Combatti la scala con la scala

In collaborazione con Samsung

All'inizio di agosto 2016, Samsung Electronics ha goduto di una posizione di rilievo nel settore globale degli smartphone. Era pronta ad espandere la propria presenza con il lancio di un innovativo prodotto di punta. Il Galaxy Note7, con il suo fattore di forma unico ed elegante e le caratteristiche leader del settore come il display a colori, era stato molto atteso da osservatori del settore, blogger e consumatori di tutto il mondo per mesi prima che arrivasse sugli scaffali.

Entro la fine di quel mese, tuttavia, iniziarono ad emergere segnalazioni di incidenti Note7. Ciò ha provocato un richiamo globale, dopo il quale Samsung ha rapidamente identificato il problema: un cortocircuito della batteria causato da una deflessione dell'elettrodo negativo. Le scansioni TC e a raggi X hanno rivelato che il rotolo di gelatina (un design utilizzato nella maggior parte delle batterie cilindriche ricaricabili) era compresso nella custodia della batteria, il che ha indebolito il separatore tra i due elettrodi, creando percorsi multipli di cortocircuito. Per fornire dispositivi Note7 sostitutivi, Samsung ha assunto un fornitore secondario, uno che aveva fornito una parte delle batterie originali Note7 a livello globale senza incidenti. Questo fornitore ha confermato di poter soddisfare in sicurezza la piena domanda di dispositivi sostitutivi Note7 in tutto il mondo. Tuttavia, la batteria sostitutiva ha subito un secondo, distinto guasto causato da bave anormalmente alte sulla linguetta dell'elettrodo positivo dovute a difetti di saldatura a ultrasuoni.

Alla fine, Samsung ha ritirato il Note7 dal mercato meno di due mesi dopo il suo lancio. I rapporti del settore stimano che Samsung abbia perso circa $ 10 miliardi di vendite.

Quasi con la stessa rapidità con cui si è svolto il processo di ritiro, Samsung ha implementato un programma di gestione della sicurezza senza precedenti per portata e dimensioni per il settore mobile. Aumentando i test delle batterie esistenti e creando nuovi livelli di test, Samsung ha sviluppato un framework olistico di qualità e sicurezza noto come 8-Point Battery Safety Check. Samsung ha istituito questi protocolli di ispezione e revisione attraverso i processi di garanzia della qualità interni e dei fornitori di batterie, dalla produzione dei singoli componenti che compongono il dispositivo stesso, attraverso il processo di assemblaggio di tali componenti e assemblaggio del telefono, fino al fine, quando il dispositivo completato è stato sottoposto a ulteriori test.

Il gigante dell'elettronica integra anche questo regime di test con un gruppo di consulenza indipendente sulla batteria composto da quattro esperti, tre del mondo accademico e uno del settore, che esaminano i processi di Samsung e le sue risposte ai problemi relativi ai materiali, al design e alla dinamica delle batterie.

Abbiamo fatto investimenti significativi per gettare la rete più ampia possibile, nella ricerca di soluzioni, afferma Justin Denison, vicepresidente senior, Product Strategy and Marketing di Samsung Electronics America. L'azienda dispone di strutture di collaudo su larga scala personalizzate, che consentono agli ingegneri di ricercare potenziali problemi o guasti durante la produzione e di convalidare la qualità e la sicurezza dei dispositivi prima che vengano rilasciati. Samsung non solo sta raggiungendo il suo obiettivo principale di aumentare la qualità del prodotto, ma sta migliorando il modo in cui l'intero settore gestisce il controllo della qualità.

Sotto pressione

Il programma di sicurezza avanzato di Samsung include più test lungo tutta la catena di produzione, inclusa una maggiore integrazione con i processi di test dei suoi fornitori. Ora utilizza campioni di dimensioni maggiori, in alcuni casi testando dispositivi e batterie in lotti che superano le 100.000 unità.

Samsung ha anche intrapreso un'iniziativa di vasta portata volta ad aumentare la sua capacità di mitigare il rischio di guasto. Questo complesso progetto ha aumentato la capacità dell'azienda di rilevare in modo sistematico e completo i difetti della batteria prima che raggiungano i consumatori. Ancora più importante, ha anche creato un immenso volume di dati sul fenomeno dell'avaria della batteria dello smartphone stesso. In altre parole, la loro scala di operazioni ha fornito a Samsung uno strumento inestimabile che può aiutarla a prevedere con precisione e mitigare in modo proattivo i problemi di produzione che devono ancora venire e condividere tali risultati in tutto il settore.

Le sfide della batteria di Samsung sono state ambientate in uno sfondo del settore degli smartphone caratterizzato da velocità e complessità crescenti. Questo ambiente di produzione esercita una pressione straordinaria su tutti i partecipanti lungo tutta la catena di approvvigionamento, amplificata dalle regole fondamentali dell'energia e della scienza dei materiali, inclusa la tensione costante tra la densità di una batteria (la composizione dell'elettrodo e di altri materiali attivi in ​​una batteria al litio batteria a ioni) e la sua potenza. Gerbrand Ceder, professore di Scienza e ingegneria dei materiali presso l'Università della California a Berkeley e membro del Battery Advisory Group di Samsung, ha affermato che, sebbene le batterie non abbiano un equivalente diretto della legge sui semiconduttori di Moore, la potenza media di una batteria per smartphone è è effettivamente raddoppiato nell'ultimo decennio, raggiungendo una media di 700 wattora per litro.

