Les règles de Nelson sont un ensemble de huit tests de motifs appliqués à une carte de contrôle pour décider quand un processus est sorti du contrôle statistique, publiées par Lloyd Nelson en 1984 comme un affinage des précédentes règles de zone Western Electric.
Chaque règle recherche une signature non aléatoire spécifique dans les données tracées (un point extrême isolé, une série d'observations d'un même côté de la ligne centrale, une tendance régulière, une oscillation) qui est peu susceptible de se produire par hasard.
Lorsqu'une règle se déclenche, elle indique une cause assignable qu'il vaut la peine d'investiguer plutôt que le bruit normal de causes communes propre à tout processus.
Une carte de contrôle trace une caractéristique mesurée au fil du temps par rapport à une ligne centrale (la moyenne du processus) et des limites de contrôle fixées à plus et moins trois sigma. Des points qui restent à l'intérieur des limites et se dispersent de manière aléatoire indiquent un processus stable.
Les règles de Nelson vous donnent des critères objectifs pour le mot « aléatoire » afin que deux ingénieurs lisant la même carte arrivent au même verdict. Elles constituent la couche d'interprétation qui se superpose au contrôle statistique de processus , transformant une image en alarme.
Notez qu'un processus stable n'est pas automatiquement un processus capable: savoir s'il satisfait aux spécifications est une question distincte répondue par la capacité du processus (Cp et Cpk) .
Le graphique est divisé en zones de chaque côté de la ligne centrale : la zone C est dans un sigma, la zone B entre un et deux sigma, et la zone A entre deux et trois sigma. Les huit règles lisent ces zones comme ceci :
Lire correctement une carte signifie traduire la géométrie en une hypothèse physique. Un seul point au-delà de trois sigma (règle 1) signifie généralement qu'il s'est passé quelque chose d'abrupt: un mauvais lot de matière, un outil cassé, un dispositif de bridage glissé.
Une longue série d'un côté (règle 2) ou une tendance progressive (règle 3) est l'empreinte d'un changement graduel tel que le chauffage, l'usure ou la fatigue, qui se relie directement au comportement de fiabilité décrit par la courbe en baignoire .
L'alternance (règle 4) et le mélange (règle 8) signifient souvent que deux éléments sont tracés comme un seul: deux broches, deux opérateurs, deux équipes. Une fois que vous avez identifié le motif, vous disposez d'une liste restreinte de causes à rechercher.
L'ensemble de Nelson est une version épurée et étendue des quatre règles de zone Western Electric du manuel de 1956. Western Electric utilisait un point au-delà de trois sigma, deux des trois dans la zone A, quatre des cinq dans la zone B, et huit points d'affilée d'un même côté.
Nelson a conservé le même esprit, ajusté la longueur de la série pour la règle « même côté » à neuf points, et ajouté les tests de tendance, d'alternance et de stratification.
En pratique, la plupart des logiciels SPC permettent d'activer ou de désactiver l'un ou l'autre jeu de règles, et de nombreuses usines adoptent un sous-ensemble plutôt que les huit afin que le graphique ne clignote pas en permanence.
Supposons qu'un arbre usiné ait un diamètre cible de 20,000 mm. D'après les données de référence, la moyenne du processus est de 20,000 mm et l'écart-type (sigma) de la moyenne des sous-groupes est de 0,010 mm. Les limites de contrôle et les zones sont donc :
Prenons maintenant ces dix moyennes de sous-groupe dans l'ordre chronologique (mm): 20,002, 19,996, 20,021, 20,024, 20,008, 20,022, 20,019, 20,023, 20,017, 20,026. Chaque point est en dessous de la limite de contrôle supérieure de 20,030 mm, donc la règle 1 ne se déclenche jamais .
Mais regardez les points 3, 4, 6, 7, 8 et 10: ils ont respectivement 20,021; 20,024; 20,022; 20,019 (zone B); 20,023; et 20,026.
Parmi les points 6 à 10, quatre des cinq (20,022, 20,023, 20,026 en zone A ou B, plus 20,019 en zone B) se trouvent dans la zone B ou au-delà, du côté supérieur, ce qui déclenche la règle 6 (quatre des cinq consécutifs du même côté dans la zone B ou au-delà).
Le graphique avertit d'un déplacement vers le haut d'environ deux sigma même si aucune lecture individuelle n'a franchi la limite extérieure. C'est exactement le type d'alerte précoce que les règles de zone permettent de détecter.
Rendre cela à une analyse de Pareto des causes de déplacement vous aide à attaquer en premier le plus gros contributeur.
Chaque règle que vous activez augmente la sensibilité mais augmente aussi le taux de fausses alertes. Pour un processus stable, la règle 1 seule produit un signal erroné environ une fois tous les 370 points.
Chaque règle supplémentaire ajoute sa propre probabilité de faux positif, si bien qu'activer les huit peut ramener l'intervalle combiné de fausses alertes vers une occurrence tous les quelques centaines de points.
Sur un graphique échantillonné toutes les heures, cela signifie des alarmes fantômes plusieurs fois par poste, ce qui habitue les opérateurs à ignorer complètement la carte.
La discipline consiste à n'activer que les règles qui correspondent aux modes de défaillance que vous avez réellement, à documenter ce choix dans votre plan de contrôle , et à le revoir au fur et à mesure que le processus mûrit.
Les règles de Nelson relèvent d'une discipline de cartographie et de statistiques: Fabrico n'exécute pas de logiciel SPC, ne calcule pas les limites de contrôle, et n'applique pas ces règles pour vous, et vous ne devez pas vous attendre à ce qu'il le fasse.
Ce dont dépend d'abord toute carte de contrôle, ce sont des données de production horodatées et fiables, et c'est précisément ce que fournit Fabrico.
En tant que plateforme temps réel de surveillance de l'OEE et de la production (incluant la surveillance par vision par ordinateur pour les machines sans automate), Fabrico capture les comptes de cycles, les arrêts et les événements qualité à la source afin que votre équipe qualité dispose d'un flux propre et continu à tracer.
Associez cette base de données à jour du contexte de maintenance d'un GMAO (CMMS) , et un déplacement déclenché par une règle peut être recoupé avec l'historique de MTBF et MTTR de l'actif qui l'a produit. Des données d'entrée précises sont la condition préalable pour que toute règle ait un sens.
Non. La plupart des équipes activent un sous-ensemble, typiquement la règle 1 plus les règles 2 et 3, et n'ajoutent les autres que lorsqu'un mode de défaillance spécifique (comme des flux alternés ou la stratification) est un risque connu. Activer toutes les règles maximise la sensibilité mais multiplie les fausses alertes, ce qui érode la confiance dans la carte.
Les deux divisent le graphique en zones A, B et C et testent les mêmes types de comportements non aléatoires. Le manuel Western Electric définissait quatre règles ; Nelson a étendu l'ensemble à huit en ajoutant des tests pour les tendances, l'alternance et une variation anormalement faible, et a fixé la longueur de la série « même côté » à neuf points.
Pas nécessairement. Les limites de contrôle décrivent la voix du processus (sa variation naturelle), tandis que les limites de spécification décrivent l'exigence du client. Une règle peut se déclencher alors que chaque pièce est encore conforme aux spécifications, ce qui constitue précisément la valeur d'alerte précoce : vous pouvez réagir à un déplacement avant qu'il ne produise des rebuts.
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