Pre-ControlPre-Control

Gráfica de precontrol: Sepa cuándo ajustar. Y cuándo no.

Pre-Control (precontrol o gráfica de precontrol) es un método sencillo de control de procesos: la tolerancia se divide en zonas verde, amarilla y roja, y dos piezas consecutivas le indican al operador si debe seguir produciendo, ajustar o detener. Desarrollado en Rath & Strong en 1954 e impulsado por Dorian Shainin, no necesita estadística en el piso de producción: solo un instrumento de medición, las reglas y la posibilidad de ajustar el proceso.

Gráfica de precontrol ilustrativaDieciséis lecturas tomadas en pares sobre una tolerancia dividida en zonas verde, amarilla y roja. La mayoría de las lecturas caen en la zona verde; el quinto par cae dos veces en la zona amarilla superior, se ajusta el proceso y las lecturas vuelven al verde.Límite superiorLímite inferiorObjetivoAjustar12345678ParLectura
Datos ilustrativos. Dos amarillas del mismo lado: ajustar. Cualquier roja: detener.

¿Qué es una gráfica de precontrol?

Una gráfica de precontrol representa la tolerancia de una característica como tres zonas de colores y ubica cada lectura frente a ellas. Las zonas provienen de la especificación, no del proceso, así que el único cálculo es dividir la tolerancia en cuartos.

Zonas de precontrol en una tolerancia bilateralLa tolerancia entre los límites inferior y superior se divide en cuartos: los dos cuartos centrales son la zona verde, los cuartos exteriores son las zonas amarillas y todo lo que queda fuera de los límites es rojo.¼½¼ObjetivoLímite inferiorLímite superior
  • Zona verde: seguir produciendo

    La mitad central de la tolerancia, centrada en el valor objetivo. Un proceso capaz pone aquí casi todas sus piezas.

  • Zonas amarillas: una advertencia

    Los cuartos exteriores de la tolerancia, uno de cada lado. Las piezas que caen aquí siguen dentro de especificación, pero el proceso se acerca a su límite.

  • Zonas rojas: detener

    Todo lo que queda fuera de la especificación. Una sola lectura roja detiene el proceso: está produciendo piezas malas o la puesta a punto es incorrecta.

Las tolerancias unilaterales tienen su propia distribución de zonas: los cuartos descritos arriba suponen un valor objetivo en el centro de la tolerancia. ¿Cómo se hace? Hable con un experto

Las reglas de precontrol

Pre-Control opera en dos modos. Primero se califica la puesta a punto con cinco piezas verdes consecutivas; después se verifica la producción con pares de piezas a un intervalo fijo. Cada patrón tiene una sola acción prescrita, de modo que dos operadores que leen las mismas piezas toman la misma decisión.

Reglas de puesta a punto: califique antes de producir

  • Cinco verdes seguidasInicie la producción y pase a las reglas de operación.
  • Dos amarillas del mismo ladoAjuste el proceso hacia el valor objetivo y vuelva a empezar el conteo.
  • Dos amarillas en lados opuestosDetenga y corrija: la dispersión es demasiado grande para la tolerancia. Ajustar el centrado no servirá de nada.
  • Cualquier rojaDetenga y corrija el proceso antes de que produzca otra pieza.

Reglas de operación: dos piezas por verificación

  • Primera pieza verdeContinúe. Ni siquiera hace falta la segunda pieza.
  • Primera amarilla, segunda verdeContinúe.
  • Dos amarillas del mismo ladoAjuste el proceso y vuelva a calificar con cinco verdes.
  • Dos amarillas en lados opuestosDetenga y corrija: el proceso se ha vuelto demasiado variable.
  • Cualquier rojaDetenga y corrija.

Después de cualquier ajuste o corrección vuelven a aplicarse las reglas de puesta a punto: cinco verdes seguidas antes de continuar la producción.

Con qué frecuencia muestrear

Dos piezas a un intervalo fijo. Una regla práctica común fija el intervalo de modo que se verifiquen unos seis pares entre ajustes: con la frecuencia suficiente para detectar una deriva antes de que llegue a un límite, pero no tanta que medir estorbe la producción. Empiece con un intervalo conservador y alárguelo mientras la gráfica se mantenga en verde.

Por qué Pre-Control solo funciona en un proceso capaz

Las zonas las fija la tolerancia, así que la frecuencia con la que Pre-Control da una señal depende de qué parte de la tolerancia consume el proceso. En un proceso que opera centrado en el objetivo con una capacidad de Cp = 1.0, la mayoría de las lecturas son verdes, pero alrededor del 2% de los pares señalan Ajustar o Detener aunque nada haya cambiado. Con Cp = 1.33 esas señales falsas casi desaparecen, mientras que una deriva real se sigue detectando en unos pocos pares.

