Pre-ControlPre-Control

Carta Pre-Control: Sapere quando regolare. E quando no.

Pre-Control (precontrollo, o carta di precontrollo) è un metodo semplice di controllo del processo: la tolleranza viene divisa in zone verde, gialla e rossa, e due pezzi consecutivi dicono all’operatore se continuare, regolare o fermare. Sviluppato alla Rath & Strong nel 1954 e promosso da Dorian Shainin, non richiede statistica in reparto: bastano uno strumento di misura, le regole e la possibilità di regolare il processo.

Carta di precontrollo illustrativaSedici letture prese a coppie su una tolleranza divisa in zone verde, gialla e rossa. La maggior parte delle letture cade nella zona verde; la quinta coppia finisce due volte nella zona gialla superiore, il processo viene regolato e le letture tornano nel verde.Limite superioreLimite inferioreTargetRegolare12345678CoppiaLettura
Dati illustrativi. Due gialli dallo stesso lato: regolare. Un rosso qualsiasi: fermare.

Che cos’è una carta di precontrollo?

Una carta di precontrollo rappresenta la tolleranza di una caratteristica come tre zone colorate e vi riporta ogni lettura. Le zone derivano dalla specifica, non dal processo, quindi l’unico calcolo è dividere la tolleranza in quarti.

Zone di precontrollo su una tolleranza bilateraleLa tolleranza tra il limite inferiore e quello superiore è divisa in quarti: i due quarti centrali formano la zona verde, i quarti esterni le zone gialle, e tutto ciò che sta fuori dai limiti è rosso.¼½¼TargetLimite inferioreLimite superiore
  • Zona verde: continuare

    La metà centrale della tolleranza, centrata sul target. Un processo capace mette qui quasi tutti i suoi pezzi.

  • Zone gialle: un avvertimento

    I quarti esterni della tolleranza, uno per lato. I pezzi che cadono qui sono ancora in specifica, ma il processo si sta avvicinando al limite.

  • Zone rosse: fermare

    Tutto ciò che sta fuori dalla specifica. Una sola lettura rossa ferma il processo: sta producendo pezzi difettosi, oppure la messa a punto è sbagliata.

Le tolleranze unilaterali richiedono una suddivisione propria – i quarti qui sopra presuppongono un target al centro della tolleranza. Come? Parlate con un esperto

Le regole del precontrollo

Pre-Control funziona in due modalità. Prima si qualifica la messa a punto con cinque pezzi verdi consecutivi; poi la produzione viene controllata con coppie di pezzi a intervalli fissi. A ogni combinazione corrisponde una sola azione prescritta, così due operatori che leggono gli stessi pezzi prendono la stessa decisione.

Regole di messa a punto: qualificare prima di produrre

  • Cinque verdi di filaAvviare la produzione e passare alle regole in produzione.
  • Due gialli dallo stesso latoRegolare il processo verso il target, poi ricominciare il conteggio.
  • Due gialli su lati oppostiFermare e correggere: la dispersione è troppo ampia per la tolleranza. Spostare la regolazione non serve a nulla.
  • Un rosso qualsiasiFermare e correggere il processo prima che produca un altro pezzo.

Regole in produzione: due pezzi per controllo

  • Primo pezzo verdeContinuare. Il secondo pezzo non serve nemmeno.
  • Primo giallo, secondo verdeContinuare.
  • Due gialli dallo stesso latoRegolare il processo, poi riqualificare con cinque verdi.
  • Due gialli su lati oppostiFermare e correggere: il processo è diventato troppo variabile.
  • Un rosso qualsiasiFermare e correggere.

Dopo ogni regolazione o correzione si applicano di nuovo le regole di messa a punto: cinque verdi di fila prima che la produzione riprenda.

Con quale frequenza campionare

Due pezzi a intervalli fissi. Una regola pratica comune fissa l’intervallo in modo che tra una regolazione e l’altra vengano controllate circa sei coppie: abbastanza spesso da cogliere una deriva prima che raggiunga un limite, abbastanza di rado perché le misure non intralcino la produzione. Iniziate con un intervallo prudente e allungatelo man mano che la carta resta verde.

Perché Pre-Control funziona solo su un processo capace

Le zone sono fissate dalla tolleranza, quindi la frequenza con cui Pre-Control dà un segnale dipende da quanta parte della tolleranza il processo utilizza. Su un processo centrato sul target con una capacità Cp = 1,0, la maggior parte delle letture è verde, eppure circa il 2% delle coppie segnala «Regolare» o «Fermare» anche se nulla è cambiato. A Cp = 1,33 questi falsi segnali quasi scompaiono, mentre una deriva reale viene comunque colta entro poche coppie.

