Reducción de costos en el ensamblaje de mazos de cables

Nov 17, 2023

En el mundo del marketing, un par de tijeras es todo lo que se necesita para reducir los gastos. Pero, en el mundo real de los negocios, las tijeras son lo último que los ejecutivos de la empresa necesitan cerca durante el estresante proceso de decidir dónde reducir costos.

Una herramienta más eficaz y segura es un sistema avanzado de planificación de recursos empresariales (ERP), que permite a los ingenieros acceder y realizar un seguimiento de la lista de materiales (BOM), los precios de mano de obra, los archivos CAD y la eficiencia del equipo de un proyecto de principio a fin.

"El sistema ERP es absolutamente esencial para realizar un seguimiento adecuado de todos estos factores de costo", dice Rick Bromm, presidente de ALTEX Inc., un fabricante de cables y arneses de cables desde 1998. "Con el sistema ERP correcto, también puede estar al tanto de la programación, las piezas usadas y en almacenamiento, y las cantidades de material comprado y sus plazos de entrega".

ALTEX se basa en el sistema ERP de Microsoft Navision para rastrear todos los costos de ensamblaje en una amplia variedad de arneses utilizados en múltiples industrias. Estos incluyen dispositivos médicos y lo que Bromm llama transporte especializado.

"Un cliente es una empresa que realiza modificaciones de vehículos", explica Bromm. "Después de que los trabajadores quitan el piso para crear más espacio para la cabeza, deben quitar los arneses de cables originales.

"Reconstruimos estos arneses para que proporcionen energía al elevador de sillas de ruedas, características de seguridad estándar como bolsas de aire y restricciones, y opciones como aire acondicionado y reproductor de DVD", continúa Bromm. "La reconstrucción de este arnés es bastante extensa y costosa. Pero el cliente lo sabe por adelantado y también sabe que siempre obtendrá un arnés de alta calidad".

Reducir el costo de un arnés de cables suele ser un proceso complejo que requiere que el fabricante evalúe los gastos en varias áreas y luego busque formas de limitarlos. Las principales áreas de costos relacionadas con cada arnés son el diseño y la documentación, el cableado y los componentes, la mano de obra, el equipo y el ensamblaje y las pruebas.

En el ensamblaje de arneses, los fabricantes y los clientes suelen trabajar en estrecha colaboración de principio a fin durante un proyecto.

"La mayoría de las veces, nuestros clientes nos brindan un diseño del arnés o arneses que quieren construir", señala Bromm. "Este diseño proviene de su equipo de ingeniería interno".

Después de obtener el diseño, los ingenieros de ALTEX lo examinan cuidadosamente a la luz de la norma IPC-WHMA-A-620D, Requisitos y aceptación para conjuntos de mazos de cables/cables. Este proceso puede variar desde ser razonablemente corto hasta bastante largo, dependiendo de la complejidad del arnés.

"Si un cliente lo solicita, realizamos una revisión del diseño para la capacidad de fabricación (DFM) de los dibujos", explica Bromm. "El proceso DFM sirve como base de nuestro análisis de costos, con el objetivo final de construir el arnés de la más alta calidad al menor costo".

Bromm dice que este proceso se enfoca en evaluar formas de aumentar la automatización. Esto, a su vez, conduce a una mejor calidad y cualquier cambio de diseño que permita a los operadores construir el ensamblaje de manera más eficiente sin introducir riesgos de calidad.

Parker Garrett, propietario y gerente general de EMSCO, también reconoce la importancia de tener un sistema ERP para monitorear de manera efectiva los costos de ensamblaje de arneses. Garrett complementa el sistema ERP E2 Shop de su empresa (de Shoptech) con el software Arcadia, un programa de diseño eléctrico asistido por computadora (ECAD).

"Alrededor del 70 por ciento de las veces nos dan algún tipo de diseño de arnés para trabajar, mientras que el resto del tiempo debemos hacer el diseño desde cero", explica Garrett. "Arcadia es de gran ayuda en cualquier caso. El software nos permite crear documentación clave para los diseños que recibimos. Y para los que creamos, garantiza un diseño sin errores, además de una documentación completa que simplifica el proceso de ensamblaje del arnés".

