Pre-ControlPre-Control

Carta de pré-controle: Saiba quando ajustar. E quando não ajustar.

Pre-Control (pré-controle, ou carta de pré-controle) é um método simples de controle de processo: a tolerância é dividida em zonas verde, amarela e vermelha, e duas peças consecutivas dizem ao operador se ele deve continuar produzindo, ajustar ou parar. Desenvolvido na Rath & Strong em 1954 e difundido por Dorian Shainin, ele dispensa estatística no chão de fábrica — basta um instrumento de medição, as regras e a possibilidade de ajustar o processo.

Carta de pré-controle ilustrativaDezesseis leituras tomadas em pares sobre uma tolerância dividida em zonas verde, amarela e vermelha. A maioria das leituras cai na zona verde; o quinto par cai duas vezes na zona amarela superior, o processo é ajustado e as leituras voltam ao verde.Limite superiorLimite inferiorAlvoAjustar12345678ParLeitura
Dados ilustrativos. Duas amarelas do mesmo lado: ajuste. Qualquer vermelha: pare.

O que é uma carta de pré-controle?

A carta de pré-controle representa a tolerância de uma característica como três zonas coloridas e plota cada leitura sobre elas. As zonas vêm da especificação, não do processo; por isso, o único cálculo é dividir a tolerância em quartos.

Zonas de pré-controle em uma tolerância bilateralA tolerância entre o limite inferior e o superior é dividida em quartos: os dois quartos centrais formam a zona verde, os quartos externos são as zonas amarelas, e tudo o que fica fora dos limites é vermelho.¼½¼AlvoLimite inferiorLimite superior
  • Zona verde: continue produzindo

    A metade central da tolerância, centrada no valor-alvo. Um processo capaz coloca quase todas as suas peças aqui.

  • Zonas amarelas: um alerta

    Os quartos externos da tolerância, um de cada lado. As peças aqui ainda estão dentro da especificação, mas o processo está se aproximando do limite.

  • Zonas vermelhas: pare

    Tudo o que está fora da especificação. Uma única leitura vermelha interrompe o processo: ele está produzindo peças ruins, ou o setup está errado.

Tolerâncias unilaterais têm uma divisão própria — os quartos acima pressupõem um valor-alvo no meio da tolerância. Como fazer? Fale com especialistas

As regras do pré-controle

O Pre-Control funciona em dois modos. Primeiro, o setup é qualificado com cinco peças verdes consecutivas; depois, a produção é verificada com pares de peças a intervalos fixos. Cada padrão tem uma única ação prescrita, de modo que dois operadores lendo as mesmas peças tomam a mesma decisão.

Regras de setup: qualifique antes de produzir

  • Cinco verdes seguidasInicie a produção e passe às regras de produção.
  • Duas amarelas do mesmo ladoAjuste o processo em direção ao valor-alvo e recomece a contagem.
  • Duas amarelas em lados opostosPare e corrija: a dispersão é grande demais para a tolerância. Mudar a regulagem não vai ajudar.
  • Qualquer vermelhaPare e corrija o processo antes que ele produza mais uma peça.

Regras de produção: duas peças por verificação

  • Primeira peça verdeContinue. Nem é preciso medir a segunda peça.
  • Primeira amarela, segunda verdeContinue.
  • Duas amarelas do mesmo ladoAjuste o processo e requalifique com cinco verdes.
  • Duas amarelas em lados opostosPare e corrija: o processo ficou variável demais.
  • Qualquer vermelhaPare e corrija.

Depois de qualquer ajuste ou correção, as regras de setup valem de novo: cinco verdes seguidas antes de a produção continuar.

Com que frequência amostrar

Duas peças a intervalos fixos. Uma regra prática comum define o intervalo de modo que cerca de seis pares sejam verificados entre um ajuste e outro: frequente o bastante para detectar uma deriva antes que ela chegue a um limite, e raro o bastante para que a medição não atrapalhe a produção. Comece com um intervalo conservador e aumente-o à medida que a carta se mantiver verde.

Por que o Pre-Control só funciona em um processo capaz

As zonas são fixadas pela tolerância; por isso, a frequência com que o Pre-Control sinaliza depende de quanto da tolerância o processo ocupa. Em um processo centrado no alvo com capabilidade Cp = 1,0, a maioria das leituras é verde, mas cerca de 2% dos pares sinalizam Ajustar ou Parar sem que nada tenha mudado. Com Cp = 1,33, esses falsos sinais quase desaparecem, e uma deriva real ainda é detectada em poucos pares.

