Die Nelson-Regeln sind eine Reihe von acht Musterprüfungen, die auf einer Regelkarte angewendet werden, um zu entscheiden, wann ein Prozess außer statistischer Kontrolle geraten ist. Sie wurden 1984 von Lloyd Nelson als Verfeinerung der früheren Western-Electric-Zonenregeln veröffentlicht.
Jede Regel sucht in den geplotteten Daten nach einer bestimmten nicht-zufälligen Signatur (ein einzelner extremer Punkt, eine Serie auf einer Seite der Mittellinie, ein stetiger Trend, eine Wechselbewegung), die allein durch Zufall unwahrscheinlich ist.
Wenn eine Regel anspricht, deutet das auf eine zuordenbare Ursache hin, die es wert ist, untersucht zu werden, statt auf das normale gemeinsame Rauschen, das jeder Prozess aufweist.
Eine Regelkarte stellt eine gemessene Kenngröße im Zeitverlauf gegen eine Mittellinie (den Prozessmittelwert) und Kontrollgrenzen dar, die bei plus und minus drei Sigma liegen. Punkte, die innerhalb der Grenzen bleiben und sich zufällig verteilen, deuten auf einen stabilen Prozess hin.
Die Nelson-Regeln geben objektive Kriterien für das Wort „zufällig“, sodass zwei Ingenieure dieselbe Karte gleich bewerten. Sie sind die Interpretationsschicht, die über der statistischen Prozesskontrolle sitzt und ein Bild in einen Alarm verwandelt.
Beachten Sie, dass ein stabiler Prozess nicht automatisch ein fähiger Prozess ist: Ob er die Spezifikation erfüllt, ist eine gesonderte Frage, die durch Prozessfähigkeit (Cp und Cpk) beantwortet wird.
Die Karte ist auf jeder Seite der Mittellinie in Zonen unterteilt: Zone C liegt innerhalb eines Sigma, Zone B zwischen einem und zwei Sigma und Zone A zwischen zwei und drei Sigma. Die acht Regeln lesen diese Zonen wie folgt:
Eine Karte gut zu lesen bedeutet, die Geometrie in eine physikalische Hypothese zu übersetzen. Ein einzelner Punkt außerhalb von drei Sigma (Regel 1) bedeutet meist, dass etwas Unvorhergesehenes passiert ist: eine falsche Materialcharge, ein gebrochenes Werkzeug, eine verrutschte Spannvorrichtung.
Eine lange Serie auf einer Seite (Regel 2) oder ein schleichender Trend (Regel 3) ist der Fingerabdruck allmählicher Veränderungen wie Erwärmung, Verschleiß oder Ermüdung, was direkt mit dem Zuverlässigkeitsverhalten der Badewannenkurve zusammenhängt. Wechsel (Regel 4) und Mischung (Regel 8) bedeuten oft, dass zwei Dinge zusammen dargestellt werden: zwei Spindeln, zwei Bediener, zwei Schichten.
Sobald Sie das Muster benannt haben, haben Sie eine Shortlist von Ursachen, denen Sie nachgehen können.
Nelsons Satz ist eine bereinigte, erweiterte Version der vier Zonenregeln von Western Electric aus dem Handbuch von 1956. Western Electric verwendete einen Punkt außerhalb von drei Sigma, zwei von drei in Zone A, vier von fünf in Zone B und acht aufeinanderfolgende Punkte auf einer Seite.
Nelson behielt denselben Geist bei, passte die Länge der Serie für die „gleiche Seite“-Regel auf neun an und fügte die Tests für Trend, Wechsel und Schichtung hinzu.
In der Praxis erlaubt die meiste SPC-Software, entweder Satz ein- oder auszuschalten, und viele Werke übernehmen ein Teilset statt aller acht Regeln, damit die Karte nicht dauerhaft Alarm schlägt.
Angenommen, eine gedrehte Welle hat einen Ziel-Durchmesser von 20,000 mm. Aus Basisdaten ergibt sich ein Prozessmittelwert von 20,000 mm und die Standardabweichung (Sigma) des Untergruppenmittelwerts beträgt 0,010 mm. Die Kontrollgrenzen und Zonen sind daher:
Nun betrachten Sie diese zehn Untergruppenmittelwerte in zeitlicher Reihenfolge (mm): 20,002, 19,996, 20,021, 20,024, 20,008, 20,022, 20,019, 20,023, 20,017, 20,026. Jeder Punkt liegt unterhalb der oberen Kontrollgrenze von 20,030, daher löst Regel 1 niemals aus .