Garrett está igualmente impresionado con la capacidad de Arcadia para producir rápidamente dibujos de alta calidad, así como para determinar las longitudes de las tiras de cables y las marcas de cables individuales. El software también programa automáticamente las máquinas de procesamiento de cables e indica dónde se debe colocar cada cable y terminal en un arnés. Otro beneficio es que el software puede producir un diagrama de solución de problemas (esquema) de cada arnés para el cliente.

Por lo general, el cliente proporciona especificaciones detalladas para todos los cables y componentes que se utilizarán en los arneses. Estos incluyen el tamaño del alambre o cable, el material y el número de conductores, el material y el grosor del aislamiento, las cubiertas de los alambres o cables, y el número y tipo de terminales, conectores, relés, fusibles, candados y ojales. A veces, sin embargo, el cliente hace que el fabricante tome la iniciativa en esta área debido a su experiencia o conocimientos.

En EMSCO, los ingenieros usan E2 Shop diariamente para determinar, en tiempo real, la disponibilidad de cualquier componente especificado para un arnés. Si el componente exacto no está disponible, el ingeniero principal del proyecto notificará al cliente sobre esta situación y recomendará un componente alternativo que considere que puede funcionar igual de bien y que actualmente se encuentra en el inventario de EMSCO. Este enfoque ahorra dinero tanto para el fabricante como para el cliente.

"Algunos clientes saben exactamente lo que quieren y se mantienen firmes en ello", dice Garrett. "Luego les informamos que este enfoque puede resultar en arneses más costosos y tiempos de entrega más prolongados debido a que los componentes no están disponibles de inmediato. Un problema relacionado es que los arneses de mayor complejidad también pueden demorar más en ensamblarse".

Garrett recomienda regularmente a los clientes que EMSCO lidere el diseño eléctrico de sus arneses. Esto le da al fabricante una mayor flexibilidad para reducir los costos en áreas como el tipo de cable y conector, el material del tubo termorretráctil y el método de agrupación.

"Otro beneficio clave del software ECAD es que enumera con precisión todos los componentes necesarios para cada arnés en un proyecto", agrega Garrett. "Esta lista limita en gran medida los materiales desechados, que es una forma de reducir los gastos relacionados con los componentes".

Rob Boyd, gerente senior de productos de Schleuniger Inc., recomienda que los fabricantes de arneses eviten la tentación de comprar los componentes de menor costo. Ahorran dinero por adelantado, pero pueden causar problemas de producción, lo que puede conducir a un mayor tiempo de configuración, pérdida de productividad y posibles defectos.

"Por ejemplo, los cables coaxiales de bajo costo (normales o de alto voltaje) a menudo no son concéntricos", señala Boyd. "Esto hace que sea mucho más difícil procesar de manera consistente y es más difícil (es decir, requiere más tiempo) configurarlo. También puede generar defectos. Al final, los materiales de bajo costo pueden ser muy costosos para los clientes".

ALTEX utiliza cadenas de suministro de cables y conectores enfocadas para minimizar los costos de sus componentes, mejorar la comunicación y convertirse en una prioridad con el proveedor. Bromm dice que este enfoque estratégico para obtener componentes al mejor valor ha sido útil para la empresa durante muchos años.

"Nuestros clientes suelen especificar cables y componentes como terminales e interruptores", dice Bromm. "El cable casi siempre tiene el estilo UL, que incluye especificaciones para el rango de tamaño de calibre, material de aislamiento y clasificación de temperatura y voltaje".

La mano de obra es el costo de ensamblaje más difícil de evaluar y recortar porque es inherentemente parte de los otros cinco factores. Para ALTEX, que tiene plantas en Westfield, IN y Nogales, México, el cálculo del tiempo de mano de obra es el mismo independientemente de la ubicación. El costo es más bajo dependiendo de la región.

"Aunque los costos de mano de obra son un poco más altos en Indiana, las tarifas y los costos de flete pueden compensar los ahorros de mano de obra en el sur, lo que a veces resulta en un costo general de ensamblaje más alto en México", dice Bromm. "Siempre construimos cada arnés donde es mejor para obtener la más alta calidad y el costo total general, siendo la calidad la primera prioridad".

