Fallstudien zur Kabelbaummontage

Nov 20, 2023

Unternehmen messen Erfolg auf verschiedene Arten. Eine der wichtigsten Messgrößen ist die Anzahl der Stammkunden. Für Kabelbaumwerkstätten besteht die beste Möglichkeit, Stammkunden zu gewinnen, darin, sie kontinuierlich mit Kabelbäumen zu versorgen, die hochwertig, wirtschaftlich und speziell für die jeweilige Anwendungsherausforderung konzipiert sind.

Shop-Manager verstehen auch die Notwendigkeit, modernste Kabelverarbeitungsgeräte zu verwenden, um ihre Produkte präzise zusammenzubauen und zu testen. Die folgenden Fallstudien zeigen die unterschiedlichen Möglichkeiten, wie Kabelbaumhersteller mit Hilfe ihrer Zulieferer die Kabelbaumanforderungen ihrer OEM-Kunden in so unterschiedlichen Branchen wie Elektronik, Luft- und Raumfahrt und Datenspeicherung erfolgreich erfüllen.

Heutige automatische Schneid- und Abisoliermaschinen (CAS) verarbeiten Drähte gleichmäßiger und kostengünstiger als je zuvor. Zu ihren Hauptmerkmalen gehören Klingen und Laser, die Drähte unterschiedlicher Größe schnell schneiden und sauber abisolieren, Bedienerschnittstellen, die sich leicht in Markierungssysteme integrieren lassen, und drahtlose Kommunikation, die Software und Verarbeitungsprogramme regelmäßig aktualisiert.

Ein Hersteller, der diese fortschrittlichen Maschinen nutzt, ist die Northcomm Technologies Group mit Sitz in Plano, TX. Northcomm wurde 2014 in einer kleinen Wohnung in New York City gegründet. Das Hauptgeschäft von Northcomm ist die Herstellung von Landmobilfunkgeräten, die drahtlose Kommunikation ermöglichen. Das Unternehmen hat sich schnell zu einem landesweiten Anbieter erstklassiger Funkkommunikationsprodukte entwickelt, beispielsweise Repeater-Stationen für Polizei und Feuerwehr. Zu seinem Kundenstamm gehören derzeit Zweigstellen der Bundesregierung, von Motorola sowie viele staatliche und lokale Einrichtungen.

Vor ein paar Jahren ersetzte die Kabelverarbeitungsabteilung des Unternehmens ihre manuellen Drahtschneide- und Abisolierwerkzeuge durch die Maschinen UniStrip 2300, UniCrimp 200, CoaxStrip 5500 und EcoStrip 9380 von Schleuniger Inc., um Kabel für mehradrige Niederspannungskabelbäume zu verarbeiten. Mark Danon, Senior Director für Produktentwicklung bei Northcomm, sagt, dass die Änderung vorgenommen wurde, um die betriebliche Effizienz zu steigern und Fehler zu reduzieren. Die Abteilung fertigt auch die Niederspannungsverbindungen für die Kabelbäume.

„Wir begannen unser Geschäft mit einem einzigen Kabelbaumdesign, das von Hand mit speziellen Handwerkzeugen geschnitten, abisoliert und angeschlossen wurde“, erklärt Danon. „Dieser Prozess war langsam, mühsam und führte zu Produktverschwendung. Menschen, die Handwerkzeuge verwenden, machen Fehler, [die] Schleuniger-Geräte jedoch nicht.“

Besonders gut gefällt Danon der EcoStrip 9380, weil er es den Arbeitern ermöglicht, Drähte präzise und wiederholbar zu verarbeiten. Darüber hinaus speichert die S.On-Benutzeroberfläche der Maschine Kabeltypen und alle Verarbeitungsparameter für jeden Auftrag.

Northcomm verarbeitet auf dem 9380 fünf Kabeltypen. Eines ist verzinnter Kupferdraht mit 24 bis 22 AWG, der in den Versandmikrofonen für Motorola und dem NYPD sowie einem Mikrofonvorverstärker für das NYPD verwendet wird. Ein weiteres ist ein dreiadriges Kabel (geflochtene Abschirmung) für die professionellen Mikrofonarmarme von Northcomm.