87%de las lecturas caen en la zona verde cuando un proceso con Cp = 1.0 opera centrado en el objetivo

0.2%de los pares dan una señal falsa de Ajustar o Detener con Cp = 1.33: unos dos por cada mil

4pares, en promedio, hasta detectar una deriva de un cuarto de la tolerancia con Cp = 1.33

Cuanto más lejos está el proceso de los límites de las zonas, más silencioso se mantiene Pre-Control y más pronto un cambio real empuja las lecturas hacia el amarillo. Por eso conviene en procesos capaces con deriva, y por eso en un proceso marginal provoca sobreajuste (tampering): ajustes disparados por el ruido, que agregan variación en lugar de eliminarla.

Calculado para una distribución normal; Cp = (USL − LSL) / 6σ. Pre-Control no da ninguna estimación de Cp ni de Cpk: establezca primero la capacidad.

Dónde encaja Pre-Control y dónde no

Pre-Control no encuentra causas ni mide la capacidad. Parte de un proceso que ya es capaz y solo se desvía poco a poco, y le indica al operador cuándo intervenir. En la solución de problemas Red X® de Shainin viene después de encontrar la causa: una vez conocida la causa dominante de la variación y fijada su tolerancia, un control sencillo como Pre-Control mantiene la mejora en el piso de producción.

  1. Verifique primero el instrumento de medición

    La medición debe distinguir las zonas. Si lecturas repetidas de la misma pieza caen en zonas distintas, la gráfica refleja el instrumento, no el proceso.

  2. Divida la tolerancia en zonas

    El verde es la mitad central, las amarillas son los cuartos exteriores y el rojo queda fuera de los límites. Una tolerancia unilateral requiere una división distinta.

  3. Califique y después produzca

    Cinco verdes seguidas califican la puesta a punto; después, dos piezas por intervalo. Escriba en la gráfica la acción para cada patrón, para que nadie tenga que recordarla.

  4. Escuche los ajustes

    Si la gráfica pide ajustes una y otra vez, el proceso no es lo bastante capaz para su tolerancia: reduzca la variación, encuentre el Red X®, en lugar de intervenir con más frecuencia.

Pre-Control mantiene la mejora; no la crea. La reducción de la variación viene primero, de un análisis de causa raíz que encuentra y demuestra la causa dominante.

Pre-Control frente a las gráficas de control (SPC)

Pre-Control y las gráficas de control de Shewhart, la base del control estadístico de procesos (SPC), responden preguntas distintas. Una gráfica de control pregunta si el proceso es estable y usa límites calculados a partir de datos del proceso; Pre-Control pregunta si las piezas están con seguridad dentro de la tolerancia y usa límites tomados de la especificación. Cada una tiene su lugar.

Pre-Control comparado con los métodos comunes de control de procesos: de dónde salen los límites, qué se muestrea y para qué es mejor cada uno
MétodoOrigen de los límitesMuestraIdeal para
Pre-ControlLa tolerancia: zonas de ¼, ½ y ¼Cinco piezas para calificar y después dos piezas por verificaciónProcesos capaces con deriva, corridas cortas, control a cargo del operador con capacitación mínima
Gráfica X̄ y RDatos del proceso: ±3σ de los promedios de subgrupoSubgrupos de 3 a 5 piezas; de 20 a 25 subgrupos para fijar los límitesDetectar la pérdida de estabilidad, estudiar un proceso, corridas largas
Gráfica de individuales (I-MR)Datos del proceso: el rango móvilUna pieza por verificaciónProcesos lentos y mediciones costosas
Calibrador pasa/no pasaLa toleranciaTodas las piezas, o una muestraSeparar las piezas buenas de las malas; sin aviso antes del primer defecto

Dorian y Peter Shainin sostuvieron en 1989 que Pre-Control produce una mejora inmediata donde las gráficas de control producen un aprendizaje lento; críticos como Ledolter y Swersey (1997) respondieron que no sustituye a las gráficas de control y que provoca sobreajuste en procesos poco capaces. Ambas partes coinciden en un punto: su lugar está en los procesos capaces.

Ejemplo práctico

Cómo preparar una gráfica de precontrol en cinco minutos

Un eje torneado tiene una tolerancia de diámetro de 20.00 ± 0.10 mm. La tolerancia es de 0.20 mm, así que las zonas se cortan en cuartos de 0.05 mm: verde de 19.95 a 20.05, amarilla de 19.90 a 19.95 y de 20.05 a 20.10, roja fuera de 19.90–20.10. El operador califica cada puesta a punto con cinco verdes y después mide dos ejes cada 30 minutos. Lecturas de 20.07 y 20.08, ambas en la zona amarilla superior, significan: ajustar hacia 20.00 y volver a calificar. Lecturas de 19.93 y 20.07, amarillas opuestas, significan: detener, la dispersión es demasiado grande para la tolerancia.

0.05mm de ancho: cada cuarto de la tolerancia de 0.20 mm

19.95–20.05mm: la zona verde, centrada en el objetivo de 20.00

Preguntas frecuentes sobre la gráfica de precontrol

¿Qué es una gráfica de precontrol?

