211service.com
Vecht tegen schaal met schaal
In samenwerking met Samsung
Begin augustus 2016 genoot Samsung Electronics een vooraanstaande positie in de wereldwijde smartphone-industrie. Het stond klaar om zijn voetafdruk uit te breiden met de lancering van een innovatief vlaggenschipproduct. De Galaxy Note7, met zijn unieke gestroomlijnde vormfactor en toonaangevende functies zoals het kleurenscherm, was al maanden lang uitgekeken door industriewatchers, bloggers en consumenten over de hele wereld voordat hij in de schappen lag.
Tegen het einde van die maand begonnen echter meldingen van Note7-incidenten naar boven te komen. Dit leidde tot een wereldwijde terugroepactie, waarna Samsung snel het probleem signaleerde: een batterijkortsluiting veroorzaakt door een afbuiging van de negatieve elektrode. CT- en röntgenscans onthulden dat de jelly roll (een ontwerp dat wordt gebruikt in de meeste cilindrische, oplaadbare batterijen) in het batterijzakje werd samengedrukt, waardoor de scheiding tussen de twee elektroden verzwakte, waardoor er meerdere paden naar kortsluiting ontstonden. Om vervangende Note7-apparaten te leveren, schakelde Samsung een secundaire leverancier in - een leverancier die zonder problemen een deel van de originele Note7-batterijen wereldwijd had geleverd. Deze leverancier bevestigde dat ze veilig konden voldoen aan de volledige vraag naar de Note7-vervangende apparaten wereldwijd. De vervangende batterij kreeg echter al snel een tweede, duidelijke storing veroorzaakt door abnormaal hoge bramen op het lipje van de positieve elektrode als gevolg van defecten bij het ultrasoon lassen.
Uiteindelijk heeft Samsung de Note7 nog geen twee maanden na de lancering van de markt gehaald. Volgens brancherapporten verloor Samsung ongeveer $ 10 miljard aan omzet.
Bijna net zo snel als het terugroepproces verliep, implementeerde Samsung een programma voor veiligheidsbeheer dat ongeëvenaard is in zijn reikwijdte en omvang voor de mobiele industrie. Door bestaande batterijtests uit te breiden en nieuwe testniveaus te creëren, ontwikkelde Samsung een holistisch kader voor kwaliteit en veiligheid dat bekend staat als de 8-punts batterijveiligheidscontrole. Samsung heeft deze inspectie- en beoordelingsprotocollen ingevoerd voor zowel de interne kwaliteitsborgingsprocessen als die van de batterijleveranciers - van de productie van de afzonderlijke componenten waaruit het apparaat zelf bestaat, via het proces van het samenstellen en monteren van de telefoon tot de zeer einde, wanneer het voltooide apparaat werd onderworpen aan aanvullende tests.
De elektronicagigant vult dit testregime ook aan met een onafhankelijke Battery Advisory Group bestaande uit vier experts – drie uit de academische wereld en één uit de industrie – die de processen van Samsung en zijn antwoorden op problemen met betrekking tot batterijmaterialen, ontwerp en dynamiek beoordelen.
We hebben aanzienlijke investeringen gedaan om een zo breed mogelijk netwerk uit te werpen bij het vinden van oplossingen, zegt Justin Denison, senior vice president, Product Strategy and Marketing bij Samsung Electronics America. Het bedrijf heeft op maat gemaakte testfaciliteiten op grote schaal, waarmee technici mogelijke problemen of fouten tijdens de productie kunnen opsporen en de kwaliteit en veiligheid van apparaten kunnen valideren voordat ze worden vrijgegeven. Samsung bereikt niet alleen zijn primaire doel om de productkwaliteit te verbeteren, maar verbetert ook de manier waarop de hele industrie de kwaliteitscontrole beheert.
Onder druk
Het verbeterde veiligheidsprogramma van Samsung omvat meer tests in de hele productieketen, inclusief een betere integratie met de testprocessen van zijn leveranciers. Het gebruikt nu grotere steekproefomvang, in sommige gevallen test het apparaten en batterijen in partijen van meer dan 100.000 eenheden.
