Kostenreduzierung bei der Kabelbaummontage

Nov 17, 2023

Im Marketing genügt eine Schere, um Kosten zu senken. Aber in der realen Geschäftswelt ist eine Schere das Letzte, was Führungskräfte eines Unternehmens in ihrer Nähe brauchen, während sie stressig entscheiden, wo sie Kosten senken können.

Ein effektiveres und sichereres Tool ist ein fortschrittliches ERP-System (Enterprise Resource Planning), mit dem Ingenieure von Anfang bis Ende auf die Stückliste (BOM), die Arbeitspreise, die CAD-Dateien und die Geräteeffizienz eines Projekts zugreifen und diese verfolgen können.

„Das ERP-System ist absolut unerlässlich, um all diese Kostenfaktoren richtig zu verfolgen“, sagt Rick Bromm, Präsident von ALTEX Inc., einem Hersteller von Draht- und Kabelbäumen seit 1998. „Mit dem richtigen ERP-System behalten Sie auch den Überblick.“ von Terminplanung, verwendeten und gelagerten Teilen sowie eingekauften Materialmengen und deren Durchlaufzeiten.“

ALTEX verlässt sich auf das Microsoft Navision ERP-System, um alle Montagekosten für eine Vielzahl von Kabelbäumen zu verfolgen, die in verschiedenen Branchen eingesetzt werden. Dazu gehören medizinische Geräte und das, was Bromm als Spezialtransport bezeichnet.

„Ein Kunde ist ein Unternehmen, das Fahrzeugmodifikationen durchführt“, erklärt Bromm. „Nachdem die Arbeiter den Boden herausgenommen haben, um mehr Kopffreiheit zu schaffen, müssen sie die ursprünglichen Kabelbäume entfernen.

„Wir bauen diese Kabelbäume so um, dass sie den Rollstuhlaufzug mit Strom versorgen, standardmäßige Sicherheitsfunktionen wie Airbags und Rückhaltesysteme sowie Optionen wie eine Klimaanlage und einen DVD-Player bieten“, fährt Bromm fort. „Der Umbau dieses Kabelbaums ist ziemlich umfangreich und teuer. Aber der Kunde weiß das im Voraus und weiß auch, dass er jedes Mal ein qualitativ hochwertiges Kabelbaum erhält.“

Die Reduzierung der Kosten eines Kabelbaums ist oft ein komplexer Prozess, bei dem der Hersteller die Kosten in mehreren Bereichen bewerten und dann nach Möglichkeiten suchen muss, diese zu begrenzen. Die Hauptkostenbereiche für jeden Kabelbaum sind Design und Dokumentation, Kabel und Komponenten, Arbeit, Ausrüstung sowie Montage und Prüfung.

Bei der Kabelbaummontage arbeiten Hersteller und Kunden während eines Projekts typischerweise vom Anfang bis zum Ende eng zusammen.

„Meistens liefern uns unsere Kunden einen Entwurf des oder der Kabelbäume, die sie bauen möchten“, bemerkt Bromm. „Dieses Design stammt von ihrem internen Ingenieurteam.“

Nach Erhalt des Entwurfs prüfen die ALTEX-Ingenieure ihn sorgfältig im Hinblick auf den IPC-WHMA-A-620D-Standard „Anforderungen und Akzeptanz für Kabel-/Kabelbaumbaugruppen“. Dieser Prozess kann je nach Komplexität des Kabelbaums relativ kurz bis ziemlich lang sein.

„Wenn ein Kunde es wünscht, führen wir anschließend eine DFM-Prüfung (Design for Manufacturability) der Zeichnungen durch“, erklärt Bromm. „Der DFM-Prozess dient als Grundlage unserer Kostenanalyse, mit dem Endziel, den hochwertigsten Kabelbaum zu den niedrigsten Kosten zu bauen.“

Laut Bromm konzentriert sich dieser Prozess auf die Bewertung von Möglichkeiten zur Steigerung der Automatisierung. Dies wiederum führt zu einer verbesserten Qualität und allen Designänderungen, die es den Bedienern ermöglichen würden, die Baugruppe effizienter zu bauen, ohne Qualitätsrisiken mit sich zu bringen.