Das Unternehmen verwendet den 9380 zur Verarbeitung von 10-adrigen, verseilten Kupferkabeln für seine Funkkommunikations-Verbindungsprodukte. Außerdem wird der EcoStrip zum Messen und Schneiden von Koaxialkabeln – wie RG142U und RG178 – verwendet, bevor sie in den CoaxStrip 5500 eingespeist werden. Darüber hinaus wird der 9380 mit den 200- und 5500-Maschinen verwendet, um Kabel für die IP-224-Baugruppe von Northcomm herzustellen , ein auf dem Internetprotokoll basierendes Gateway für Funkgeräte der öffentlichen Sicherheit.

Danon sagt, dass die Möglichkeit, Koaxialkabel präzise und schnell zu messen, zu erheblichen Kosteneinsparungen durch weniger Abfall führt.

Insgesamt haben die automatisierten Maschinen die Drahtproduktionszeit des Unternehmens um 77 Prozent und den Drahtabfall um etwa 10 Prozent reduziert. Vor der Automatisierung entsorgte Northcomm bei der Qualitätskontrolle jeden 15. Kabelbaum. Mittlerweile weisen nur noch 0,7 von 100 Baugruppen einen Defekt auf, und dieser ist auf Fehler des Monteurs oder unsachgemäße Handhabung zurückzuführen.

Das Tischgerät UniCrimp 200 ist zum Crimpen offener oder geschlossener Hülsenanschlüsse mit einer Crimpkraft von bis zu 33 Kilonewton konzipiert. Es verarbeitet Drähte bis zu 10 AWG und akzeptiert die meisten standardmäßigen Mini-Applikatoren (mechanisch oder pneumatisch) zum Crimpen von Anschlüssen mit seitlicher und rückseitiger Zuführung.

Den Mitarbeitern bei Northcomm gefällt die halbautomatische CoaxStrip 5500-Maschine, weil sie so programmiert werden kann, dass sie sowohl einstufige als auch mehrstufige Streifen durchführt. Es verarbeitet ein breites Spektrum an Drähten und Kabeln – einschließlich Koaxial- und Mehrleiterkabeln – mit einem maximalen Außendurchmesser von 15 Millimetern und einer maximalen Abisolierlänge von 85 Millimetern. Die Klingen des Geräts sind darauf ausgelegt, dünne, zähe oder leicht unrunde Isolierungen sauber zu schneiden.

Die programmierbare UniStrip 2300-Maschine isoliert Drähte mit einer Größe von 32 bis 8 AWG, erfordert jedoch keine mechanischen Anpassungen, um unterschiedliche Drahtgrößen zu verarbeiten. Es verarbeitet auch ummantelte Kabel mit einem Durchmesser von bis zu 0,22 Zoll. Ein automatischer Auslösesensor oder ein optionales Fußpedal startet den Abisolierzyklus, der nur 0,35 Sekunden dauern kann.

Düsenjäger sind sowohl optisch als auch technisch beeindruckend. Ihre Außenseite weist ein elegantes, aerodynamisches Design auf, während ihr Inneres über einen weichen Pilotensitz und Reihen von Druckknopfsteuerungen verfügt. In beiden Teilen des Flugzeugs ist jedoch das Herzstück des Flugzeugs nicht sichtbar: Unzählige Kabelbäume, die es dem Flugzeug ermöglichen, alle wichtigen elektrischen Funktionen wie Navigation, Rollen auf der Landebahn, Funkbetrieb und Betrieb der Beleuchtung auszuführen und Fahrwerke.

Die meisten Hersteller von Düsenjägern montieren ihre Gurte im eigenen Haus. Ein solches Unternehmen modernisierte 2011 seine Gurtfabrik, um die Ergonomie und Produktivität der Arbeiter zu verbessern.

