするために使用されるコンポーネントと手順を慎重に設計しました。 新しいシステムの開発と導入には、合計で 1 年強かかりました。

アダプター ケーブルは明るい黄色なので、オペレーターは航空機のワイヤー ハーネスと区別できます。 これにより、障害のトラブルシューティング時の混乱が大幅に軽減されました。

アダプターを短く保つために、Leonardo チームは 17 個のスイッチング モジュールを機体近くの戦略的なポイントに配置しました。 また、モジュールをサポートし、オペレーターがすべてのテスト接続ポイントに簡単にアクセスできるようにスタンドと通路も設計しました。

モデル 2650 によるテストは 2014 年 3 月に始まりましたが、初期のソフトウェア ロードにいくつかの問題があったことを Cagnin 氏は認めています。 しかし、DIT-MCO はすぐに問題に対処し、レオナルドが満足するように解決しました。 同氏は、タブレットがトラブルシューティング中の技術者間のコミュニケーションにどのように役立つかについても言及しています。

「古いシステムでは、試験機を操作するオペレーターと航空機に乗っているオペレーターは、何度も大声で叫ばなければなりませんでした」とカグニン氏は言います。 「お互いを理解するのは大変でした。今では飛行機のすぐ近くまでタブレットを持ち運べるようになりました。ずっと簡単になりました。」

モデル 2650 システムが稼働するまでは、最初の M-346 量産航空機のテストには 6 ～ 7 人のオペレーターが 2 交代勤務で 3 ～ 4 週間かかりました。 現在、レオナルドは 3 人のオペレーターのみを必要とし、3 ～ 4 日で航空機の接続、テスト、切断を行うことができます。 テスト時間は 5 分の 1 に短縮され、航空機あたりのテスト工数は 90% 以上削減されました。

Coghlin Companies は、2013 年初めにプロトタイプ部門 (DCI Engineering) とエレクトロニクス製造サービス部門 (Columbia Tech) が、大手世界プロバイダーの 39 か所のモバイル データ センターのクラウド コンピューティング インフラストラクチャの完成を支援するために Fourstar Connections Inc. に連絡を取り、謙虚さを示しました。 Fourstar の専門分野には、新製品の導入、製造のための設計、カスタム ケーブル アセンブリ、および複雑なボックスの構築が含まれます。

データ センターのうち 24 はシステム 1 として指定され、残りの 15 センターはシステム 2 とみなされます。各データ センターには、15 × 40 × 12 フィートのコンテナに設置される、異なる構成の 300 または 400 個のハーネス セットが必要でした。 このコンテナは各センターに併設されており、コンピュータ室として機能し、冷却機能、メモリ容量、配電機能を備えています。

全体として、プロジェクトには 13,200 個のケーブル ハーネスが必要でした。システム 1 では 7,200 (24 x 300)、システム 2 では 6,000 (15 x 400) でした。ハーネスはデータと IO 処理を実行し、電力を分配します。 さまざまな長さがあり、さまざまなタイプのコネクタ、ブレークアウト、パネルの組み立てと配線を必要とする電気機械制御が特徴です。

「プロジェクト全体として、私たちは[新しい]分野に動員されました」とコロンビア工科大学のサプライチェーンおよび在庫管理担当バイスプレジデントのスコット・ジョンソン氏は述べています。 「（私たちは）中堅メーカーでしたが、これは非常に大規模だったので、成功するには供給基盤を動員する必要がありました。私たちは、通常なら行うであろうフォースターへの多くの活動を活用することができました」 「これにより、当社のサプライチェーン運営に大幅な生産能力がもたらされ、今後さまざまなモデルを確立できるようになりました。」

Fourstar は、3 月 1 日から 10 月 15 日までにすべてのハーネスを組み立てました。同社のビジネス モデルと過去の経験により、市場投入までの重要なタイムラインを守ることができたとジョンソン氏は述べています。

実際、Fourstar は、両社の最初の接触から 5 週間以内に System 1 プロトタイプ セットを納品しました。 続いて、23 の追加のシステム 1 セットが 4 か月以内に完成しました。

ジョンソン氏によると、システム 2 のハーネス セットには多くの技術的変更を組み込む必要がありました。 これらのハーネスはシステム 1 のハーネスよりも複雑で、約 200 の新しい構成が含まれていました。 Fourstar は 8 月中旬に製造​​を開始し、10 月中旬に完成しました。

Fourstar がプロジェクトの初期段階でエンジニアリング上の課題を解決できるよう、コグリン氏は DCI エンジニアをマサチューセッツ州ハドソンの Fourstar の施設で働くよう割り当てました。 その担当者は技術的な質問にリアルタイムで対応してくれました。

一方、フォースターは社員の一部をCTの施設で働くよう派遣し、可能な限りの支援を行った。 両社は毎日連絡を取り合い、プロジェクト期間中は従業員が週7日勤務することもありました。

同様に重要なことは、Fourstar が別のカスタム ケーブル メーカーである Tornik LLC に連絡を取り、スケジュールを守るためにその専門知識と製造施設の使用の両方を求めたことです。 このパートナーシップにより、Fourstar は、製造可能性に関する推奨事項に必要なエンジニアリングと設計を提供するとともに、コネチカット州ハートフォードとメキシコのティファナにある製造施設を提供することで、ハーネスが予定コスト以下で組み立てられ、予定通りに納品されることを保証しました。

Johnson 氏は、ハーネスの導入以来、どのデータセンターでも品質上の問題は 1 つも発生しておらず、顧客からは非常に肯定的なフィードバックが寄せられていると指摘しました。 その結果、コロンビア工科大学は数年前、数百の分野の中から顧客の大統領品質賞の候補者上位 10 社の 1 社となりました。

「（当社には）このビルドの一部を処理するためのいくつかのコアコンピテンシーがあり、そのコアコンピテンシーとリソースを求めて Fourstar を探しました」と、Columbia Tech 社の COO、Jim Coghlin 氏は結論づけています。 「[これにより] 顧客の強みが補完され、部分の合計よりも全体が大きくなりました。[私たちは] すべての納期とコスト目標を達成し、顧客の期待を上回りました。」

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。