To feil, to kostnader: Balanser falske alarmmeldinger mot bomminger

Oversikt

Hver inspeksjonsstasjon begår to typer feil. Den bommer på en feil som faktisk er til stede, og den markerer en del som er i orden. Begge typer feil oppstår som følge av samme terskelverdi, og å justere denne terskelen innebär en avveining mellom dem. En spesifikasjon som krever at begge feilfrekvensene skal være svært lave, krever ikke nødvendigvis en bedre maskin; den krever en maskin som ikke finnes.

Hva som gjør avveiningen håndterbar, er at de to feiltypene sjelden koster like mye. En bommet feil på en sikkerhetskomponent kan føre til en tilbakeroping; en feilaktig utløsning koster vanligvis bare noen få minutter med ny inspeksjon. Når kostnadene skiller seg fra hverandre med flere størrelsesordener, er den riktige innstillingen åpenbar, og spesifikasjonen bør presisere dette i stedet for å kreve at begge tallene skal være små.

Denne artikkelen forklarer hvordan de to feilratene påvirker hverandre, hva hver av dem koster i praksis og hvordan man skriver en spesifikasjon som angir hvilken feil linjen kan tolerere. Big Bird Industrial (tidligere Shimada Big Bird Industrial) har bygget rengjørings- og avfugingsanlegg for bilers drivlinjekomponenter siden 2001, og de oppdagelsesverdiene som brukes her er hentet fra produksjonsstasjoner.

1. De to feilene

Terminologien bør presiseres, fordi de to feilene ofte beskrives med samme ord av ulike personer.

En bommert oppdagelse

En feil som faktisk finnes på delen blir ikke oppdaget, og delen fortsetter nedover linjen. Bommeraten er andelen defekte deler som går gjennom, og produksjonsstasjoner angir vanligvis denne verdien til én del per tusen, mens de strengeste anvendelsene når én del per titusen.

En falsk alarm

En del som oppfyller kravene blir merket, og forlater linja for vurdering, omarbeiding eller kassering. Andelen feilaktige alarmmeldinger på reelle overflater ligger mellom ca. én og syv prosent, avhengig av feilklassen og overflaten, og en stasjon som rapporterer null er vanligvis i ferd med å måle noe enklere enn kravet.

2. Hvorfor de beveger seg sammen

En detektor avgjør ved å sammenligne et signal med en terskelverdi. Å senke terskelverdien oppdager flere feil, men markerer også flere gode deler, fordi populasjonen av gode deler overlapper populasjonen av feil i den egenskapen detektoren måler.

Overlappet er fysisk

Overlappet er ikke en svakhet i modellen som en bedre algoritme kan fjerne. En grunnleggende skrapskade og et verktøymerke gir tilsvarende kontrast; en liten pore og et støvpartikkel gir tilsvarende mørkhetsgrad. Der de to populasjonene faktisk overlapper, skiller ingen terskelverdi dem perfekt fra hverandre, og den eneste måten å forbedre begge på er å endre hva som måles, i stedet for hvor grensen trekkes.

Å endre hva som måles

Å legge til en annen belysning, en annen vinkel eller en luftpulse kan skille grupper som ikke lar seg skille med én enkelt måling. Dette er den gyldige måten å forbedre begge andelene på, og det er en endring i maskinvaren – ikke en justeringsoppgave.

3. Hva hver feil koster

Kostnadene er asymmetriske, og å kvantifisere dem er det som gjør at kompromisset blir en beslutning.

Kostnaden ved en utelatt feil

En utelatt feil reiser videre. På en bearbeidet komponent kan den oppdages under montering, der kostnaden er en stoppet produksjonslinje; på en sikkerhetskomponent kan den nå markedet, der kostnaden er en tilbakeringing. Jo lenger den reiser, jo høyere blir kostnaden – derfor er andelen utelatte feil spesifisert på den operasjonen der feilen er billigst å oppdage.

Kostnaden ved en falsk alarm

Et feilaktig avvisningskall forbruker en vurdering, en ny inspeksjon eller en omforming. Det forbruker også tillit: en operatør som gjentatte ganger ser gode deler bli avvist, lærer å omgå stasjonen, og en omgått stasjon gir ingen beskyttelse i det hele tatt. Den andre kostnaden er den som aldri inkluderes i beregningen, men alltid inngår i resultatet.

4. Hvor balansen bør ligge

Den riktige balansen følger av forholdet mellom de to kostnadene, og dette forholdet er vanligvis stort.

Når en utelatelse er katastrofal

Ved en sekvenskontroll, på en sikkerhetsflate eller en hydraulisk kanal, kan en utelatelse føre til feil i feltbruk og tilbakeroping. Stasjonen bør derfor ha tydelig skjevhet mot avvisning, og akseptere en høyere feilpositiv rate som pris. En lagerdekselstasjon som opererer med én utelatelse pr. titusen og én feilpositiv vurdering pr. hundre er riktig justert.

