Kjemp mot skala med skala

I samarbeid med Samsung

I begynnelsen av august 2016 hadde Samsung Electronics en fremtredende posisjon i den globale smarttelefonindustrien. Det var klar til å utvide sitt fotavtrykk med lanseringen av et innovativt flaggskipprodukt. Galaxy Note7, med sin unike slanke formfaktor og bransjeledende funksjoner som fargeskjermen, hadde vært etterlengtet av industriovervåkere, bloggere og forbrukere over hele verden i flere måneder før den kom i hyllene.

Mot slutten av den måneden begynte imidlertid rapporter om Note7-hendelser å dukke opp. Dette utløste en global tilbakekalling, hvoretter Samsung raskt identifiserte problemet: en batterikortslutning forårsaket av en avbøyning av den negative elektroden. CT- og røntgenskanninger avslørte at gelérullen (et design som brukes i de fleste sylindriske, oppladbare batterier) ble komprimert i batteriposen, noe som svekket separatoren mellom de to elektrodene, og skapte flere veier til kortslutning. For å kunne tilby erstatningsenheter for Note7, engasjerte Samsung en sekundær leverandør – en som hadde levert en del av de originale Note7-batteriene globalt uten problemer. Denne leverandøren bekreftet at de trygt kunne møte den fulle etterspørselen etter Note7-erstatningsenheter over hele verden. Imidlertid opplevde erstatningsbatteriet snart en annen, tydelig feil forårsaket av unormalt høye grader på den positive elektrodefliken på grunn av ultralydsveisedefekter.

Til slutt trakk Samsung Note7 fra markedet mindre enn to måneder etter lanseringen. Bransjerapporter anslår at Samsung tapte rundt 10 milliarder dollar i salg.

Nesten like raskt som tilbakekallingsprosessen gikk, implementerte Samsung et sikkerhetsstyringsprogram uten sidestykke i omfang og størrelse for mobilindustrien. Ved å utvide eksisterende batteritester og skape nye testnivåer, utviklet Samsung et helhetlig kvalitets- og sikkerhetsrammeverk kjent som 8-punkts batterisikkerhetssjekk. Samsung innførte disse inspeksjons- og gjennomgangsprotokollene på tvers av både interne og batterileverandørers kvalitetssikringsprosesser – fra produksjonen av de individuelle komponentene som utgjør selve enheten, gjennom prosessen med å sette sammen disse komponentene og sette sammen telefonen, til selve slutt, da den ferdige enheten ble gjenstand for ytterligere tester.

Elektronikkgiganten kompletterer også dette testregimet med en uavhengig Battery Advisory Group bestående av fire eksperter – tre fra akademia og én fra industrien – som gjennomgår Samsungs prosesser og dens svar på spørsmål knyttet til batterimaterialer, design og dynamikk.

Vi har gjort betydelige investeringer for å kaste et bredest mulig nett, i å finne løsninger, sier Justin Denison, senior visepresident for produktstrategi og markedsføring i Samsung Electronics America. Selskapet har spesialbygde testanlegg i masseskala, som lar ingeniører finne ut potensielle problemer eller feil under produksjonen og validere kvaliteten og sikkerheten til enhetene før de frigis. Samsung oppnår ikke bare sitt primære mål om å øke produktkvaliteten, men løfter måten hele bransjen administrerer kvalitetskontroll på.

Under press

Samsungs forbedrede sikkerhetsprogram inkluderer flere tester gjennom hele produksjonskjeden, inkludert økt integrasjon med leverandørenes testprosesser. Den bruker nå større prøvestørrelser, i noen tilfeller tester enheter og batterier i partier som overstiger 100 000 enheter.

Samsung tok også et vidtrekkende initiativ med sikte på å øke sin evne til å redusere feilrisiko. Dette komplekse prosjektet har økt selskapets evne til å systematisk og omfattende oppdage batteridefekter før de når forbrukerne. Enda viktigere, det har også skapt et enormt datavolum om fenomenet smarttelefonbatterifeil i seg selv. Med andre ord har deres omfang av operasjoner gitt Samsung et uvurderlig verktøy som kan hjelpe det nøyaktig å forutsi og proaktivt redusere produksjonsproblemer som ennå ikke kommer og dele disse funnene på tvers av bransjen.

Samsungs batteriutfordringer ble satt på bakgrunn av en smarttelefonindustri med økende hastighet og kompleksitet. Dette produksjonsmiljøet legger ekstraordinært press på alle deltakere gjennom hele forsyningskjeden - som forsterkes av de grunnleggende reglene for energi- og materialvitenskap, inkludert den konstante spenningen mellom tettheten til et batteri (sammensetningen av elektrode og andre aktive materialer i en litium- ionbatteri) og dets kraft. Gerbrand Ceder, professor i materialvitenskap og ingeniørvitenskap ved University of California Berkeley og medlem av Samsungs Battery Advisory Group, har uttalt at selv om batterier ikke har en direkte ekvivalent med Moores halvlederlov, har gjennomsnittseffekten til et smarttelefonbatteri effektivt doblet i løpet av det siste tiåret, til et gjennomsnitt på 700 wattimer per liter.