Arbeiter verwendeten Sperrholzstücke auf hölzernen A-Rahmen, um komplexe 32 Fuß lange Kabelbäume mit 150 Endpunkten zusammenzubauen. Dies hinderte das Unternehmen nicht nur daran, die Kabellängentoleranz (± 0,125 Zoll über 32 Fuß) einzuhalten, sondern verursachte auch Stress, Überanstrengung und Ermüdung der Techniker. Ohne die Möglichkeit, die Arbeitsfläche anzuheben, abzusenken oder zu kippen, mussten die Arbeiter bis zu 1,80 Meter weit reichen, um während der Montage an einen Abschnitt des Kabelbaums zu gelangen.

Der Hersteller beschloss, die Situation mit Proline zu besprechen, einem Lieferanten, der auf modulare ergonomische Werkbänke spezialisiert ist. Proline stellte dem Unternehmen 32 maßgeschneiderte Elektrokabel-Werkbänke des Modells WHJ9648-80-EX zur Verfügung, die ergonomisch einwandfrei und optimal funktionsfähig sind und alle Spezifikationen des Jet-Herstellers erfüllen.

Jede Bank ist 4 Fuß tief und 8 Fuß breit, mit 16 Zoll Höhenverstellbarkeit und einem Neigungsbereich von 80 Grad. Vier der Bänke sind Ende an Ende miteinander verbunden, um den 32 Fuß langen Gurt zu tragen. Das Ergebnis sind acht miteinander verbundene Werkbänke, die der Hersteller an Arbeitsplätzen in der gesamten Anlage verwendet.

Durch die Synchronisierung jedes einzelnen Motors neigen oder bewegen sich die vier miteinander verbundenen Bänke gleichzeitig nach oben oder unten. Innerhalb jeder verbundenen Werkbank fungiert eine Bank als Master und die anderen fungieren als Slaves, erklärt Bob Simmons, Senior Vice President bei Proline. Auf der Hauptbank befindet sich ein Relaisschalter, der über einen Sperrschlüssel bedient wird. Wenn durch menschliches Versagen zwei Bänke als Master bestimmt werden, schaltet sich das gesamte System ab.

Durch die sanfte vertikale Bewegung und Neigung kann der Arbeiter problemlos jeden Gurtabschnitt auf Augenhöhe oder darunter erreichen. Darüber hinaus ist jede Werkbank mit Zubehör ausgestattet, das speziell für die Montageunterstützung entwickelt wurde.

Ein Werkzeugwagen, der strategisch über der Arbeitsfläche platziert ist, verfügt über federbelastete Werkzeugausgleicher, die den Großteil des Gewichts von den Handwerkzeugen der Monteure nehmen und so Ermüdungserscheinungen deutlich reduzieren. Schnellkupplungen für pneumatische Werkzeuge, die sich ebenfalls über der Arbeitsfläche befinden, dürfen niemals über die Oberrahmen hinausragen oder die Leistung des Bedieners behindern.

Weiteres Zubehör sind Deckenbeleuchtung und Netzteile. Die Beleuchtung entlastet die Augen und die Netzteile für Elektrowerkzeuge verhindern, dass Stromkabel die Arbeit beeinträchtigen.

Seit der Installation der Werkbänke vor einigen Jahren habe der Hersteller mehrere neue Zubehörteile hinzugefügt, sagt Simmons. Das Unternehmen ist derzeit dabei, seinen Betrieb mit weiteren Proline-Werkbänken zu erweitern.

Simmons weist darauf hin, dass Arbeiter verschiedener Flugzeughersteller auch maßgeschneiderte WHJ9648-80-EX-Werkbänke verwenden, um komplexe Kabelbäume zu montieren. Zu den weiteren Kunden zählen Hersteller von Bussen und Schaufelwagen, aber auch jede Kabelwerkstatt kann von den vielen Funktionen der Bank profitieren.