Una gráfica de precontrol, también llamada gráfica de semáforo, es una gráfica de control de procesos cuyas zonas se obtienen de la tolerancia: verde para la mitad central, amarilla para los cuartos exteriores, roja fuera de la especificación. Los operadores leen dos piezas consecutivas frente a las zonas para decidir si seguir produciendo, ajustar o detener.

¿Cómo se fijan los límites de precontrol?

Divida la tolerancia en cuartos. La zona verde son los dos cuartos centrales, el 50% de la tolerancia centrado en el valor objetivo; cada zona amarilla es un cuarto exterior; las zonas rojas quedan fuera de los límites de especificación. No se necesitan datos del proceso: los límites salen del plano.

¿Cuáles son las reglas de precontrol?

Puesta a punto: cinco piezas consecutivas en la zona verde califican la puesta a punto; dos amarillas del mismo lado significan ajustar; dos en lados opuestos o cualquier roja significan detener y corregir. Operación: mida dos piezas en cada intervalo. Una primera pieza verde, o una amarilla seguida de una verde, significa continuar; dos amarillas del mismo lado significan ajustar; amarillas opuestas o cualquier roja significan detener. Después de cualquier ajuste, vuelva a calificar con cinco verdes.

¿Quién inventó el precontrol?

Frank Satterthwaite, estadístico de la firma consultora Rath & Strong, lo desarrolló en 1954. Su colega Dorian Shainin lo llevó al piso de producción y lo promovió durante décadas; en 1989, Dorian y Peter Shainin sostuvieron en Quality Engineering que supera a las gráficas X̄ y R en la mejora inmediata de la calidad.

Pre-Control frente al SPC: ¿cuál es la diferencia?

Una gráfica de control de Shewhart compara el proceso consigo mismo: sus límites se calculan a partir de datos del proceso y detecta la pérdida de control estadístico. Pre-Control compara las piezas con la tolerancia: sus límites provienen de la especificación y le indica al operador cuándo ajustar. Las gráficas de control convienen para estudios del proceso y corridas largas; Pre-Control conviene para procesos capaces, corridas cortas y operadores sin formación estadística.

¿Cuándo no se debe usar el precontrol?

Cuando el proceso no es capaz: en la práctica, por debajo de un Cp de alrededor de 1.3 las zonas amarillas se llenan de variación normal y las reglas disparan ajustes que solo agregan variación, lo que se conoce como sobreajuste (tampering). Tampoco cuando necesita entender el proceso en lugar de solo corregir su rumbo, cuando la salida no es un valor medido, ni antes de establecer la capacidad, porque Pre-Control no da ninguna estimación de Cp ni de Cpk.

¿Con qué frecuencia se toman las muestras?

Dos piezas consecutivas a un intervalo fijo. Una regla práctica común: elija el intervalo de modo que se verifiquen unos seis pares entre ajustes del proceso, y alárguelo mientras la gráfica se mantenga en verde. Si la gráfica pide ajustes una y otra vez, el problema es la variación, no el intervalo.

¿Funciona el precontrol con tolerancias unilaterales?

Sí, con una distribución de zonas distinta. Los cuartos de la tolerancia bilateral suponen un valor objetivo en el centro de la tolerancia, que una característica unilateral como la planitud o el descentramiento (runout) no tiene. Definir las zonas para una tolerancia unilateral es una de las cosas que un experto de Shainin establece con usted: hable con un experto.

¿Es estadísticamente válido el precontrol?

Sus zonas suponen un proceso aproximadamente normal y centrado en el objetivo. Para un proceso así con Cp = 1.0, alrededor del 87% de las lecturas son verdes y alrededor del 2% de los pares dan una señal falsa; con Cp = 1.33 las señales falsas bajan a unos dos por cada mil pares. Las revisiones académicas, Ledolter y Swersey (1997) y Steiner (1997), concluyen que funciona en procesos capaces y lotes pequeños, y que en los demás casos no sustituye a las gráficas de control.

¿Cómo encaja Pre-Control en la solución de problemas Red X® de Shainin?

Como el último paso, no el primero. La solución de problemas Red X® encuentra y demuestra la causa dominante de la variación y fija su tolerancia; después, un control sencillo como Pre-Control mantiene en la zona verde, en el piso de producción, la entrada controlada y la salida Green Y®. Si un proceso sigue necesitando ajustes frecuentes, la causa dominante no se ha controlado del todo.

Fuentes (en inglés): F. E. Satterthwaite, “A simple, effective process control method”, Report 54-1, Rath & Strong, 1954; D. Shainin y P. Shainin, “Pre-Control versus X̄ & R charting: continuous or immediate quality improvement?”, Quality Engineering 1(4), 1989; J. Ledolter y A. Swersey, “An evaluation of pre-control”, Journal of Quality Technology 29(2), 1997; S. H. Steiner, “Pre-control and some simple alternatives”, Quality Engineering 10(1), 1997; revista Quality, “Dorian Shainin’s influence on quality professionals, part IV”, 2018.

¿Variación que no logra mantener en verde?

Los expertos en Red X® de Shainin ayudan a los fabricantes a encontrar la causa dominante de la variación y a mantener la mejora en el piso de producción.

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