Auch Parker Garrett, Inhaber und Geschäftsführer von EMSCO, erkennt die Bedeutung eines ERP-Systems zur effektiven Überwachung der Kosten für die Kabelbaummontage an. Garrett ergänzt das E2 Shop ERP-System seines Unternehmens (von Shoptech) mit der Arcadia-Software, einem ECAD-Programm (Electrical Computer Aided Design).

„Ungefähr 70 Prozent der Zeit erhalten wir eine Art Kabelbaum-Design, mit dem wir arbeiten können, während wir den Rest der Zeit das Design von Grund auf neu erstellen müssen“, erklärt Garrett. „Arcadia hilft in beiden Fällen umfassend. Die Software ermöglicht uns die Erstellung wichtiger Dokumentationen für die Entwürfe, die wir erhalten. Und für die von uns erstellten Entwürfe gewährleistet sie einen fehlerfreien Entwurf sowie eine vollständige Dokumentation, die den Kabelbaummontageprozess vereinfacht.“

Garrett ist gleichermaßen beeindruckt von der Fähigkeit von Arcadia, schnell hochwertige Zeichnungen zu erstellen sowie Drahtabisolierlängen und individuelle Drahtmarkierungen zu bestimmen. Die Software programmiert außerdem automatisch die Kabelverarbeitungsmaschinen und zeigt an, wo jedes Kabel und jeder Anschluss in einem Kabelbaum platziert werden muss. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Software für den Kunden ein Fehlerbehebungsdiagramm (Schema) für jeden Kabelbaum erstellen kann.

Normalerweise stellt der Kunde detaillierte Spezifikationen für alle Kabel und Komponenten bereit, die in den Kabelbäumen verwendet werden sollen. Dazu gehören Draht- oder Kabelgröße, Leitermaterial und -anzahl, Isolationsmaterial und -dicke, Draht- oder Kabelummantelungen sowie die Anzahl und Art der Anschlüsse, Anschlüsse, Relais, Sicherungen, Schlösser und Tüllen. Manchmal überlässt der Kunde dem Hersteller in diesem Bereich jedoch aufgrund seiner Erfahrung oder seines Fachwissens die Führung.

Bei EMSCO nutzen Ingenieure E2 Shop täglich, um in Echtzeit die Verfügbarkeit aller für einen Kabelbaum spezifizierten Komponenten zu ermitteln. Wenn die genaue Komponente nicht verfügbar ist, benachrichtigt der leitende Ingenieur des Projekts den Kunden über diese Situation und empfiehlt eine alternative Komponente, die seiner Meinung nach genauso gut funktionieren kann und derzeit bei EMSCO auf Lager ist. Dieser Ansatz spart sowohl dem Hersteller als auch dem Kunden Geld.

„Manche Kunden wissen genau, was sie wollen und halten daran fest“, sagt Garrett. „Wir machen sie dann darauf aufmerksam, dass dieser Ansatz zu teureren Kabelbäumen und längeren Vorlaufzeiten führen kann, da Komponenten nicht sofort verfügbar sind. Ein damit verbundenes Problem besteht darin, dass die Montage komplexerer Kabelbäume auch länger dauern kann.“

Garrett empfiehlt seinen Kunden regelmäßig, dass EMSCO die Führung bei der elektrischen Konstruktion ihrer Kabelbäume übernimmt. Dies gibt dem Hersteller eine größere Flexibilität zur Kostensenkung in Bereichen wie Draht- und Steckertyp, Schrumpfschlauchmaterial und Bündelungsmethode.

„Ein weiterer wichtiger Vorteil der ECAD-Software besteht darin, dass sie alle für jeden Kabelbaum in einem Projekt benötigten Komponenten genau auflistet“, fügt Garrett hinzu. „Diese Liste begrenzt den Materialausschuss erheblich, was für uns eine Möglichkeit ist, die komponentenbezogenen Kosten zu senken.“

Rob Boyd, leitender Produktmanager bei Schleuniger Inc., empfiehlt Kabelbaumherstellern, der Versuchung zu widerstehen, die kostengünstigsten Komponenten zu kaufen. Sie sparen von vornherein Geld, können jedoch zu Produktionsproblemen führen, die zu längeren Rüstzeiten, Produktivitätsverlusten und möglichen Defekten führen können.