87%das leituras caem na zona verde quando um processo com Cp = 1,0 está centrado no alvo

0,2%dos pares dão um falso sinal de Ajustar ou Parar com Cp = 1,33: cerca de dois a cada mil

4pares, em média, até que uma deriva de um quarto da tolerância seja detectada com Cp = 1,33

Quanto mais longe o processo fica das fronteiras das zonas, mais silencioso o Pre-Control permanece, e mais cedo um deslocamento real empurra as leituras para o amarelo. É por isso que ele serve para processos capazes que derivam, e por isso que, em um processo marginal, ele provoca sobreajuste (tampering): ajustes disparados pelo ruído, que acrescentam variação em vez de removê-la.

Calculado para uma distribuição normal; Cp = (USL − LSL) / 6σ. O Pre-Control não fornece estimativa de Cp nem de Cpk: estabeleça a capabilidade primeiro.

Onde o Pre-Control se encaixa, e onde não

O Pre-Control não encontra causas nem mede capabilidade. Ele parte de um processo que já é capaz e apenas deriva, e diz ao operador quando corrigir o rumo. Na solução de problemas Red X® da Shainin, ele vem depois que a causa foi encontrada: uma vez conhecida a causa dominante da variação e definida a sua tolerância, um controle simples como o Pre-Control mantém o ganho no chão de fábrica.

  1. Verifique o instrumento primeiro

    A medição precisa distinguir as zonas. Se leituras repetidas da mesma peça caem em zonas diferentes, a carta está lendo o instrumento, não o processo.

  2. Recorte as zonas a partir da tolerância

    Verde é a metade central, amarelas são os quartos externos, vermelho é o que fica fora dos limites. Uma tolerância unilateral exige uma divisão diferente.

  3. Qualifique, depois produza

    Cinco verdes seguidas qualificam o setup; depois, duas peças por intervalo. Escreva na carta a ação de cada padrão, para que ninguém precise decorar.

  4. Preste atenção aos ajustes

    Se a carta vive pedindo ajuste, o processo não é capaz o bastante para a sua tolerância: reduza a variação, encontre o Red X®, em vez de ajustar com mais frequência.

O Pre-Control mantém o ganho; ele não o cria. A redução da variação vem antes, de uma análise de causa raiz que encontra e comprova a causa dominante.

Pre-Control vs. cartas de controle do CEP

O Pre-Control e as cartas de controle de Shewhart respondem a perguntas diferentes. A carta de controle pergunta se o processo é estável e usa limites calculados a partir de dados do processo; o Pre-Control pergunta se as peças estão com segurança dentro da tolerância e usa limites tirados da especificação. Cada um tem o seu lugar.

Pre-Control comparado com métodos comuns de controle de processo: de onde vêm os limites, o que é amostrado e para que cada um é melhor
MétodoOrigem dos limitesAmostraIdeal para
Pre-ControlA tolerância: zonas de ¼, ½ e ¼Cinco peças para qualificar, depois duas peças por verificaçãoProcessos capazes que derivam, lotes pequenos, controle pelo próprio operador com treinamento mínimo
Carta X̄ e RDados do processo: ±3σ das médias dos subgruposSubgrupos de 3–5 peças; 20–25 subgrupos para definir os limitesDetectar perda de estabilidade, estudar um processo, produções longas
Carta de valores individuais (I-MR)Dados do processo: a amplitude móvelUma peça por verificaçãoProcessos lentos e medições caras
Calibrador passa/não passaA tolerânciaTodas as peças, ou uma amostraSeparar peças boas das ruins; nenhum aviso antes do primeiro defeito

Dorian e Peter Shainin defenderam, em 1989, que o Pre-Control traz melhoria imediata onde as cartas de controle trazem um aprendizado lento; críticos como Ledolter e Swersey (1997) responderam que ele não substitui as cartas de controle e provoca sobreajuste em processos de capabilidade fraca. Os dois lados concordam em um ponto: o lugar dele é em processos capazes.

