Harness Shop Masters Montajes de cables difíciles

Nov 14, 2023

La afirmación es una gran cosa para la persona u organización que se afirma. Pero, puede ser igualmente beneficioso para el afirmador, en la situación correcta.

El fabricante de arneses de cables Chief Enterprises LLC (CEL) dará fe de este hecho. Durante los últimos 20 años o más, la empresa con sede en Elmhurst, IL, ha tenido éxito al decir continuamente que sí a los fabricantes que necesitan arneses poco comunes que otros talleres no pueden o no quieren fabricar.

"Nos limitamos a fabricar arneses extraños, es decir, aquellos que normalmente no se fabrican en un taller típico de arneses de cables", explica Kevin Hultquist, director de operaciones y vicepresidente de ingeniería y tecnología de CEL. "Muchos involucran el uso de procesos no estándar, como el uso de pegamento en los conectores, y son simples, contienen solo dos o cuatro cables y una pequeña cantidad de circuitos o conectores. Otros pueden ser complejos en términos de ingeniería de procesos, materiales especiales o características de clasificación. , como un recubrimiento específico o un cable codificado por colores".

Este enfoque del ensamblaje de arneses ha dado buenos resultados para CEL desde 1999, cuando fabricó algunos arneses simples para clientes automotrices de Robert Bosch GmbH como un favor a la empresa. CEL distribuía varios componentes automotrices de Bosch y ensamblaba sistemas de limpiaparabrisas para ellos en ese momento, según Hultquist. La empresa comenzó a distribuir los componentes unos cinco años después de su fundación en 1991 por Jim Gabelman y su hijo Andy como una empresa metalúrgica que suministraba bobinas metálicas personalizadas, espacios en blanco e iluminación de tubos a empresas del Medio Oeste para fabricar sus propios letreros.

Hoy, el negocio de los metales ha desaparecido y la distribución de piezas, los servicios de diseño especializado y la fabricación y venta de módulos de distribución de energía son las principales fuentes de ingresos de CEL. Este hecho, sin embargo, de ninguna manera disminuye la reputación de la compañía como un conocido ensamblador de arneses de nicho de alta calidad para fabricantes en industrias tan diversas como equipos agrícolas, vehículos eléctricos y motos de nieve.

Para escuchar a Hultquist, la división de fabricación de arneses de CEL comenzó con un simple sí a una solicitud del socio comercial Bosch. Parece que el fabricante de repuestos para automóviles era simplemente demasiado grande para fabricar pequeños lotes de arneses simples de manera rentable para algunos clientes, y le pidió a CEL que se hiciera cargo del trabajo.

"Los primeros arneses que ensamblamos tenían solo alrededor de 1 pie de largo y se usaban para sistemas de inyección de combustible para automóviles", dice Hultquist. "Cada arnés tenía solo dos cables. Pero nos complace ayudar a Bosch con esta solicitud y resolver un problema que tenían, sin dejar de ser transparentes".

Impresionado con el trabajo de arneses de CEL, Bosch comenzó a enviarles más trabajo de manera regular. La relación se ha seguido fortaleciendo durante los últimos 25 años, tanto en la construcción de mazos de cables como en la distribución de conectores eléctricos. Como resultado, CEL es ahora el único distribuidor de conectores de Bosch para proveedores automotrices de nivel 1 y nivel 2 en América del Norte.

Con su división de arneses en constante crecimiento, CEL decidió acercarse a otros proveedores para formar asociaciones de distribución y fabricación de arneses. Con el tiempo, esto llegó a buen término con empresas como TE Connectivity (componentes eléctricos de ingeniería), Amphenol Sine (sistemas de interconexión de servicio pesado), Hongfa (señal, alimentación y relés de enclavamiento), VTE Inc. (aisladores de terminales y barras colectoras) y EGIS. Mobile Electric (energía eléctrica y tecnología de protección de baterías).