„Zum Beispiel sind kostengünstige Koaxialkabel (Normal- oder Hochspannung) oft nicht konzentrisch“, bemerkt Boyd. „Dadurch wird die konsistente Verarbeitung wesentlich schwieriger und die Einrichtung ist schwieriger (d. h. zeitaufwändiger). Außerdem kann es zu Fehlern kommen. Letztendlich können kostengünstige Materialien für die Kunden sehr kostspielig sein.“

ALTEX nutzt fokussierte Lieferketten für Drähte und Steckverbinder, um die Komponentenkosten zu minimieren, die Kommunikation zu verbessern und beim Lieferanten Priorität zu haben. Laut Bromm hat dieser strategische Ansatz zur Beschaffung von Komponenten zum besten Preis dem Unternehmen seit vielen Jahren gute Dienste geleistet.

„Unsere Kunden spezifizieren typischerweise Kabel und Komponenten wie Klemmen und Schalter“, sagt Bromm. „Der Draht ist fast immer im UL-Stil, der Spezifikationen für den Größenbereich, das Isolationsmaterial sowie die Temperatur- und Spannungsbewertung enthält.“

Der Arbeitsaufwand ist der am schwierigsten zu bewertende und zu reduzierende Montageaufwand, da er von Natur aus Teil der anderen fünf Faktoren ist. Für ALTEX mit Werken in Westfield, IN, und Nogales, Mexiko, ist die Berechnung der Arbeitszeit unabhängig vom Standort dieselbe. Die Kosten sind je nach Region einfach niedriger.

„Obwohl die Arbeitskosten in Indiana etwas höher sind, können Zölle und Frachtkosten die Arbeitseinsparungen im Süden ausgleichen, was manchmal zu höheren Gesamtmontagekosten in Mexiko führt“, sagt Bromm. „Wir bauen jedes Geschirr immer dort, wo es für höchste Qualität und Gesamtkosten am besten ist, wobei Qualität oberste Priorität hat.“

Laut Bromm sind technische Ressourcen für ALTEX Gemeinkosten und nicht direkt an jedes Projekt gebunden. Die Erstellung von Projektangeboten erfordert einen beträchtlichen Teil dieser Ressourcen, da ein oder mehrere Ingenieure des Unternehmens ein Projekt mit dem Kunden anhand einer proprietären Angebotsvorlage durchgehen.

Die Vervollständigung aller Details ist zeitaufwändig, da alle Berechnungen manuell durchgeführt werden müssen. Dies liegt daran, dass die Ingenieure die Zeit für jeden Schritt des Montageprozesses abschätzen müssen. Diese unterschiedlichen Schätzungen werden dann mithilfe der Vorlage addiert, um die endgültigen Kosten zu ermitteln.

„Der Arbeitsaufwand beträgt in der Regel etwa 30 Prozent unserer Kosten für die Kabelbaummontage“, schätzt Garrett. „Der Schlüssel zur Arbeitsoptimierung liegt in der Entwicklung eines flexiblen und effizienten Arbeitsablaufs während des gesamten Montageprozesses.“

EMSCO beschäftigt etwa 30 Mitarbeiter, die alle in verschiedenen Aspekten der Kabelbaummontage, -prüfung und -lieferung geschult sind. Die meisten Arbeiter können einen Gurt von Anfang bis Ende bauen. Dazu gehört der Betrieb der Automatisierungsausrüstung bis hin zur Fertigstellung der gesamten Kabelverarbeitung – vom Anfang über die Prüfung/Qualitätssicherung und Verpackung bis hin zur Etikettierung des endgültigen Kartons für den Versand.

„Die komplexeren Kabelbäume werden in der Regel von den erfahrensten Arbeitern durchgeführt, um die Effizienz zu optimieren“, sagt Garret. „Sie wissen am besten, wie man alle benötigten Teile zur Verfügung hat und dann schnell die Kabelbäume baut.“

Im EMSCO-Werk in Ashland, VA, werden alle Drähte und Kabel auf vollautomatischen Schneid-, Abisolier- und Konfektionierungsmaschinen von Komax Corp. und Schleuniger verarbeitet. Die vor einigen Jahren angeschafften Maschinen verarbeiten Drähte und Kabel von 30 AWG bis 750 MCM.