Una sorpresa senza sorprese

Nessuno dei fattori di cui sopra è strettamente la causa dei guasti della batteria del Note7, sia in isolamento che di concerto. In effetti, questa costellazione di dinamica industriale e tecnica è da tempo una costante per tutti i produttori di dispositivi. La gestione degli errori può essere affrontata in due modi: è possibile creare un ambiente senza errori... o progettare il proprio ambiente operativo per i guasti e correggere vigorosamente progetti e processi quando vengono rilevati guasti, afferma Ceder. Continua ammettendo che le condizioni di zero difetti sono praticamente impossibili da raggiungere. Ciò è ancora più vero in un ambiente di produzione grande come quello di Samsung o di altri grandi produttori.

Samsung ha risposto alla sfida migliorando ulteriormente i propri processi di garanzia della qualità, creando una rete più ampia e migliorando i sistemi per rilevare e rilevare tali guasti. Ciò ha significato sia la progettazione di test nuovi che migliorati e l'aumento del campionamento dei dispositivi testati, nonché il ripiegamento nella macro-view del Battery Advisory Group.

Più test, più collaborazione

Gli sforzi di Samsung rappresentano investimenti significativi in ​​termini di tempo, materiale e costi di produzione.

In Samsung, ci sforziamo per un'innovazione di prodotto significativa per soddisfare le crescenti esigenze dei consumatori, ma ciò che la nostra indagine ci ha insegnato è che dobbiamo innovare anche nei nostri processi. Che si tratti di design, ingegneria o garanzia della qualità, siamo costantemente alla ricerca di aree in cui possiamo migliorare, afferma Denison.

Samsung è stata in grado di sfruttare la notevole esperienza nella gestione del cambiamento per migliorare i propri processi di gestione della sicurezza. Il controllo di sicurezza della batteria a 8 punti di Samsung non solo ha istituzionalizzato una serie di revisioni lungo tutta la catena di approvvigionamento, ma ha anche migliorato più test che coinvolgono il campionamento su larga scala di dispositivi completati, che sembra unico nel settore.

Cinque di questi test, incluso un test di durata che ha sottoposto le batterie a forature e sovraccarichi, erano già processi nell'ambito del regime di sicurezza di Samsung, ma ora sono stati migliorati con una maggiore frequenza e/o fasi di test aggiuntive in diverse fasi del processo di produzione.

Sono stati inoltre aggiunti tre stress test batteria completamente nuovi: un test di carica e scarica condotto in ogni fase della produzione; un test di utilizzo accelerato che coinvolge scenari di utilizzo intensivo, afferma Denison; e un test sui composti organici volatili totali.

Questi otto test si svolgono in tre fasi distinte. La prima fase è incentrata sull'assicurare che la qualità in entrata dei componenti soddisfi i requisiti Samsung. Vengono eseguiti sei test su tutti i lotti di batterie in entrata, che in genere vanno da 10.000 a 15.000 unità, e metà dei test condotti in questa fase sono test distruttivi. Se durante questo test si osserva anche un singolo guasto, l'intero lotto di batterie verrà espulso. Samsung e il fornitore interrompono quindi il processo di assemblaggio per valutare la causa principale del problema della batteria.

Una volta che il lotto di batterie è stato approvato per la produzione, vengono eseguiti ulteriori test sulle batterie e sui dispositivi mentre si muovono attraverso il processo di produzione del telefono. Le batterie vengono rifiutate se non superano i test. Samsung effettua anche un controllo completo del dispositivo dopo la fase di produzione iniziale, che include un massiccio test di carica e scarica e un test di utilizzo accelerato. Samsung conduce quindi test su larga scala, raccogliendo dati vitali durante tutto il processo.

I processi di controllo qualità e test di Samsung sono sempre più legati a quelli dei suoi fornitori e subappaltatori di batterie. Una componente fondamentale del framework 8-Point Battery Safety Check è la dipendenza da una profonda collaborazione tra i team di controllo qualità in arrivo di Samsung e quelli dei suoi fornitori.

Gli sforzi di Samsung, testando a un livello di qualità e scala ben oltre i requisiti del settore, sono culminati in quella che potrebbe essere la più grande raccolta al mondo di dati su guasti del dispositivo e problemi di prestazioni. Parte di questo sforzo consiste in metodologie di raccolta e gestione dei dati più rigorose.

Ogni singola batteria che scorre attraverso la nostra catena di approvvigionamento ha un codice QR [codice di risposta rapida, o codice a barre], per consentirci di monitorare la qualità e le prestazioni di ogni batteria durante il processo di produzione del nostro dispositivo, che viene poi aggiunto a un enorme database, dice Denison. Inoltre, la scala dei test consente un pool di dati che potrebbe trasformare un'ampia rete investigativa in uno strumento predittivo.

C'è una quantità senza precedenti di informazioni e approfondimenti che possono essere generati dal modo e dalla scala con cui Samsung sta analizzando le attività di ricarica all'interno del dispositivo, afferma Ceder.

I guasti del prodotto e dei componenti sono inevitabili in qualsiasi processo di produzione. La produzione in grandi quantità consente la possibilità di replicare gli incidenti. Con volumi di produzione inferiori, potrebbe essere più difficile distinguere tra problemi legittimi e guasti una tantum. Sulla scia dell'evento di richiamo di Note7, tuttavia, Samsung ha trasformato le dimensioni, la scala e la complessità della sua catena di approvvigionamento in una risorsa.

Costruire semplicemente un migliore motore di rilevamento dell'ago nel pagliaio non è di per sé rivoluzionario, e nemmeno veramente possibile. Tuttavia, aumentando il numero di test e la scala delle relative dimensioni del campione, Samsung ha sviluppato una soluzione innovativa per la mitigazione dei guasti che avrà enormi ramificazioni nell'intero settore. La risposta di Samsung ha creato una piattaforma di collaborazione per il controllo della qualità a cui l'intero settore può partecipare e da cui può trarre vantaggio.

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