"Todas estas relaciones nos aportan mucho trabajo de ensamblaje de arneses de manera regular", señala Hultquist. "Los proyectos son para arneses poco convencionales o no estándar, generalmente en un volumen de 50 a menos de unos pocos miles. Pero, lo que es igual de importante, los arneses se utilizan en una amplia gama de industrias, lo que amplía aún más nuestro alcance de mercado".

Hultquist dice que CEL ha rastreado el uso de sus arneses en casi 20 industrias diferentes durante la última década más o menos. Los más populares son los equipos agrícolas, automóviles, vehículos eléctricos, motos de nieve y vehículos todo terreno (ATV) y utilitarios (UTV). Otros incluyen equipos de construcción, autobuses, motores, vehículos contra incendios y de emergencia, embarcaciones marinas y equipos de jardinería.

"La gente a menudo asume que todos los grandes fabricantes reciben el mismo trato por parte de los fabricantes de arneses, pero este no es el caso", dice Hultquist. "Tome John Deere, por ejemplo. Necesita arneses de alta calidad tanto como cualquier fabricante de automóviles. Sin embargo, requiere un arnés ligeramente diferente al del automóvil y su producción anual puede ser de 5000 unidades en comparación con los millones de un OEM de vehículos grandes. Muchos las tiendas no están interesadas en producir una cantidad limitada de arneses únicos, pero nosotros siempre lo estamos".

No mucho después de ingresar al mercado de arneses, los equipos agrícolas y otros fabricantes solicitaban con frecuencia a CEL que fabricara arneses que resistieran mejor las vibraciones y las duras condiciones climáticas. Por ejemplo, Polaris hizo esta solicitud para mejorar el rendimiento de sus motos de nieve, vehículos todo terreno y UTV.

"Aprendimos rápidamente que los efectos de la vibración y las inclemencias del tiempo en los arneses son un gran problema para los fabricantes", explica Hultquist. "La mayoría de sus arneses cuentan con conectores similares a los que se usan en los automóviles, y tradicionalmente, los fabricantes de arneses simplemente han encajado cada cable en el conector. Sin embargo, también tradicionalmente, los propietarios de motos de nieve y equipos se acostumbraron a simplemente reemplazar el arnés cuando había alguna problema relacionado con el componente adjunto, como un inyector de combustible. Nuestro equipo de diseño buscó una mejor alternativa a este enfoque corto de usar y tirar".

Según Hultquist, los ingenieros de CEL trabajaron en estrecha colaboración con los de Bosch para investigar el uso de un adhesivo para mejorar la estabilidad y la resistencia de la interfaz del conector del cable. Los ingenieros también pudieron colaborar con un proveedor de adhesivo no revelado para desarrollar una formulación patentada de dos componentes para usar en la interfaz.

"Tomó alrededor de un año de trabajo probar y validar el adhesivo adecuado para este propósito", dice Hultquist. "Ahora, muchos clientes especifican este proceso simple en los arneses que construimos para ellos. Después de dispensar automáticamente una gota de adhesivo de 0,5 gramos en la abertura del conector, se asienta profundamente en la junta. El trabajador presiona manualmente el cable hacia adentro hasta que hace clic en su lugar El curado toma solo unos segundos sin necesidad de calor o luz ultravioleta ".

Junto con los arneses personalizados, CEL fabrica regularmente arneses de diagnóstico, puente, pigtail, plug-and-play y especiales, junto con cables terminados. Los arneses de puente convierten el cableado de la unidad de control electrónico (ECU) en un automóvil al de otro automóvil.

Un arnés de cable flexible presenta cables pelados individuales (cables flexibles) en un extremo y un conector compatible con la ECU de destino en el otro extremo. Los fabricados por CEL generalmente sirven como pequeños cables para las piezas de servicio de automóviles de Bosch.