Der Verkauf des M-346 war in den letzten Jahren rege. Bis 2014 musste das Unternehmen vier Flugzeuge pro Monat ausliefern. Den Managern bei Leonardo wurde klar, dass die Verwendung des vorhandenen Prüfsystems für Verkabelungsanalysatoren – ein Modell 2503 von DIT-MCO International Corp. – zu einem Produktionsengpass führen würde.

Mit diesem System wurden die Prototypen des M-346 erfolgreich getestet. Doch angesichts der großen Anzahl an Testpunkten des neuen Flugzeugs erwies sich der Anschluss- und Testprozess der 2503 als äußerst arbeitsintensiv.

„Die Bediener konnten sich nicht ausreichend auf das Flugzeug konzentrieren“, sagt Giorgio Cagnin, Systemingenieur bei Leonardo. „Echte Verkabelungsfehler könnten durch Ausfälle des Testsystems verdeckt werden. Es war eine gefährliche Situation.“

Cagnin und sein Team wollten ein tragbares Testsystem, das viel kürzere Adapterkabel und eine drastisch verkürzte Verbindungszeit erfordert. Sie glaubten, dass ein solches System die Wahrscheinlichkeit gebrochener Drähte und verbogener Stifte in den Adapterkabeln im Wesentlichen beseitigen würde. Dies wiederum würde die Testzuverlässigkeit erhöhen und die Fehlerbehebungszeit verkürzen.

„Bei Projekten wie diesen sind die Adapterkabel oft der größte Einzelkostenfaktor, höher als der Tester selbst“, sagt Craig Edgar, Europamanager bei DIT-MCO. „Da die Tests mit hohen Spannungen durchgeführt werden, werden teflonbeschichtete Kabel verwendet, was sehr teuer ist.“

Das System musste außerdem tragbar sein, damit es problemlos in die Nähe des Flugzeugs gebracht werden kann. Ebenso wichtig war es, die Einrichtungs- und Testzeit sowie den Personalaufwand für den Anschluss und Betrieb des Systems zu reduzieren.

Nach einiger Recherche entschied sich Leonardo für den Analysator DIT-MCO Modell 2650 als Basiseinheit seines neuen Systems. Die Schaltmodule des Analysators empfangen Strom- und Steuersignale über ein einziges Kabel in Reihenschaltung, sodass sie dort platziert werden können, wo sie benötigt werden.

Cagnin und sein Team beschlossen, den 2650 um zwei Optionen zu erweitern und beauftragten DIT-MCO mit der Entwicklung einiger neuer Funktionen für sie. Die Fault Locator-Option ist ein Diagnosetool, das erkannte Fehler auf einen bestimmten Teil eines Stromkreises eingrenzt und so die Fehlerbehebungszeit verkürzt.

Mit Random Hookup können Adapterkabel an jeden Analysatormodulanschluss angeschlossen werden. Ein eingebetteter Chip in jedem testerseitigen Anschluss identifiziert den Adapter gegenüber dem Testcontroller, der das Testprogramm automatisch aufruft und konfiguriert.

Die Anschlussoption spart Testern Zeit, da beim Anschließen von Adaptern an den Tester keine gedruckten Anweisungen mehr benötigt werden. Als Nächstes scannt der Techniker einfach mit einem Tablet den Barcode auf dem Adapteretikett, und das Software-Dienstprogramm für das Kabelmanagementsystem (CMS) des Analysegeräts zeigt genau an, wo der Adapter am Flugzeug angeschlossen werden muss.

Das Tablet ist über ein drahtloses Netzwerk mit dem Controller verbunden, sodass Techniker es bei sich tragen können, während sie Kabel anschließen oder Fehler beheben. Das CMS, das DIT-MCO speziell für Leonardo entwickelt hat, importiert alle Adapter- und Steckerzuordnungen aus der Testdatenbank und ermöglicht die Zuordnung von bis zu fünf Bildern zu jedem Teststecker. Das erste Bild zeigt die allgemeine Flugzeugposition des Testhafens. Durch die nachfolgenden Bilder kann der Bediener den Stecker vergrößern und ihn im Verhältnis zu Geräten in der Nähe betrachten.

