Två fel, två kostnader: Balansera falska larm mot missade defekter

Översikt

Varje inspektionsstation gör två typer av fel. Den missar ett fel som finns där och den markerar en del som är i ordning. Båda typerna av fel orsakas av samma tröskelvärde, och om man justerar detta tröskelvärde går det på bekostnad av den ena eller den andra felet. En specifikation som kräver att båda värdena ska vara mycket låga kräver inte en bättre maskin; den kräver en maskin som inte existerar.

Vad som gör kompromissen hanterbar är att de två felen sällan kostar lika mycket. Ett missat fel på en säkerhetskomponent kan leda till en återkallelse; ett falskt larm leder vanligtvis till några minuters om-inspektion. När kostnaderna skiljer sig åt med flera storleksordningar är den rätta inställningen uppenbar, och specifikationen bör ange detta istället for att kräva att båda talen ska vara små.

Den här artikeln förklarar hur de två feltyperna påverkar varandra, vad var och en kostar i praktiken samt hur man skriver en specifikation som anger vilket fel linjen kan tolerera. Big Bird Industrial (tidigare Shimada Big Bird Industrial) har byggt rengörings- och avkantningsanläggningar för bilmotor- och växellådsdelar sedan 2001, och de upptäcktsfrekvenser som används här är hämtade från produktionsstationer.

1. De två felen

Terminologin är värd att precisera, eftersom de två felen ofta beskrivs med samma ord av olika personer.

Ett missat fel

Ett fel som finns på komponenten upptäcks inte, och komponenten fortsätter längs linjen. Missfrekvensen är andelen defekta komponenter som godkänns, och produktionsstationer anger vanligtvis detta i storleksordningen en komponent per tusen, medan de mest krävande applikationerna når en per tiotusen.

Ett falskt alarm

En del som uppfyller kraven markeras och lämnar linjen för granskning, omarbete eller kassering. Andelen felaktiga varningsutlåtanden på verkliga ytor ligger mellan cirka ett och sju procent beroende på defektklass och yta, och en station som rapporterar noll är oftast påverkad av enklare mätningar än de krav som ställs.

2. Varför de rör sig tillsammans

En detektor fattar beslut genom att jämföra en signal med en tröskel. Att sänka tröskeln upptäcker fler defekter men markerar också fler korrekta delar, eftersom populationen av korrekta delar överlappar populationen av defekter i den egenskap som detektorn mäter.

Överlappningen är fysisk

Överlappningen är inte en brist i modellering som en bättre algoritm kan eliminera. En liten repa och en verktygsmärkning ger liknande kontrast; en liten por och en dammpartikel ger liknande mörkhet. Där de två populationerna verkligen överlappar varandra kan ingen tröskel separera dem perfekt, och det enda sättet att förbättra båda är att ändra vad som mäts istället för var gränsen dras.

Att ändra vad som mäts

Att lägga till en andra belysning, en andra vy eller en luftpuls kan separera populationer som inte går att skilja åt med en enda mätning. Det är det legitimt sättet att förbättra båda andelarna, och det är en hårdvaruförändring snarare än en justeringsövning.

3. Vad varje fel kostar

Kostnaderna är asymmetriska, och att kvantifiera dem är vad som omvandlar avvägningen till ett beslut.

Kostnaden för ett missat fel

Ett missat fel förflyttas. På en maskinbearbetad komponent kan det upptäckas vid monteringen, där kostnaden är en produktionsstopp; på en säkerhetskomponent kan det nå ut i fältet, där kostnaden är en återkallning. Ju längre det förflyttas, desto mer ökar kostnaden, vilket är anledningen till att missandelen specificeras vid den arbetsoperation där felet är billigast att upptäcka.

Kostnaden för ett falskt larm

Ett felaktigt utsläpp förbrukar en granskning, en nyinspektion eller en omarbetsprocess. Det förbrukar också tillfiden: en operatör som upprepat ser godkända delar avvisas lär sig kringgå stationen, och en kringgången station ger ingen skydd alls. Den andra kostnaden är den som aldrig ingår i beräkningen men alltid i resultatet.

4. Var balansen bör ligga

Den korrekta balansen följer av förhållandet mellan de två kostnaderna, och förhållandet är vanligtvis stort.

När ett missat fel är katastrofalt

Vid en sekvenskontroll, en säkerhetsyta eller en hydraulisk passage kan ett missat fel leda till fel i fältet och återkallning. Stationen bör därför ha starkt utpräglad bias mot avvisning, och acceptera en högre andel falska alarm som pris. En lagerlockstation som arbetar med ett missat fel per tiotusen delar och ett falskt alarm per hundra delar är korrekt justerad.