87%delle letture cade nella zona verde quando un processo con Cp = 1,0 è centrato sul target

0,2%delle coppie dà un falso segnale di regolazione o di arresto a Cp = 1,33: circa due su mille

4coppie, in media, prima che una deriva pari a un quarto della tolleranza venga colta a Cp = 1,33

Più il processo sta lontano dai confini delle zone, più Pre-Control resta silenzioso, e prima uno spostamento reale spinge le letture nel giallo. Per questo si adatta ai processi capaci che derivano, e per questo su un processo marginale provoca sovra-regolazione (tampering): regolazioni innescate dal rumore, che aggiungono variazione invece di toglierla.

Calcolato per una distribuzione normale; Cp = (USL − LSL) / 6σ. Pre-Control non fornisce alcuna stima di Cp o Cpk: stabilite prima la capacità del processo.

Dove Pre-Control è adatto, e dove no

Pre-Control non trova le cause e non misura la capacità. Parte da un processo già capace che si limita a derivare, e dice all’operatore quando intervenire. Nel problem solving Red X® di Shainin arriva dopo che la causa è stata trovata: una volta nota la causa dominante della variazione e fissata la sua tolleranza, un controllo semplice come Pre-Control mantiene il risultato in reparto.

  1. Verificare prima lo strumento di misura

    La misura deve distinguere le zone. Se letture ripetute dello stesso pezzo cadono in zone diverse, la carta legge lo strumento, non il processo.

  2. Ricavare le zone dalla tolleranza

    Il verde è la metà centrale, i gialli sono i quarti esterni, il rosso è fuori dai limiti. Una tolleranza unilaterale richiede una suddivisione diversa.

  3. Qualificare, poi produrre

    Cinque verdi di fila qualificano una messa a punto; poi due pezzi a ogni intervallo. Scrivete sulla carta l’azione per ogni combinazione, così nessuno deve ricordarla a memoria.

  4. Ascoltare le regolazioni

    Se la carta continua a chiedere regolazioni, il processo non è abbastanza capace per la sua tolleranza: riducete la variazione, trovate il Red X®, invece di intervenire più spesso.

Pre-Control mantiene il risultato; non lo crea. La riduzione della variazione viene prima, da un’analisi delle cause radice che trova e dimostra la causa dominante.

Pre-Control e carte di controllo SPC a confronto

Pre-Control e le carte di controllo di Shewhart rispondono a domande diverse. Una carta di controllo chiede se il processo è stabile e usa limiti calcolati dai dati del processo; Pre-Control chiede se i pezzi sono ben dentro la tolleranza e usa limiti presi dalla specifica. Ciascuno ha il suo posto.

Pre-Control a confronto con i metodi comuni di controllo del processo: da dove vengono i limiti, che cosa si campiona e a che cosa serve meglio ciascuno
MetodoI limiti vengono daCampioneIdeale per
Pre-ControlLa tolleranza: zone a ¼, ½ e ¼Cinque pezzi per qualificare, poi due pezzi per controlloProcessi capaci che derivano, piccole serie, controllo affidato agli operatori con formazione minima
Carta X̄ e RDati di processo: ±3σ delle medie dei sottogruppiSottogruppi di 3–5 pezzi; 20–25 sottogruppi per fissare i limitiRilevare la perdita di stabilità, studiare un processo, grandi serie
Carta per valori individuali (I-MR)Dati di processo: l’escursione mobile (moving range)Un pezzo per controlloProcessi lenti e misure costose
Controllo con calibri passa/non passaLa tolleranzaOgni pezzo, o un campioneSeparare i pezzi buoni da quelli difettosi; nessun preavviso prima del primo difetto

Nel 1989 Dorian e Peter Shainin sostennero che Pre-Control porta un miglioramento immediato dove le carte di controllo portano un apprendimento lento; critici come Ledolter e Swersey (1997) replicarono che non sostituisce le carte di controllo e provoca sovra-regolazione sui processi poco capaci. Le due parti concordano su un punto: il suo posto è sui processi capaci.

Esempio pratico

Impostare una carta di precontrollo in cinque minuti

Un albero tornito ha una tolleranza sul diametro di 20,00 ± 0,10 mm. La tolleranza è di 0,20 mm, quindi le zone sono tagliate a quarti di 0,05 mm: verde da 19,95 a 20,05, giallo da 19,90 a 19,95 e da 20,05 a 20,10, rosso fuori da 19,90–20,10. L’operatore qualifica ogni messa a punto con cinque verdi, poi misura due alberi ogni 30 minuti. Letture di 20,07 e 20,08, entrambe nella zona gialla superiore, significano: regolare verso 20,00 e riqualificare. Letture di 19,93 e 20,07, gialli su lati opposti, significano: fermare, la dispersione è troppo ampia per la tolleranza.

0,05mm di larghezza: ogni quarto della tolleranza di 0,20 mm

19,95–20,05mm: la zona verde, centrata sul valore nominale di 20,00

Domande frequenti sulla carta di precontrollo

Che cos’è una carta di precontrollo?