En ikke overraskende overraskelse

Ingen av faktorene ovenfor er strengt tatt årsaken til Note7s batterifeil, verken isolert eller i fellesskap. Faktisk har denne konstellasjonen av industri og teknisk dynamikk vært konstant for alle enhetsprodusenter i noen tid. Feilhåndtering kan løses på én av to måter: du kan enten lage et null-feilmiljø ... eller designe ditt driftsmiljø for feil, og fikse design og prosesser kraftig når feil blir fanget opp, sier Ceder. Han fortsetter med å innrømme at null-feilforhold er praktisk talt umulige å oppnå. Dette er enda mer i et produksjonsmiljø så stort som Samsungs eller andre store produsenter.

Samsung svarte på utfordringen ved å ytterligere forbedre kvalitetssikringsprosessene deres – ved å kaste et bredere nett og forbedre systemene for å oppdage og fange opp disse feilene. Dette har betydd både utforming av nye og forbedrede tester og økt prøvetaking av testede enheter, samt bretting av makrovisningen til Battery Advisory Group.

Flere tester, mer samarbeid

Samsungs innsats representerer betydelige investeringer i tid, materiale og produksjonskostnader.

Hos Samsung streber vi etter meningsfull produktinnovasjon for å møte de økende behovene til forbrukere – men det undersøkelsen vår lærte oss er at vi også må innovere i prosessene våre. Enten det er innen design og engineering, eller kvalitetssikring, leter vi hele tiden etter områder vi kan forbedre oss på, sier Denison.

Samsung var i stand til å utnytte den betydelige endringsledelsesekspertisen for å forbedre sine sikkerhetsstyringsprosesser. Samsungs 8-punkts batterisikkerhetssjekk institusjonaliserte ikke bare en rekke anmeldelser gjennom hele forsyningskjeden, men forbedret også flere tester som involverte storskala prøvetaking av ferdige enheter, noe som virker unikt for bransjen.

Fem av disse testene, inkludert en holdbarhetstest som utsetter batterier for punkteringer og overlading, var allerede prosesser som en del av Samsungs sikkerhetsregime, men har nå blitt forbedret med økt frekvens og/eller ytterligere teststadier i ulike faser av produksjonsprosessen.

Tre helt nye batteristresstester ble også lagt til: en lade- og utladningstest utført på hvert produksjonsstadium; en akselerert brukstest som involverer intensive bruksscenarier, sier Denison; og en total test av flyktige organiske forbindelser.

Disse åtte testene finner sted over tre forskjellige stadier. Det første trinnet er fokusert på å sikre at den innkommende kvaliteten på komponentene oppfyller Samsungs krav. Seks tester utføres på alle innkommende partier av batterier, som typisk er alt fra 10 000 – 15 000 enheter, og halvparten av testene som utføres på dette stadiet er destruktive tester. Hvis til og med en enkelt feil blir observert under denne testen, vil hele partiet med batterier bli kastet ut. Samsung og leverandøren stopper deretter monteringsprosessen for å evaluere årsaken til batteriproblemet.

Når batteripartiet er godkjent for produksjon, utføres ytterligere testing på batteriene og enhetene mens de beveger seg gjennom telefonproduksjonsprosessen. Batterier avvises hvis de stryker på testene. Samsung gjennomfører også en fullført enhetssjekk etter den innledende produksjonsfasen, som inkluderer en massiv lade- og utladningstest og akselerert brukstest. Samsung utfører deretter massetesting, og samler inn viktige data gjennom hele prosessen.

Samsungs kvalitetskontroll- og testprosesser er i økende grad knyttet til batterileverandørene og underleverandørene. En grunnleggende komponent i rammeverket for 8-punkts batterisikkerhetssjekk er avhengighet av dypt samarbeid mellom Samsungs innkommende kvalitetskontrollteam og leverandørene.

Samsungs innsats – testing på et nivå av kvalitet og skala langt utover bransjekravene – har kulminert i det som kan være verdens største samling av data om feil i enheten og ytelsesproblemer. En del av denne innsatsen er strammere innsamlings- og datahåndteringsmetoder.

Hvert enkelt batteri som strømmer gjennom forsyningskjeden vår har en QR-kode [hurtigsvarskode, eller strekkode] for å tillate oss å overvåke kvaliteten og ytelsen til hvert batteri som går gjennom produksjonsprosessen for enheten, som deretter legges til en massiv database, sier Denison. I tillegg tillater omfanget av testingen en datapool som kan forvandle et bredt detektivnett til et prediktivt verktøy.

Det er en enestående mengde informasjon og innsikt som kan genereres fra måten og skalaen Samsung analyserer ladeaktiviteter i enheten med, sier Ceder.

Produkt- og komponentfeil er uunngåelige i enhver produksjonsprosess. Å produsere i store antall gir mulighet for å gjenskape hendelser. Med mindre produksjonsvolumer kan det være vanskeligere å skille mellom legitime problemer og engangsfeil. I kjølvannet av tilbakekallingen av Note7 gjorde Samsung imidlertid størrelsen, omfanget og kompleksiteten til forsyningskjeden til en ressurs.

Å ganske enkelt bygge en bedre høystakknåldeteksjonsmotor er ikke i seg selv revolusjonerende, eller til og med virkelig mulig. Ved å øke antallet tester og omfanget av de relaterte prøvestørrelsene, har Samsung imidlertid utviklet en innovativ løsning for å redusere feil som vil ha enorme konsekvenser for hele bransjen. Samsungs svar har skapt en samarbeidsplattform for kvalitetskontroll der hele industrien kan delta og som den kan dra nytte av.

For mer om Samsungs teknologi, besøk samsung.com

gjemme seg