Um die Effizienz zu optimieren, haben Cagnin und seine Kollegen die Komponenten und Verfahren zum Testen installierter Kabelbäume im M-346-Jet sorgfältig entworfen. Insgesamt dauerte die Entwicklung und Implementierung des neuen Systems etwas mehr als ein Jahr.

Adapterkabel sind leuchtend gelb, damit der Bediener sie von den Flugzeugkabelbäumen unterscheiden kann. Dies hat die Verwirrung bei der Fehlersuche deutlich reduziert.

Um die Adapter kurz zu halten, positionierte das Leonardo-Team 17 Schaltmodule an strategischen Punkten in der Nähe des Rumpfes. Sie haben auch Ständer und Laufstege entworfen, um die Module zu unterstützen und den Bedienern einen einfachen Zugang zu allen Testanschlusspunkten zu ermöglichen.

Die Tests mit dem Modell 2650 begannen im März 2014 und Cagnin räumt ein, dass es beim ersten Laden der Software einige Probleme gab. DIT-MCO ging jedoch schnell auf die Probleme ein und löste sie zu Leonardos Zufriedenheit. Er weist auch darauf hin, wie die Tablets die Kommunikation zwischen Technikern bei der Fehlerbehebung unterstützen.

„Mit dem alten System mussten die Bediener am Tester und am Flugzeug hin und her schreien“, sagt Cagnin. „Es war schwierig für sie, sich zu verstehen. Jetzt können sie das Tablet direkt zum Flugzeug mitnehmen. Es ist viel, viel einfacher.“

Bevor das Modell 2650-System in Betrieb genommen wurde, brauchten sechs oder sieben Bediener drei bis vier Wochen in zwei Schichten, um das erste M-346-Serienflugzeug zu testen. Jetzt benötigt Leonardo nur noch drei Bediener, die ein Flugzeug in drei bis vier Tagen anschließen, testen und trennen können. Die Testzeit wurde um den Faktor fünf verkürzt, wobei die Testarbeitsstunden pro Flugzeug um mehr als 90 Prozent reduziert wurden.

Coghlin Companies zeigte Anfang 2013 Bescheidenheit, als seine Abteilungen für Prototypen (DCI Engineering) und Elektronikfertigungsdienstleistungen (Columbia Tech) sich an Fourstar Connections Inc. wandten, um bei der Vervollständigung der Cloud-Computing-Infrastruktur von 39 mobilen Rechenzentren für einen führenden globalen Anbieter zu helfen. Zu den Spezialgebieten von Fourstar gehören die Einführung neuer Produkte, Design for Manufacturing, kundenspezifische Kabelkonfektionierung und komplexe Gehäusekonstruktionen.

24 der Rechenzentren werden als System 1 bezeichnet, während die restlichen 15 Zentren als System 2 gelten. Jedes Rechenzentrum erforderte einen Satz von 300 oder 400 Kabelbäumen unterschiedlicher Konfiguration, die in einem 15 x 40 x 12 Fuß großen Container installiert wurden. Dieser an jedes Zentrum angeschlossene Container fungiert als Computerraum und ist mit Kühlmöglichkeiten, Speicherkapazität und Stromverteilung ausgestattet.

Insgesamt waren für das Projekt 13.200 Kabelbäume erforderlich: 7.200 (24 x 300) für System 1 und 6.000 (15 x 400) für System 2. Die Kabelbäume übernehmen die Daten- und IO-Verarbeitung sowie die Stromverteilung. Sie sind in verschiedenen Längen erhältlich und verfügen über verschiedene Arten von Anschlüssen, Ausbrüchen und elektromechanischen Steuerungen, die eine Montage und Verkabelung in der Schalttafel erfordern.