Una carta di precontrollo, detta anche carta semaforo, è una carta di controllo del processo le cui zone sono ricavate dalla tolleranza: verde per la metà centrale, gialla per i quarti esterni, rossa fuori dalla specifica. Gli operatori confrontano due pezzi consecutivi con le zone per decidere se continuare, regolare o fermare.

Come si fissano i limiti di precontrollo?

Dividete la tolleranza in quarti. La zona verde è formata dai due quarti centrali, il 50% della tolleranza centrato sul target; ogni zona gialla è un quarto esterno; le zone rosse stanno fuori dai limiti di specifica. Non servono dati di processo: i limiti vengono dal disegno.

Quali sono le regole del precontrollo?

Messa a punto: cinque pezzi consecutivi nella zona verde qualificano la messa a punto; due gialli dallo stesso lato significano regolare, due su lati opposti o un rosso qualsiasi significano fermare e correggere. Produzione: a ogni intervallo si misurano due pezzi. Un primo pezzo verde, o un giallo seguito da un verde, significa continuare; due gialli dallo stesso lato significano regolare; gialli su lati opposti o un rosso qualsiasi significano fermare. Dopo ogni regolazione, riqualificare con cinque verdi.

Chi ha inventato il precontrollo?

Frank Satterthwaite, statistico della società di consulenza Rath & Strong, lo sviluppò nel 1954. Il suo collega Dorian Shainin lo portò in reparto e lo promosse per decenni; nel 1989 Dorian e Peter Shainin sostennero su Quality Engineering che batte le carte X̄ e R per il miglioramento immediato della qualità.

Pre-Control e SPC: qual è la differenza?

Una carta di controllo di Shewhart confronta il processo con se stesso: i suoi limiti sono calcolati dai dati del processo e rileva una perdita di controllo statistico. Pre-Control confronta i pezzi con la tolleranza: i suoi limiti vengono dalla specifica e dice all’operatore quando regolare. Le carte di controllo si adattano agli studi di processo e alle grandi serie; Pre-Control ai processi capaci, alle piccole serie e agli operatori senza formazione statistica.

Quando non si dovrebbe usare il precontrollo?

Quando il processo non è capace: in pratica, sotto un Cp di circa 1,3 le zone gialle si riempiono di variazione normale e le regole innescano regolazioni che aggiungono soltanto variazione, la cosiddetta sovra-regolazione (tampering). Inoltre quando si vuole conoscere il processo invece di correggerlo, quando l’output non è un valore misurato e prima che la capacità sia stata stabilita, perché Pre-Control non fornisce alcuna stima di Cp o Cpk.

Con quale frequenza si prelevano i campioni?

Due pezzi consecutivi a intervalli fissi. Una regola pratica comune: scegliete l’intervallo in modo che tra una regolazione e l’altra vengano controllate circa sei coppie, e allungatelo man mano che la carta resta verde. Se la carta continua a chiedere regolazioni, il problema è la variazione, non l’intervallo.

Il precontrollo funziona con le tolleranze unilaterali?

Sì, con una suddivisione diversa. I quarti della tolleranza bilaterale presuppongono un target al centro della tolleranza, che una caratteristica unilaterale come la planarità o l’oscillazione non ha. Ricavare le zone per una tolleranza unilaterale è una delle cose che un esperto Shainin imposta insieme a voi: parlate con un esperto.

Il precontrollo è statisticamente valido?

Le sue zone presuppongono un processo approssimativamente normale e centrato sul target. Per un tale processo con Cp = 1,0, circa l’87% delle letture è verde e circa il 2% delle coppie dà un falso segnale; a Cp = 1,33 i falsi segnali scendono a circa due coppie su mille. Le rassegne accademiche, Ledolter e Swersey (1997) e Steiner (1997), concludono che funziona per i processi capaci e i lotti piccoli e che altrove non sostituisce le carte di controllo.

Come si inserisce Pre-Control nel problem solving Red X® di Shainin?

Come ultimo passo, non come primo. Il problem solving Red X® trova e dimostra la causa dominante della variazione e ne fissa la tolleranza; un controllo semplice come Pre-Control mantiene poi in zona verde, in reparto, l’input controllato e l’output Green Y®. Se un processo richiede ancora regolazioni frequenti, la causa dominante non è stata tenuta pienamente sotto controllo.

Fonti (in inglese): F. E. Satterthwaite, “A simple, effective process control method”, Report 54-1, Rath & Strong, 1954; D. Shainin e P. Shainin, “Pre-Control versus X̄ & R charting: continuous or immediate quality improvement?”, Quality Engineering 1(4), 1989; J. Ledolter e 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; rivista Quality, “Dorian Shainin’s influence on quality professionals, part IV”, 2018.

Una variazione che non riuscite a tenere nel verde?

Gli esperti Red X® di Shainin aiutano le aziende manifatturiere a trovare la causa dominante della variazione – e a mantenere il risultato in reparto.

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