När det falska alarmet är den större kostnaden

På en kosmetisk yta som kontrolleras i hög volym leder ett falskt alarm till att varje del skickas till polering vid varje skift, och den ackumulerade kostnaden kan överstiga värdet av de upptäckta defekterna. Sådana stationer justeras närmare balans, vilket är anledningen till att en lackkontrollstation har en lägre andel missade fel men en högre andel falska alarm jämfört med en säkerhetskontroll.

5. Mäta båda

En station karakteriseras av två siffror samt en leverantör som anger en av dem beskriver bara hälften av den.

Valideringsmängden måste innehålla båda

Ett testset med defekta delar mäter utelämningsfrekvensen. Ett testset med godkända delar mäter falsklarmfrekvensen. Utan det senare får en station som avvisar allt ett perfekt resultat på det första – därför måste acceptansprovet inkludera normala produktionsdelar.

Mäta under drift istället för vid överlämnande

Båda frekvenserna förändras efter igångsättning, då lamporna åldras och delpopulationen förändras. Att spåra flaggor per hundra delar samt bekräftade fel per tusen visar förskjutningen innan stationen kringgås.

6. Den organisatoriska halvan

Den tekniska sidan är bara hälften av problemet. Den andra halvan är vad organisationen gör med flaggorna.

En station vars flaggor granskas av någon med befogenhet att godkänna en del kommer att vara tillförlitlig. En station vars flaggor hamnar i en kö som ingen tömmer kommer att åsidosättas, och när de åsidosätts slutar felaktig identifieringsfrekvens att utgöra en kostnad och blir istället en vana. Granskningspositionen är därför en del av felbudgeten, inte en administrativ detalj.

7. Att skriva in det i en specifikation

En specifikation som anger båda frekvenserna, anger vilken som får variera och definierar testuppsättningarna som mäter dem är en specifikation som en leverantör kan designa mot.

En specifikation som kräver att båda frekvenserna ska vara minimala kommer att besvaras med ett tal som beskriver ett laboratorium snarare än en produktionslinje. Frågan som är värd att ställa är inte vilken lägsta möjliga missfrekvens som går att uppnå, utan vilken missfrekvens applikationen behöver och vilken felaktig identifieringsfrekvens linjen kan absorbera samtidigt som den behålls.

8. Kostnaden för en station som ingen använder

Den största kostnaden i felbudgetet är varken ett missat fel eller ett falskt alarm. Den är istället den station som slutar användas, eftersom missnivån då blir lika med den nivå som processen genererar utan inspektion.

Hur en station slutar användas

Det sker i tre steg. En falsk-alarm-nivå stiger över det som linjen kan absorbera, så operatörerna börjar förvänta sig att godkända delar avvisas. Granskningsskörd växer eftersom ingen har befogenhet att snabbt godkänna en markerad del. Någon upptäcker funktionen för manuell överskridande, och därefter godkänns varje tvetydig del manuellt. Ingen av dessa steg är ett medvetet beslut; varje steg är en reaktion på tryck.

Motåtgärden är organisatorisk snarare än teknisk: en namngiven granskare med befogenhet, en målgranskningstid och en månatlig siffra för hur ofta stationen kringgicks. En station som granskas och litar på kan köras vid en falsk-alarm-nivå som linjen tolererar. En station som kringgås har ingen felnivå som är värd att mäta.

Vanliga frågor

Kan en station ha båda nivåerna låga?

Endast där felet och bakgrunden inte överlappar optiskt. Där de gör det krävs det att lägga till information, till exempel en annan belysning eller vy, snarare än att justera en tröskel för att förbättra båda.

Vilken hastighet ska jag ange först?

Missförhållandet, eftersom det bestäms av vad felet kan orsaka nedströms. Felaktig-larm-hastigheten följer av vad produktionslinjen kan hantera samtidigt som det målet uppnås.

Varför verkar felaktig-larm-hastigheterna höga?

Därför att de mäts på verkliga produktionsytor med verklig variation. En hastighet i de låga entalen på en gjutning eller en lackerad panel är normal, och en rapporterad hastighet på noll innebär oftast att testuppsättningen var för lätt.

Vad händer om operatörerna ignorerar stationen?

Det är den verkliga felmodellen. Den orsakas av en ouppdaterad flaggkö eller en felaktig-larm-hastighet som linjen inte kan hantera, och den omvandlar en fungerande station till en redovisningsuppgift.

Slutsats

Ett missat upptäckt och ett falskt larm genereras av samma tröskelvärde och kostar mycket olika mycket. Den användbara specifikationen anger vilken av dessa två feltyper linjen kan tillåta, snarare än att kräva att båda ska vara små.

Att förbättra båda samtidigt är en hårdvarufråga, inte en justeringsfråga. Och den hastighet som slutligen är avgörande är den som mäts under drift, eftersom en station som ingen litar på har en missrate på hundra procent.