„Die eigentliche Kostenherausforderung bei der Ausrüstung besteht nicht darin, sie zu kaufen, wenn sie aufgrund der aktuellen Arbeitsbelastung praktikabel ist, sondern wenn sie erstrebenswert ist, basierend auf einer erhofften zukünftigen Arbeitsbelastung“, erklärt Garrett. „Als wir als Unternehmen [im Jahr 2001] anfingen, verwendeten wir halbautomatische Schnittstreifenmaschinen und Crimppressen. Das Problem bestand darin, dass dieser Aufbau lange Umrüstzeiten mit sich brachte, was kostspielig war. Bei den vollautomatischen Maschinen war unsere Umrüstzeit für die Umstellung kürzer Bei der Umstellung von 14 AWG auf 12 AWG ist die Zeit beispielsweise von 20 Minuten auf knapp über 7 Minuten gesunken. Das ist eine enorme Steigerung der Effizienz.“

ALTEX betreibt außerdem eine breite Palette automatisierter und halbautomatischer Kabelverarbeitungsgeräte, darunter Tischmodelle und mehrere CrimpCenter-Maschinen von Schleuniger. Für die Drahtverarbeitung werden keine Handwerkzeuge verwendet, obwohl Arbeiter gelegentlich Drähte an Steckverbinder löten.

„Der Anlagen-ROI ist für uns ziemlich einfach“, bemerkt Bromm. „Aufgrund unserer großen Anzahl an langjährigen Kunden streben wir eine mehrjährige Amortisation an.“

Schleuniger verbessert regelmäßig seine Ausrüstung, um die Produktivität der Draht- und Kabelverarbeitung zu steigern. Boyd weist auf die interne Betriebssoftware hin, die den Bedienern eine einfache Vernetzung mit anderen Geräten ermöglicht; schnelles Sortieren, Einrichten und hochwertige Verarbeitung von Drähten und Kabeln; und erhalten Sie wichtige Daten zum Schneiden, Abisolieren und Crimpen.

„Unsere Di.IT-Abteilung stellt ein Fertigungsausführungssystem namens 4Wire Cutting and Assembly Optimization (CAO) her“, erklärt Boyd. „Durch die Digitalisierung der Wertschöpfungsketten optimiert und steuert die innovative Software des CAO komplexe Fertigungs- und Logistikprozesse und unterstützt Qualitätssicherung und Rückverfolgbarkeit. Das System liefert ein genaues Bild davon, was wirklich in jeder Maschine vor sich geht, um deren Gesamtanlageneffektivität (OEE) zu maximieren. "

Obwohl es sich um ein Schleuniger-Produkt handelt, ermöglicht die Schnittstelle von CAO die Verwendung mit allen Kabelverarbeitungsgeräten von Komax Corp., Schaefer Megomat und Artos Engineering. Laut Boyd haben mehrere Hersteller von Kfz-Kabelbäumen durch den Einsatz von CAO ihre Kosten erheblich gesenkt.

Ein solches Unternehmen ist nun in der Lage, Kabelverarbeitungsmaschinen Projekte mithilfe eines elektronischen Kanban-Systems anstelle eines physischen Systems zuzuweisen. Bei der früheren Methode musste der Bediener anhand seiner eigenen Kriterien über die Produktionsaufträge für eine ganze Schicht entscheiden, was an allen Arbeitsstationen oft inkonsistent und ineffizient war. Nun wird die Anzahl der übermittelten Aufträge auf Basis eines Optimierungsalgorithmus automatisch sequenziert und auf die nächsten 2 Produktionsstunden begrenzt. Zu den Vorteilen gehören kürzere Umrüstzeiten und eine höhere OEE.

Kabelbaumhersteller sind sich einig, dass Montage und Prüfung den größten Anteil an den Gesamtkosten ausmachen. Laut Bromm können Montage und Tests bei ALTEX recht kostspielig sein, da das Unternehmen seine einzigartigen Vorrichtungen individuell für komplexe Baugruppen anfertigt, auf denen beide Prozesse durchgeführt werden.