Los arneses plug-and-play de CEL se pueden usar en muchas aplicaciones, incluso con los módulos de distribución de energía BRIC (centro de interconexión transpirable y robusto) de la compañía. Cada módulo consta de una cubierta y una base que encajan entre sí y están hechos de poli(éter de fenileno) y plástico de poliamida de alto impacto. CEL ensambla las tres series de módulos BRIC (Standard, Fusion y Mini) en sus instalaciones de Elmhurst.

"Aunque solo fabricamos y vendemos los módulos desde 2016, ahora representan el porcentaje más alto de nuestros ingresos por ventas, alrededor de un tercio en general", explica Hultquist. "Tenemos cientos de clientes que actualmente usan uno o más módulos. La mayoría compra los módulos con nuestros arneses, aunque muchos compran el BRIC solo y construyen sus propios arneses".

Cada cubierta está marcada con láser personalizado en una estación en el piso de ensamblaje. El trabajador usa un software para recuperar palabras y gráficos dispuestos específicamente, luego activa una máquina Telesis EVCDS para usar un láser para aplicar las marcas a la cubierta.

En una estación diferente, otro trabajador usa una máquina de soldadura ultrasónica Dukane iQ Servo para unir dos o más componentes para formar la base del módulo. El proceso toma menos de 20 segundos, después de lo cual el trabajador realiza una prueba de fugas en la base.

En cuanto al arnés CEL utilizado con el módulo BRIC, contiene de 12 a 48 cables de grosor medio, con pequeños casquillos terminados en un extremo y conductores de cobre soldados ultrasónicamente en el otro por una máquina Stapla Ultrasonics Corp. Los procesos de terminación y soldadura se realizan en estaciones separadas.

A continuación, el arnés se lleva a una tercera estación donde un trabajador utiliza una prensa hidráulica manual para engarzar un conector de compresión de orejeta de un orificio sobre la sección de cobre soldada. También coloca una pequeña banda negra sobre el centro de los cables para mantenerlos juntos durante el envío. Después de recibir el arnés, el OEM lo instala conectando las férulas en las cavidades de los terminales en la base del módulo y atornillando el conector a una barra colectora u otro elemento eléctrico.

"A nuestros clientes les gusta el módulo porque permite la configuración de los componentes, y los componentes soportan una carga eléctrica continua de hasta 300 amperios", señala Hultquist. "Además, la cubierta ofrece liberación con una sola mano para facilitar el acceso a los componentes, y todos los módulos son lo suficientemente compactos para aplicaciones con espacio limitado".

Los módulos utilizan receptáculos MCP 2.8 de TE Connectivity que proporcionan hasta 40 amperios continuos por terminal, lo que retiene de forma segura el cable insertado. Un sello de compresión con clasificación IP67 enmarca la cubierta y mantiene fuera el agua, el polvo y la suciedad, incluso en las condiciones más duras.

Otra característica clave es la ventilación hidrofóbica. Según Hultquist, la ventilación alivia la presión en la cámara sellada al filtrar el calor producido por los componentes y dejar entrar aire fresco libre de humedad y desechos.

Cuando CEL abrió sus puertas por primera vez en 1991, operaba una unidad de 3500 pies cuadrados en un edificio de múltiples inquilinos en Elmhurst, IL. La empresa salió de ese espacio en 1996, cuando se mudó a su segunda ubicación en la ciudad: una instalación de 9,000 pies cuadrados con 1,000 pies dedicados al ensamblaje. Para el año 2000, CEL había duplicado el tamaño del área de construcción y montaje para satisfacer sus necesidades de producción. En 2005, la empresa se mudó a su sede actual, que abarca 26 000 pies cuadrados, incluidos 3500 pies cuadrados para ensamblaje y producción.

Cincuenta y seis personas trabajan aquí, la mitad en tareas de administración y oficina, y la otra mitad en montaje y producción. Los ensambladores trabajan en dos turnos: de 7 am a 3 pm o de 1 pm a 9 pm

Según Hultquist, CEL fabrica cerca de 500 000 arneses al año, utilizando cables de 22 a 10 AWG suministrados por IEWC con sede en New Berlin, WI. Los arneses varían en longitud desde unas pocas pulgadas hasta 15 pies y contienen de uno a 15 conectores.