Når feilpositiv vurdering er den største kostnaden

På en kosmetisk flate som inspiseres i stor mengde, fører en feilpositiv vurdering til at en del sendes til polering hver skift, og den samlede kostnaden kan overstige verdien av de feilene som oppdages. Slike stasjoner justeres nærmere balansen, og derfor har en malingstasjon en lavere utelatelsesrate og en høyere feilpositiv rate enn en sikkerhetskontroll.

5. Måling av begge

En stasjon er karakterisert ved to tall, og en leverandør som oppgir bare ett av dem beskriver bare halvparten av den.

Valideringssettet må inneholde begge

Et testsett med defekte deler måler «missraten». Et testsett med konforme deler måler «feilalarmraten». Uten det siste vil en stasjon som forkaster alt få perfekt poengsum på det første – derfor må aksepttesten inkludere vanlige produksjonsdeler.

Måling i drift i stedet for ved overlevering

Begge rater endrer seg etter igangsatt drift, ettersom lyskilder aldres og delpopulasjonen endrer seg. Å følge opp flagg per hundre deler og bekreftede feil per tusen deler viser denne endringen før stasjonen kringgås.

6. Den organisatoriske halvdelen

Den tekniske siden utgjør bare halvparten av problemet. Den andre halvdelen er hva organisasjonen gjør med flaggene.

En stasjon hvis flagg blir gjennomgått av noen med myndighet til å frigjøre en del, vil bli betrodd. En stasjon hvis flagg havner i en kø som ingen rydder, vil bli overstyrt, og når den først er overstyrt, slutter feilalarmraten å være en kostnad og blir i stedet en vane. Dermed er gjennomgangsposisjonen en del av feilbudsjettet, ikke en administrativ detalj.

7. Å skrive det inn i en spesifikasjon

En spesifikasjon som navngir begge ratene, angir hvilken av dem som får variere, og definerer testsettene som måler dem, er en spesifikasjon som en leverandør kan designe etter.

En spesifikasjon som krever at begge skal være minimale, vil bli besvart med et tall som beskriver et laboratorium snarere enn en produksjonslinje. Spørsmålet som faktisk er verd å stille, er ikke hva den laveste oppnåelige savn-raten er, men hvilken savn-rate applikasjonen trenger og hvilken feilalarmrate linjen kan absorbere samtidig som den opprettholder den.

8. Kostnaden ved en stasjon som ingen bruker

Den største kostnaden i feilbudsjettet er verken bommen eller den falske alarmen. Det er stasjonen som slutter å brukes, fordi bommeprosenten da blir den andelen som prosessen produserer uten inspeksjon.

Hvordan en stasjon slutter å brukes

Det skjer i tre trinn. Andelen falske alarmer stiger over det nivået som linja kan absorbere, så operatørene begynner å forvente avvisninger av gode deler. Gjennomgangskøen vokser fordi ingen har myndighet til å raskt godkjenne en merket del. Noen oppdager omgåelsesfunksjonen, og deretter godkjennes hver tvetydig del manuelt. Ingen av disse trinnene er et bevisst valg; hvert enkelt er en respons på press.

Mottiltaket er organisatorisk snarere enn teknisk: en navngitt gjennomganger med myndighet, en målsetning for gjennomgangstid og et månedlig tall på hvor ofte stasjonen ble omgått. En stasjon som gjennomgås og stoles på kan kjøre med en falsk-alarm-rate som linja tolererer. En stasjon som omgås har ingen feilrate som er verdt å måle.

Ofte stilte spørsmål

Kan en stasjon ha begge ratene lave?

Bare der feilen og bakgrunnen ikke overlapper optisk. Der de gjør det, kreves tilleggsinformasjon – for eksempel en annen belysnings- eller synsvinkel – for å forbedre begge, i stedet for justering av terskelverdi.

Hvilken rate skal jeg angi først?

Mistelseraten, fordi den fastsettes av hva feilen kan føre til nedstrøms. Feilalarmraten følger av hva linja kan håndtere samtidig som målet oppnås.

Hvorfor virker feilalarmratene så høye?

Fordi de måles på reelle produksjonsflater med reell variasjon. En rate i lav énsifret prosent på et støpeprodukt eller et malert panel er normal, og en rapportert rate på null betyr vanligvis at testsettet var for lett.

Hva skjer hvis operatørene ignorerer stasjonen?

Det er den egentlige sviktmåten. Den skyldes enten en uoversiktlig flaggkø eller en feilalarmrate som linja ikke kan absorbere, og den gjør en ellers fungerende stasjon om til en rutineoppgave knyttet til dokumentasjon.

Konklusjon

En bomm og et feilaktig signal er begge forårsaket av samme terskel og koster veldig forskjellig mye. Den nyttige spesifikasjonen angir hvilken av dem linjen kan tillate, i stedet for å kreve at begge skal være små.

Å forbedre begge samtidig er et maskinvarespørsmål, ikke et justeringspørsmål. Og den hastigheten som til slutt er avgjørende, er den som måles i drift, fordi en stasjon som ingen stoler på, har en bommrate på hundre prosent.