Aber betrachten Sie die Punkte 3, 4, 6, 7, 8 und 10: sie liegen bei 20,021, 20,024, 20,022, 20,019 (Zone B), 20,023 und 20,026.
Unter den Punkten 6 bis 10 fallen vier von fünf (20,022, 20,023, 20,026 in Zone A oder B sowie 20,019 in Zone B) in Zone B oder darüber auf der oberen Seite, was Regel 6 auslöst (vier von fünf aufeinanderfolgenden Punkten auf derselben Seite in Zone B oder darüber).
Die Karte warnt vor einer Aufwärtsverschiebung von etwa zwei Sigma, obwohl kein einzelner Messwert die äußere Grenze durchbrochen hat. Das ist genau die Art früher Warnung, die die Zonenregeln erfassen sollen. Wenn man das in eine Pareto-Analyse der Verschiebungsursachen zurückspielt, hilft das, den größten Beitrag zuerst anzugehen.
Jede eingeschaltete Regel erhöht die Sensitivität, aber auch die Rate falscher Alarme. Für einen stabilen Prozess erzeugt Regel 1 allein ungefähr alle 370 Punkte ein falsches Signal.
Jede zusätzliche Regel fügt ihre eigene Wahrscheinlichkeit für einen Fehlalarm hinzu, sodass das Kombinieren aller acht Regeln das gemeinsame Intervall falscher Alarme in den niedrigen Bereich von ein Hundert bis wenige Hundert Punkte drücken kann.
Bei einer stündlichen Abtastung der Karte bedeutet das mehrfache falsche Alarme pro Schicht, was die Bediener darin bestärkt, die Karte ganz zu ignorieren.
Die Disziplin besteht darin, nur die Regeln zu aktivieren, die zu den tatsächlich vorhandenen Ausfallmodi passen, diese Wahl im Control Plan zu dokumentieren und sie zu überarbeiten, wenn der Prozess reift.
Die Nelson-Regeln sind eine Karten- und Statistikdisziplin: Fabrico führt keine SPC-Software aus, berechnet keine Kontrollgrenzen und wendet diese Regeln nicht für Sie an, und Sie sollten dies auch nicht erwarten. Worauf jede Regelkarte zuerst angewiesen ist, sind vertrauenswürdige, zeitgestempelte Produktionsdaten, und genau das liefert Fabrico.
Als Echtzeit- OEE- und Produktionsüberwachungs -Plattform (einschließlich computerbasierter Sichtüberwachung für Maschinen ohne SPS) erfasst Fabrico Zykluszahlen, Stillstände und Qualitätsereignisse an der Quelle, sodass Ihr Qualitätsteam einen sauberen, kontinuierlichen Datenstrom zum Charten hat.
Kombinieren Sie diese Datenbasis mit dem Wartungskontext aus einem CMMS , und eine regelgetriggerte Verschiebung kann gegen die MTBF- und MTTR -Historie des erzeugenden Assets abgeglichen werden. Genauigkeit der Eingabedaten ist die Voraussetzung dafür, dass eine Regel überhaupt eine Aussagekraft hat.
Nein. Die meisten Teams aktivieren ein Teilset, typischerweise Regel 1 plus Regel 2 und 3, und fügen die übrigen nur hinzu, wenn ein spezifischer Ausfallmodus (wie wechselnde Ströme oder Schichtung) ein bekanntes Risiko ist. Das Aktivieren aller Regeln maximiert die Sensitivität, vervielfacht aber die Fehlalarme, was das Vertrauen in die Karte untergräbt.
Beide teilen die Karte in die Zonen A, B und C und prüfen auf dieselben Arten nicht-zufälligen Verhaltens. Das Western-Electric-Handbuch definierte vier Regeln; Nelson erweiterte den Satz auf acht, fügte Tests für Trends, Wechsel und ungewöhnlich geringe Variation hinzu und setzte die Länge der „gleiche Seite“-Serie auf neun Punkte.
Nicht zwangsläufig. Kontrollgrenzen beschreiben die Prozessstimme (seine natürliche Variation), während Spezifikationsgrenzen die Kundenanforderung beschreiben. Eine Regel kann auslösen, während jedes Teil noch innerhalb der Spezifikation liegt, genau der Wert der Frühwarnung: Sie können auf eine Verschiebung reagieren, bevor sie Ausschuss erzeugt.
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