Los recursos de ingeniería son un costo general para ALTEX y no están directamente relacionados con cada proyecto, según Bromm. La cotización de proyectos requiere una buena cantidad de estos recursos porque uno o más ingenieros de la compañía recorren un proyecto con el cliente utilizando una plantilla de cotización patentada.

Completar todos sus detalles lleva mucho tiempo, ya que todos los cálculos deben hacerse manualmente. Esto se debe a que los ingenieros deben estimar el tiempo de cada paso del proceso de ensamblaje. Estas diferentes estimaciones luego se suman a través de la plantilla para producir un costo final.

"La mano de obra suele representar alrededor del 30 por ciento de nuestro costo de ensamblaje de arneses", estima Garrett. "La clave para optimizar la mano de obra es desarrollar un flujo de trabajo flexible y eficiente durante todo el proceso de ensamblaje".

EMSCO tiene alrededor de 30 empleados, todos con capacitación cruzada en múltiples aspectos del ensamblaje, prueba y envío de arneses. La mayoría de los trabajadores pueden construir un arnés de principio a fin. Esto incluye operar el equipo de automatización, completar todo el procesamiento del cable, desde el principio hasta las pruebas/control de calidad y el empaque, y luego etiquetar la caja final para el envío.

"Los arneses más complejos generalmente los hacen los trabajadores más experimentados para optimizar la eficiencia", dice Garret. "Ellos saben mejor cómo tener disponibles todas las piezas necesarias y luego construir rápidamente los arneses".

En las instalaciones de EMSCO en Ashland, VA, todos los alambres y cables se procesan en máquinas de corte, pelado y terminación completamente automatizadas fabricadas por Komax Corp. y Schleuniger. Las máquinas, que fueron adquiridas hace algunos años, manejan alambres y cables desde 30 AWG hasta 750 MCM.

"El verdadero desafío del costo del equipo no es comprarlo cuando es práctico, en función de la carga de trabajo actual, sino cuando es aspiracional, en función de una carga de trabajo futura esperada", explica Garrett. "Cuando comenzamos como empresa [en 2001], usábamos máquinas semiautomáticas de corte de tiras y prensas prensadoras. El problema era que esta configuración implicaba largos tiempos de cambio, lo cual es costoso. Con las máquinas totalmente automatizadas, nuestro tiempo de cambio para cambiar de 14 AWG a 12 AWG, por ejemplo, pasó de 20 minutos a poco más de 7 minutos. Eso es un gran aumento en la eficiencia".

ALTEX también opera una amplia gama de equipos de procesamiento de alambre automatizados y semiautomáticos, incluidos modelos de sobremesa y varias máquinas CrimpCenter de Schleuniger. Las herramientas manuales no se utilizan para el procesamiento de cables, aunque los trabajadores ocasionalmente sueldan cables a los conectores.

"El ROI del equipo es bastante sencillo para nosotros", señala Bromm. "Nuestro objetivo es una recuperación de la inversión de varios años debido a nuestra gran cantidad de clientes a largo plazo".

Schleuniger mejora periódicamente su equipo para aumentar la productividad del procesamiento de alambres y cables. Boyd apunta al software operativo interno que permite a los operadores conectarse fácilmente en red con otros equipos; clasificar, configurar y completar rápidamente el procesamiento de alambres y cables de alta calidad; y obtener datos clave relacionados con el corte, pelado y prensado.

"Nuestra división Di.IT crea un sistema de ejecución de fabricación, llamado 4Wire Cutting and Assembly Optimization (CAO)", explica Boyd. "Al digitalizar las cadenas de valor, el innovador software de CAO optimiza y controla procesos complejos de fabricación y logística y respalda la garantía de calidad y la trazabilidad. El sistema brinda una imagen precisa de lo que realmente sucede en cada máquina para maximizar la efectividad general del equipo (OEE). "

A pesar de ser un producto de Schleuniger, la interfaz de CAO permite que se utilice con todos los equipos de procesamiento de cables fabricados por Komax Corp., Schaefer Megomat y Artos Engineering. Varios fabricantes de arneses para automóviles han reducido considerablemente los costos al usar CAO, según Boyd.