Samsung heeft ook een ingrijpend initiatief genomen om het faalrisico te verkleinen. Dit complexe project heeft het vermogen van het bedrijf vergroot om batterijdefecten systematisch en uitgebreid te detecteren voordat ze de consument bereiken. Wat nog belangrijker is, het heeft ook een enorme hoeveelheid gegevens gecreëerd over het fenomeen van het falen van de batterij van een smartphone zelf. Met andere woorden, hun omvang van de operaties heeft Samsung een hulpmiddel van onschatbare waarde opgeleverd dat het kan helpen om productieproblemen die nog moeten komen nauwkeurig te voorspellen en proactief te verminderen en deze bevindingen met de hele industrie te delen.
De batterij-uitdagingen van Samsung werden afgezet tegen een achtergrond in de smartphone-industrie van groeiende snelheid en complexiteit. Deze productieomgeving legt een buitengewone druk op alle deelnemers in de hele toeleveringsketen - wat nog wordt versterkt door de fundamentele regels van energie- en materiaalwetenschap, waaronder de constante spanning tussen de dichtheid van een batterij (de samenstelling van de elektrode en andere actieve materialen in een lithium-ionbatterij). ionbatterij) en zijn vermogen. Gerbrand Ceder, hoogleraar Materials Science and Engineering aan de University of California Berkeley en lid van Samsung's Battery Advisory Group, heeft verklaard dat, hoewel batterijen geen direct equivalent hebben van de halfgeleiderwet van Moore, het gemiddelde vermogen van een smartphonebatterij het afgelopen decennium effectief verdubbeld tot een gemiddelde van 700 wattuur per liter.
Een niet-verrassende verrassing
Geen van de bovenstaande factoren is strikt de oorzaak van de batterijstoringen van de Note7, zowel afzonderlijk als samen. Deze constellatie van industriële en technische dynamiek is inderdaad al geruime tijd een constante voor alle apparaatfabrikanten. Storingsbeheer kan op twee manieren worden aangepakt: u kunt ofwel een foutloze omgeving creëren … of uw besturingsomgeving ontwerpen voor fouten, en ontwerpen en processen krachtig repareren wanneer fouten worden ontdekt, zegt Ceder. Hij geeft verder toe dat nul-foutcondities praktisch onmogelijk te bereiken zijn. Dit is des te meer het geval in een productieomgeving zo groot als die van Samsung of die van andere grote producenten.
Samsung reageerde op de uitdaging door hun kwaliteitsborgingsprocessen verder te verbeteren - een breder netwerk uit te werpen en systemen te verbeteren om die fouten te detecteren en op te vangen. Dit betekende zowel het ontwerpen van nieuwe en verbeterde tests als het vergroten van de steekproef van geteste apparaten, evenals het inklappen van de macroweergave van de Battery Advisory Group.
Meer tests, meer samenwerking
De inspanningen van Samsung vertegenwoordigen aanzienlijke investeringen in tijd, materiaal en productiekosten.
Bij Samsung streven we naar zinvolle productinnovatie om aan de groeiende behoeften van consumenten te voldoen, maar wat ons onderzoek ons heeft geleerd, is dat we ook in onze processen moeten innoveren. Of het nu gaat om ontwerp en engineering, of kwaliteitsborging, we zijn voortdurend op zoek naar gebieden waarop we kunnen verbeteren, zegt Denison.
Samsung was in staat gebruik te maken van de aanzienlijke expertise op het gebied van verandermanagement om zijn veiligheidsbeheerprocessen te verbeteren. De 8-punts batterijveiligheidscontrole van Samsung heeft niet alleen een reeks beoordelingen in de hele toeleveringsketen geïnstitutionaliseerd, maar ook meerdere tests verbeterd met grootschalige steekproeven van voltooide apparaten, wat uniek lijkt voor de branche.
Vijf van deze tests, waaronder een duurzaamheidstest waarbij batterijen worden blootgesteld aan lekke banden en overladen, waren al processen als onderdeel van het veiligheidsregime van Samsung, maar zijn nu verbeterd met verhoogde frequentie en/of aanvullende testfasen in verschillende fasen van het productieproces.