Durante los últimos cinco años, CEL también ha operado un pequeño centro de ventas y distribución en Chihuahua, México, para cubrir el mercado de América Latina. Cuenta con una plantilla de 13 personas a tiempo completo.

"Nuestra producción de arneses ha crecido significativamente en la última década, al menos un 10 por ciento por año", reconoce Hultquist. "Actualmente, más de 50 empresas están comprando nuestros arneses, y los fabricantes de equipos agrícolas son definitivamente los principales clientes".

En las instalaciones de Elmhurst, una máquina automatizada Alpha 455 fabricada por Komax mide, corta, pela y engarza una gran cantidad de alambre. Se adjunta un módulo de sellado a la máquina y se usa según sea necesario para sellar el cable.

Los ensambladores de CEL aquí también usan otras dos máquinas Komax. El Komax BT 752 realiza pelado, carga de sellos y prensado; y la unidad Komax 332 permite a los trabajadores medir la fuerza de extracción de cualquier cable procesado.

Hay dos máquinas adicionales disponibles para optimizar el procesamiento de alambre. Una es una crimpadora semiautomática de la serie AMP fabricada por TE Connectivity. Cuando un trabajador coloca el alambre contra el tope de alambre, la máquina pela y engarza automáticamente el alambre en un ciclo. También se utiliza una máquina Kingsley Modprint para el marcado en caliente de alambre.

"El mes de diciembre suele ser el más lento para nosotros durante el año, con trabajadores que se toman hasta tres semanas libres", dice Hultquist. "Sin embargo, en diciembre pasado nuestras necesidades de producción nos impidieron tomarnos un tiempo libre".

Para limitar los costos y mejorar la calidad de los ensamblajes, se realizan pruebas en cada etapa de la producción. La inspección final es realizada por trabajadores especializados en esta tarea.

Todos los accesorios de prueba son construidos internamente por el personal de ingeniería. CEL también utiliza equipos de prueba de Dynalab y Cirrus para garantizar que cada cable se haya terminado y conectado al conector adecuado.

La capacitación en ensamblaje la realizan internamente los gerentes de producción y los ensambladores senior, algunos de los cuales tienen 20 años de experiencia. Todos los ensambladores tienen capacitación cruzada en tareas simples y avanzadas, como usar equipos para dispensar pegamento correctamente en un conector y luego insertar manualmente el cable de acoplamiento.

Debido a que ambas instalaciones de CEL son "internamente sin papel" y almacenan todos los datos comerciales en programas basados ​​en la nube, la capacitación práctica va acompañada de una tableta que contiene instrucciones de trabajo de todos los procesos de ensamblaje. El personal de envío y recepción también usa tabletas para acceder a los documentos que necesitan para enviar ensamblajes terminados.

"Tenemos metas de ventas mensuales, trimestrales y anuales, con el total del mes, trimestre y año anterior sirviendo como punto de referencia para superar", explica Hultquist. "La mejor manera que encontramos para lograr estos objetivos es con un servicio al cliente de clase mundial basado en una comunicación constante. Nuestra política es nunca dejar a un cliente en la oscuridad con respecto a su pedido. Esto significa que nunca pasamos más de 24 horas sin comunicarnos con ellos en de alguna manera con respecto al estado de su pedido, ya sea una llamada telefónica, un chat en línea, un correo electrónico o un mensaje de texto".

Ser sin papel es solo una parte del programa de mejora continua (CI) de CEL. Otro aspecto implica el uso de su sistema de planificación de recursos empresariales Oracle NetSuite para realizar un seguimiento completo de todas las ventas de productos y aprovechar los pedidos desde el envío hasta la finalización.

