Las reglas de Nelson son un conjunto de ocho pruebas de patrón aplicadas a un gráfico de control para decidir cuándo un proceso ha salido de control estadístico, publicadas por Lloyd Nelson en 1984 como un refinamiento de las anteriores reglas de zona de Western Electric.
Cada regla busca una firma no aleatoria específica en los datos trazados (un punto extremo aislado, una corrida a un lado de la línea central, una tendencia continua, una oscilación) que es improbable que ocurra por azar.
Cuando una regla se activa, indica una causa asignable que vale la pena investigar en lugar del ruido habitual por causas comunes que todo proceso tiene.
Un gráfico de control representa una característica medida en el tiempo frente a una línea central (la media del proceso) y límites de control fijados en más y menos tres sigma. Los puntos que se mantienen dentro de los límites y se dispersan de forma aleatoria indican un proceso estable.
Las reglas de Nelson te dan criterios objetivos para la palabra "aleatorio" de modo que dos ingenieros que leen el mismo gráfico lleguen al mismo veredicto. Son la capa de interpretación que se posa sobre el control estadístico de procesos , convirtiendo una imagen en una alarma.
Cabe señalar que un proceso estable no es automáticamente capaz: si cumple o no la especificación es una cuestión aparte que responde la capacidad del proceso (Cp y Cpk) .
El gráfico se divide en zonas a cada lado de la línea central: la zona C está dentro de una sigma, la zona B entre una y dos sigmas, y la zona A entre dos y tres sigmas. Las ocho reglas interpretan esas zonas así:
Leer bien un gráfico significa traducir la geometría en una hipótesis física. Un solo punto fuera de tres sigma (regla 1) suele significar que ocurrió algo abrupto: un lote de material incorrecto, una herramienta rota, una sujeción que se deslizó.
Una larga corrida a un lado (regla 2) o una tendencia lenta (regla 3) es la huella de cambios graduales como calentamiento, desgaste o fatiga, que conecta directamente con el comportamiento de confiabilidad descrito por la curva de bañera .
La alternancia (regla 4) y la mezcla (regla 8) suelen indicar que se están trazando dos cosas como una: dos husillos, dos operadores, dos turnos. Una vez que nombras el patrón, tienes una lista corta de causas para perseguir.
El conjunto de Nelson es una versión ordenada y ampliada de las cuatro reglas de zona de Western Electric del manual de 1956. Western Electric usaba un punto fuera de tres sigma, dos de tres en la zona A, cuatro de cinco en la zona B y ocho puntos seguidos de un mismo lado.
Nelson mantuvo el mismo espíritu, ajustó la longitud de corrida para la regla de "mismo lado" a nueve y añadió las pruebas de tendencia, alternancia y estratificación.
En la práctica, la mayoría del software de SPC permite activar o desactivar cualquiera de los conjuntos de reglas, y muchas plantas adoptan un subconjunto en lugar de las ocho para que el gráfico no esté permanentemente parpadeando.
Supongamos que un eje mecanizado tiene un diámetro objetivo de 20,000 mm. A partir de datos base la media del proceso es 20,000 mm y la desviación estándar (sigma) de la media del subgrupo es 0,010 mm. Los límites de control y las zonas son por tanto:
Ahora toma estas diez medias de subgrupo en orden temporal (mm): 20,002; 19,996; 20,021; 20,024; 20,008; 20,022; 20,019; 20,023; 20,017; 20,026. Cada punto está por debajo del límite de control superior de 20,030 mm, por lo que la regla 1 nunca se activa .
Pero mira los puntos 3, 4, 6, 7, 8 y 10: están en 20,021; 20,024; 20,022; 20,019 (zona B); 20,023; y 20,026.
Entre los puntos 6 y 10, cuatro de los cinco (20,022; 20,023; 20,026 en zona A o B, además de 20,019 en zona B) caen en la zona B o más allá en el lado superior, lo que activa la regla 6 (cuatro de cinco consecutivos en el mismo lado en zona B o más).
El gráfico está advirtiendo de un desplazamiento hacia arriba de aproximadamente dos sigma aun cuando ninguna lectura individual sobrepasó el límite externo. Ese es exactamente el tipo de señal temprana que existen las reglas de zona para detectar.
Incorporar esto a un análisis de Pareto de causas de desplazamientos te ayuda a atacar primero al mayor contribuyente.
Cada regla que activas aumenta la sensibilidad pero también eleva la tasa de falsas alarmas. Para un proceso estable, la regla 1 por sí sola produce una señal falsa aproximadamente una vez cada 370 puntos.
Cada regla adicional añade su propia probabilidad de falso positivo, por lo que ejecutar las ocho puede reducir el intervalo combinado entre falsas alarmas hasta alrededor de una cada pocos cientos de puntos.
En un gráfico muestreado cada hora eso significa alarmas espurias varias veces por turno, lo cual educa a los operadores a ignorar el gráfico por completo.
La disciplina consiste en activar solo las reglas que se correspondan con modos de fallo que realmente tengas, documentar esa elección en tu plan de control y revisarla a medida que el proceso madura.
Las reglas de Nelson son una disciplina de trazado y estadística: Fabrico no ejecuta software de SPC, no calcula límites de control ni aplica estas reglas por ti, y no deberías esperar que lo haga.
De lo que depende primero cualquier gráfico de control es de datos de producción fiables con sello temporal, y eso es exactamente lo que Fabrico proporciona.
Como plataforma en tiempo real de OEE y monitorización de producción (incluida la monitorización por visión por computador para máquinas sin PLC), Fabrico captura conteos de ciclos, paradas y eventos de calidad en la fuente para que tu equipo de calidad tenga un flujo limpio y continuo para trazar.
Combina esa base de datos con el contexto de mantenimiento de un sistema de gestión de mantenimiento (CMMS) , y un cambio que active una regla puede verificarse cruzando con la historia de MTBF y MTTR del activo que lo produjo.
Una entrada precisa es la condición previa para que cualquier regla tenga significado.
No. La mayoría de los equipos activan un subconjunto, típicamente la regla 1 más las reglas 2 y 3, y agregan las demás solo cuando un modo de fallo específico (como corrientes alternas o estratificación) es un riesgo conocido. Activar todas las reglas maximiza la sensibilidad pero multiplica las falsas alarmas, lo que erosiona la confianza en el gráfico.
Ambas dividen el gráfico en zonas A, B y C y prueban los mismos tipos de comportamiento no aleatorio. El manual de Western Electric definió cuatro reglas; Nelson amplió el conjunto a ocho, añadiendo pruebas para tendencias, alternancia y variación inusualmente baja, y fijó la longitud de corrida de "mismo lado" en nueve puntos.
No necesariamente. Los límites de control describen la voz del proceso (su variación natural), mientras que los límites de especificación describen el requisito del cliente. Una regla puede activarse mientras todas las piezas siguen dentro de la especificación, que es precisamente el valor de la advertencia temprana: puedes reaccionar ante un desplazamiento antes de que produzca chatarra.
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