Er werden ook drie volledig nieuwe stresstests voor batterijen toegevoegd: een laad- en ontlaadtest die werd uitgevoerd in elke productiefase; een versnelde gebruikstest met intensieve gebruiksscenario's, zegt Denison; en een totale vluchtige organische verbindingstest.
Deze acht tests vinden plaats in drie verschillende fasen. De eerste fase is erop gericht ervoor te zorgen dat de binnenkomende kwaliteit van componenten voldoet aan de eisen van Samsung. Er worden zes tests uitgevoerd op alle binnenkomende partijen batterijen, meestal tussen de 10.000 en 15.000 eenheden, en de helft van de tests die in dit stadium worden uitgevoerd, zijn destructieve tests. Als tijdens deze test ook maar een enkele storing wordt geconstateerd, wordt de hele partij batterijen weggegooid. Samsung en de leverancier stoppen vervolgens het assemblageproces om de oorzaak van het batterijprobleem te evalueren.
Zodra het batterijpakket is goedgekeurd voor productie, worden aanvullende tests uitgevoerd op de batterijen en apparaten terwijl ze door het productieproces van de telefoon gaan. Batterijen worden afgewezen als ze niet slagen voor de tests. Samsung voert ook een voltooide apparaatcontrole uit na de eerste productiefase, waaronder een massale laad- en ontlaadtest en een versnelde gebruikstest. Samsung voert vervolgens grootschalige tests uit en verzamelt tijdens het hele proces essentiële gegevens.
De kwaliteitscontrole- en testprocessen van Samsung worden steeds vaker gekoppeld aan die van zijn batterijleveranciers en onderaannemers. Een fundamenteel onderdeel van het 8-punts Battery Safety Check-raamwerk is een afhankelijkheid van diepgaande samenwerking tussen de inkomende kwaliteitscontroleteams van Samsung en die van haar leveranciers.
De inspanningen van Samsung - testen op een kwaliteitsniveau en een schaal die veel verder gaat dan de vereisten van de industrie - hebben geresulteerd in wat misschien wel de grootste verzameling gegevens ter wereld is over storingen in het apparaat en prestatieproblemen. Een deel van deze inspanning is strakkere methoden voor verzameling en gegevensbeheer.
Elke batterij die door onze toeleveringsketen stroomt, heeft een QR-code [quick response code, of streepjescode] erop, zodat we de kwaliteit en prestaties van elke batterij die door het productieproces van ons apparaat gaat, kunnen controleren, die vervolgens wordt toegevoegd aan een enorme database, zegt Denison. Bovendien zorgt de schaal van de tests voor een datapool die een breed detectivenet kan transformeren in een voorspellend hulpmiddel.
Er is een ongekende hoeveelheid informatie en inzicht die kan worden gegenereerd uit de manier en schaal waarop Samsung oplaadactiviteiten in apparaten analyseert, zegt Ceder.
Product- en componentstoringen zijn onvermijdelijk in elk productieproces. Door in grote aantallen te produceren, kunnen incidenten worden gerepliceerd. Met kleinere productievolumes kan het moeilijker zijn om onderscheid te maken tussen legitieme problemen en eenmalige storingen. In de nasleep van de Note7-terugroepactie heeft Samsung de omvang, schaal en complexiteit van zijn toeleveringsketen echter tot een troef gemaakt.
Simpelweg een betere hooiberg-naalddetecterende motor bouwen is op zich niet revolutionair, of zelfs maar echt mogelijk. Door het aantal tests en de schaal van de gerelateerde steekproefomvang te vergroten, heeft Samsung echter een innovatieve oplossing ontwikkeld voor het beperken van storingen die enorme gevolgen zal hebben voor de hele branche. De reactie van Samsung heeft een samenwerkingsplatform voor kwaliteitscontrole gecreëerd waaraan de hele industrie kan deelnemen en waarvan zij kan profiteren.
Ga voor meer informatie over de technologie van Samsung naar samsung.com