"CI mejora cada vez más nuestro negocio de una manera tangible", dice Hultquist. "Hemos podido reducir el tiempo de comercialización mediante el uso de un modelo de inteligencia artificial (IA) que predice la demanda de nuestras instalaciones de producción y un modelo predictivo de escasez de mano de obra que nos permite identificar la posible escasez de mano de obra en el futuro".

Igualmente importante, CEL ha integrado un programa de mantenimiento preventivo para todos sus equipos en Oracle NetSuite. Este enfoque optimiza el tiempo de actividad de la máquina para cumplir mejor con los plazos y los requisitos de calidad de los clientes.

Hultquist dice que la métrica de calidad de la empresa durante los últimos años ha sido tener menos de 100 piezas defectuosas por millón. En 2021, la tasa fue de 4,9. Él dice que una gran razón para esto es que todos los elementos no conformes se etiquetan y ponen en cuarentena de inmediato.

"Somos una empresa certificada Great Place to Work y hemos obtenido la certificación BSI ISO 9001 desde 2001", señala Hultquist. "Ambos logros significan mucho para nosotros. El primero se deriva de los altos niveles de satisfacción y retención de nuestros empleados. Cumplir con el último estándar demuestra que nuestro sistema de gestión brinda productos y servicios que cumplen con los requisitos reglamentarios y de los clientes".

Otra certificación importante es la ISO 14001, la norma internacional para sistemas de gestión ambiental. CEL utiliza toda la iluminación LED en su almacén y ha eliminado el plomo de sus piezas y procesos. También reutiliza paletas y empaques retornables por el cliente siempre que sea posible.

En el lado de la cadena de suministro, varios gerentes de CEL han completado la capacitación de cumplimiento de consentimiento para administrar mejor los datos clave y aumentar la transparencia. La empresa también cuenta con estaciones móviles de envío y recepción que permiten al personal obtener materias primas más rápidamente y enviar el producto terminado a los clientes.

"Seguimos nuestros procedimientos ISO y solo utilizamos proveedores de materiales y componentes aprobados que cumplen o superan nuestros estándares de calidad", explica Hultquist. "A través de estas relaciones cercanas, reducimos los costos al comprar grandes cantidades de componentes críticos para varios clientes. Para reducir aún más los desechos y ahorrar dinero, nuestros ingenieros revisan constantemente todos los procesos de ensamblaje".

Muchos fabricantes han sido diezmados por la pandemia de COVID-19 en los últimos 20 meses. Sin embargo, CEL pudo retener a todo su personal de producción gracias a la reducción de costos de la empresa y al flujo constante de órdenes de trabajo.

"Aumentamos el salario de nuestros trabajadores de primera línea y pagamos el pago de riesgos para los trabajadores de producción durante los cierres estatales", dice Hultquist. "También implementamos un Manual de seguridad de COVID-19 al proporcionar a todos los trabajadores EPP, protocolos de detección, distanciamiento social y limpieza profunda dos veces por semana".

Cuando CEL cumplió 30 años el año pasado, lo hizo en excelente forma financiera y con dos objetivos en mente. Una es expandir en gran medida las ventas más allá de América del Norte y Central. El otro es duplicar su superficie de fabricación a 7000 pies cuadrados para fines de marzo de 2022 para aumentar significativamente la producción de módulos BRIC y arneses relacionados.

"Los OEM de diversas industrias a menudo nos han descrito como 'lo suficientemente pequeños para ser flexibles, pero extremadamente profesionales'", señala Hultquist. "Estamos de acuerdo, porque todos nuestros procesos, certificaciones y tecnología nos permiten operar con un alto estándar y brindar ensamblajes de alta calidad. Ningún trabajo es demasiado grande para Chief, pero, lo que es más importante, ningún trabajo es demasiado pequeño".

Jim es editor sénior de ASSEMBLY y tiene más de 30 años de experiencia editorial. Antes de unirse a ASSEMBLY, Camillo fue editor de PM Engineer, Association for Facilities Engineering Journal y Milling Journal. Jim tiene un título en inglés de la Universidad DePaul.