„Das Projekt insgesamt hat uns in [neue] Bereiche mobilisiert“, sagt Scott Johnson, Vizepräsident für Lieferkette und Bestandsmanagement bei Columbia Tech. „[Wir] waren ein mittelständischer Hersteller, und das in einem so großen Umfang, dass wir die Zuliefererbasis mobilisieren mussten, um erfolgreich zu sein. Wir konnten eine Menge Aktivitäten auf Fourstar übertragen, die wir normalerweise gemacht hätten.“ „Es hat uns geholfen, und es hat funktioniert. Es hat unsere Lieferkettenabläufe erheblich erweitert und es uns ermöglicht, in Zukunft verschiedene Modelle zu etablieren.“

Fourstar montierte alle Kabelbäume vom 1. März bis 15. Oktober. Das Geschäftsmodell und die Erfahrungen des Unternehmens ermöglichten es ihm, den kritischen Zeitrahmen für die Markteinführung einzuhalten, bemerkt Johnson.

Tatsächlich lieferte Fourstar den Prototypensatz für System 1 innerhalb von fünf Wochen nach dem ersten Kontakt zwischen den beiden Unternehmen. Anschließend wurden innerhalb von vier Monaten 23 weitere System-1-Sets fertiggestellt.

Laut Johnson mussten eine Reihe technischer Änderungen in die System-2-Gurtsätze integriert werden. Diese Kabelbäume waren komplexer als die von System 1 und umfassten etwa 200 neue Konfigurationen. Fourstar begann Mitte August mit der Herstellung und beendete sie Mitte Oktober.

Um Fourstar bei der Lösung technischer Herausforderungen zu Beginn des Projekts zu unterstützen, beauftragte Coghlin einen DCI-Ingenieur mit der Arbeit im Fourstar-Werk in Hudson, MA. Die Person war vor Ort, um technische Fragen in Echtzeit zu beantworten.

Fourstar wiederum entsandte einige seiner Mitarbeiter, um in den Einrichtungen von CT zu arbeiten und ihnen auf jede erdenkliche Weise zu helfen. Beide Unternehmen hielten täglich Kontakt und ihre Mitarbeiter arbeiteten während des Projekts zeitweise sogar sieben Tage die Woche.

Ebenso wichtig war, dass Fourstar sich an Tornik LLC – einen weiteren Hersteller kundenspezifischer Kabel – wandte und sowohl dessen Fachwissen als auch die Nutzung seiner Produktionsanlagen in Anspruch nahm, um den Zeitplan einzuhalten. Durch die Partnerschaft erhielt Fourstar wichtige Empfehlungen für Technik und Design für die Herstellbarkeit sowie Produktionsstätten in Hartford, CT, und Tijuana, Mexiko, die sicherstellten, dass die Kabelbäume zu oder unter den prognostizierten Kosten montiert und pünktlich geliefert wurden.

Johnson weist darauf hin, dass es seit der Einführung des Kabelbaums in keinem der Rechenzentren ein einziges Qualitätsproblem gegeben habe und dass der Kunde ein sehr positives Feedback gegeben habe. Infolgedessen wurde Columbia Tech vor einigen Jahren aus einem Feld von mehreren Hundert zu einem der zehn besten Nominierten für den President's Quality Award des Kunden.

„[Wir] verfügten über einige Kernkompetenzen, um Teile dieses Baus zu bewältigen, und haben Fourstar wegen seiner Kernkompetenzen und Ressourcen ausgewählt“, schließt Jim Coghlin, COO bei Columbia Tech. „[Dies] hat dazu beigetragen, ihre Stärken zu ergänzen und das Ganze zu mehr als der Summe seiner Teile zu machen. Gemeinsam haben [wir] alle Fristen und Kostenziele eingehalten und die Erwartungen des Kunden übertroffen.“

Jim ist leitender Redakteur von ASSEMBLY und verfügt über mehr als 30 Jahre redaktionelle Erfahrung. Bevor er zu ASSEMBLY kam, war Camillo Herausgeber von PM Engineer, Association for Facilities Engineering Journal und Milling Journal. Jim hat einen Abschluss in Englisch von der DePaul University.