„Die Vorrichtungen sind teuer, aber sie ermöglichen uns eine schnellere Schulung der Mitarbeiter und machen unsere Bediener effizienter“, sagt Bromm. „Dank einer Sperrfunktion, die aktiviert wird, sobald der Kabelbaum elektrisch angeschlossen ist, ist auch eine qualitativ hochwertige Montage der Kabelbäume gewährleistet. Während des Tests muss der Kabelbaum grünes Licht erhalten, sonst kann er nicht aus der Vorrichtung entfernt werden.“

ALTEX verwendet diese kundenspezifischen Vorrichtungen seit mehr als fünf Jahren und das Unternehmen betreibt in seiner gesamten Anlage etwa 20 davon. Der Aufbau dauert jeweils zwei bis drei Wochen, hält jedoch jahrelang und kann für ähnliche Kabelbaumtypen modifiziert werden, die möglicherweise eine andere Länge haben oder ein oder zwei zusätzliche Anschlüsse oder Anschlüsse erfordern.

EMSCO verlässt sich auf unkonventionelle Bautische, um seinen Kabelbaummontageprozess zu optimieren. Das Unternehmen verwendet derzeit mehr als 50 solcher Tische, die eine Fläche von fast 600 Fuß umfassen.

„Wir verwenden ein intern entwickeltes System, um die Kosteneffizienz beim Bau und Testen unserer Kabelbäume zu optimieren“, erklärt Garrett. „Eine detaillierte Zeichnung wird aus dem CAD erstellt, dann gedruckt und auf einem Bautisch platziert. Die Magnete werden dann auf der Zeichnung dort positioniert, wo herkömmliche Pfosten wären. Der Aufbau ist in wenigen Minuten abgeschlossen und die Magnete können bei Bedarf einfach verschoben werden. Einer oder mehrere Anschließend werden mobile Wagen mit verarbeiteten Drähten und anderen Kabelbaumkomponenten zum Tisch gebracht, sodass der Monteur alles hat, was er zum Bau des Kabelbaums oder der Kabelbäume benötigt.“

EMSCO testet Kabelbäume während des gesamten Bauprozesses, um Probleme so früh wie möglich zu finden und zu beheben und spätere Nacharbeiten zu begrenzen. Garrett sagt, dass ein großer Kostenfaktor im Zusammenhang mit Tests die anfängliche Einrichtungszeit (dh die Programmierung des computergestützten Testers und der Bau einer Testvorrichtung) für einen bestimmten Kabelbaumtyp ist. Es ist keine Rüstzeit erforderlich, um weitere Kabelbäume des genau gleichen Typs zu testen.

„Testen ist eine Inspektion, daher ist es naturgemäß eine zusätzliche Arbeit, die über den Kabelbaumbau hinausgeht“, räumt Garrett ein. „Aber es geht effizienter und kostengünstiger.“

EMSCO verwendet ausschließlich Testgeräte von Cirris Inc. und das bereits seit 10 Jahren. Darin Yeager, Vizepräsident für Vertrieb bei Cirris (einem Geschäftsbereich von Schleuniger), empfiehlt Kabelbaumherstellern verschiedene Möglichkeiten, ihre Kosten zu senken.

Die erste besteht darin, die Zeit zu verkürzen, die zum Erstellen und Überprüfen eines Testprogramms erforderlich ist. Laut Yeager liefert die Software für die Kabelbaumkonstruktion nicht nur eine Stückliste und einen Kostenvoranschlag für die Baugruppe, sondern kann auch die „Von- und Bis“-Liste der Baugruppe ausgeben, um einen einfacheren direkten Import in den Tester und seine Software zu ermöglichen. Einige Tester verfügen sogar über automatische Schaltungslernfunktionen und einfach zu programmierende Software, die die Arbeit so einfach machen, dass kein spezieller Testprogrammierer erforderlich ist, um hervorragende Testprogramme zu erstellen.

„Wenn möglich, standardisieren Sie Ihre Testkabel und Schnittstellen, um sie für mehrere Projekte universell zu nutzen“, empfiehlt Yeager. „Eine weitere Möglichkeit, Zeit zu sparen, besteht darin, eine Seite der Testkabel oder -schnittstelle zu standardisieren, um einen gemeinsamen Stecker in Ihrem Bestand zu verwenden, z. B. einen 50-poligen D-SUB, der sowohl kostengünstig als auch langlebig ist.“

Yeager sagt auch, dass es für Hersteller gut sei, einen Tester oder ein Testsystem zu finden, das skalierbar sei. Dieser Ansatz ermöglicht es einem Unternehmen, seine Fähigkeiten und Programme in Zukunft zu erweitern, wenn es wächst oder komplexere Verkabelungs- und Verbindungsprojekte übernimmt.

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.