Una de esas empresas ahora puede asignar proyectos a máquinas de procesamiento de cables utilizando un sistema kanban electrónico en lugar de uno físico. El método anterior requería que el operador decidiera las órdenes de producción para un turno completo utilizando sus propios criterios, que a menudo eran inconsistentes e ineficientes en todas las estaciones de trabajo. Ahora, la cantidad de pedidos transmitidos se secuencian automáticamente en función de un algoritmo de optimización y se limitan a las próximas 2 horas de producción. Los beneficios incluyen un tiempo de cambio reducido y un mayor OEE.

Los fabricantes de arneses coinciden en que el ensamblaje y las pruebas representan el mayor porcentaje de los costos generales. Bromm dice que el ensamblaje y las pruebas en ALTEX pueden ser bastante costosos porque la empresa fabrica a la medida sus accesorios exclusivos para ensamblajes complejos en los que se completan ambos procesos.

"Los accesorios son costosos, pero nos permiten capacitar a los trabajadores más rápido y hacen que nuestros operadores sean más eficientes", dice Bromm. "El ensamblaje de alta calidad de los arneses también está garantizado gracias a una función de bloqueo que se activa una vez que el arnés está conectado eléctricamente. El arnés debe recibir una luz verde durante la prueba, o no se puede quitar del accesorio".

ALTEX ha utilizado estos accesorios personalizados durante más de cinco años y la empresa opera alrededor de 20 de ellos en todas sus instalaciones. Cada uno tarda de dos a tres semanas en construirse, pero dura años y puede modificarse para tipos similares de arneses que pueden tener una longitud diferente o requerir uno o dos terminales o conectores adicionales.

EMSCO se basa en tablas de construcción no tradicionales para optimizar su proceso de ensamblaje de arneses. Actualmente, la empresa utiliza más de 50 mesas de este tipo, que abarcan casi 600 pies lineales de espacio.

"Usamos un sistema diseñado internamente para optimizar la rentabilidad de construir y probar nuestros arneses", explica Garrett. "Se genera un dibujo detallado a partir de CAD, luego se imprime y se coloca en una mesa de construcción. Luego, los imanes se colocan en el dibujo donde estarían los postes tradicionales. La configuración se completa en minutos y los imanes se pueden mover fácilmente según sea necesario. Uno o más carros móviles cargados con cables procesados ​​y otros componentes del arnés se llevan a la mesa para que el ensamblador tenga todo lo que necesita para construir el arnés o los arneses".

EMSCO prueba los arneses durante todo el proceso de construcción para encontrar y solucionar problemas lo antes posible y limitar el retrabajo posterior. Garrett dice que un gran factor de costo relacionado con las pruebas es el tiempo de configuración inicial (es decir, programar el probador computarizado y construir un accesorio de prueba) para un tipo específico de arnés. No hay tiempo de configuración para probar arneses adicionales del mismo tipo exacto.

"La prueba es inspección, por lo que es por naturaleza un trabajo adicional más allá de la construcción de arneses", reconoce Garrett. "Pero se puede hacer de manera más eficiente y rentable".

EMSCO utiliza equipos de prueba de Cirris Inc. exclusivamente y lo ha hecho durante 10 años. Darin Yeager, vicepresidente de ventas de Cirris (una división de Schleuniger), recomienda varias formas en que los fabricantes de arneses pueden reducir costos.

El primero es reducir el tiempo que lleva crear y verificar un programa de prueba. Yeager dice que el software de diseño de arneses no solo proporciona una lista de materiales y una estimación de costos de ensamblaje, sino que también puede generar la lista "desde y hasta" del ensamblaje para permitir una importación directa más fácil al probador y su software. Algunos probadores incluso tienen capacidades automáticas de aprendizaje de circuitos y software fácil de programar que hacen que el trabajo sea lo suficientemente simple como para que no se necesite un programador de prueba dedicado para crear excelentes programas de prueba.

"Cuando sea posible, estandarice sus cables de prueba e interfaces para que sean universales en múltiples proyectos", recomienda Yeager. "Otra forma de ahorrar tiempo es estandarizar un lado de los cables de prueba o la interfaz para usar un conector común en su inventario, como un D-SUB de 50 pines, que es rentable y duradero".

Yeager también dice que es bueno para los fabricantes encontrar un probador o sistema de prueba que sea escalable. Este enfoque permite que una empresa amplíe sus capacidades y programas en el futuro a medida que crece o asume proyectos de cableado e interconexión más complejos.

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.