Exemplo prático

Montando uma carta de pré-controle em cinco minutos

Um eixo torneado tem diâmetro com tolerância de 20,00 ± 0,10 mm. A tolerância é de 0,20 mm; por isso, as zonas são divididas em quartos de 0,05 mm: verde de 19,95 a 20,05, amarela de 19,90 a 19,95 e de 20,05 a 20,10, vermelha fora de 19,90–20,10. O operador qualifica cada setup com cinco verdes e depois mede dois eixos a cada 30 minutos. Leituras de 20,07 e 20,08, ambas na zona amarela superior, significam: ajuste em direção a 20,00 e requalifique. Leituras de 19,93 e 20,07, amarelas opostas, significam: pare, a dispersão é grande demais para a tolerância.

0,05mm de largura: cada quarto da tolerância de 0,20 mm

19,95–20,05mm: a zona verde, centrada no alvo de 20,00

Perguntas frequentes sobre a carta de pré-controle

O que é uma carta de pré-controle?

A carta de pré-controle, também chamada de carta semáforo, é uma carta de controle de processo cujas zonas são recortadas da tolerância: verde para a metade central, amarela para os quartos externos, vermelha fora da especificação. O operador lê duas peças consecutivas contra as zonas para decidir se continua produzindo, ajusta ou para.

Como definir os limites do pré-controle?

Divida a tolerância em quartos. A zona verde é formada pelos dois quartos centrais, 50% da tolerância centrados no alvo; cada zona amarela é um quarto externo; as zonas vermelhas ficam fora dos limites de especificação. Não são necessários dados do processo: os limites vêm do desenho.

Quais são as regras do pré-controle?

Setup: cinco peças consecutivas na zona verde qualificam o setup; duas amarelas do mesmo lado significam ajustar, duas em lados opostos ou qualquer vermelha significam parar e corrigir. Produção: meça duas peças a cada intervalo. Primeira peça verde, ou uma amarela seguida de uma verde, significa continuar; duas amarelas do mesmo lado significam ajustar; amarelas opostas ou qualquer vermelha significam parar. Depois de qualquer ajuste, requalifique com cinco verdes.

Quem inventou o pré-controle?

Frank Satterthwaite, estatístico da consultoria Rath & Strong, desenvolveu o método em 1954. Seu colega Dorian Shainin o levou ao chão de fábrica e o promoveu por décadas; em 1989, Dorian e Peter Shainin defenderam, na Quality Engineering, que ele supera as cartas X̄ e R na melhoria imediata da qualidade.

Pre-Control vs. CEP (SPC): qual é a diferença?

A carta de controle de Shewhart compara o processo com ele mesmo: seus limites são calculados a partir de dados do processo, e ela detecta a perda de controle estatístico. O Pre-Control compara as peças com a tolerância: seus limites vêm da especificação, e ele diz ao operador quando ajustar. As cartas de controle servem para estudos de processo e produções longas; o Pre-Control serve para processos capazes, lotes pequenos e operadores sem formação em estatística.

Quando não usar o pré-controle?

Quando o processo não é capaz: na prática, abaixo de um Cp de cerca de 1,3, as zonas amarelas se enchem de variação normal e as regras disparam ajustes que só acrescentam variação — o chamado sobreajuste (tampering). Também quando você precisa entender o processo, e não apenas mantê-lo no rumo; quando a saída não é um valor medido; e antes de a capabilidade ter sido estabelecida, porque o Pre-Control não estima Cp nem Cpk.

Com que frequência tirar amostras?

Duas peças consecutivas a intervalos fixos. Uma regra prática comum: escolha o intervalo de modo que cerca de seis pares sejam verificados entre um ajuste e outro do processo, e aumente-o à medida que a carta se mantiver verde. Se a carta vive pedindo ajuste, o problema é a variação, não o intervalo.

O pré-controle funciona com tolerâncias unilaterais?

Sim, com uma divisão diferente das zonas. Os quartos da tolerância bilateral pressupõem um valor-alvo no meio da tolerância, que uma característica unilateral, como planeza ou batimento, não tem. Dividir as zonas para uma tolerância unilateral é uma das coisas que um especialista da Shainin define com você: fale com especialistas.

O pré-controle é estatisticamente válido?

Suas zonas pressupõem um processo aproximadamente normal e centrado no alvo. Para um processo assim com Cp = 1,0, cerca de 87% das leituras são verdes e cerca de 2% dos pares dão um falso sinal; com Cp = 1,33, os falsos sinais caem para cerca de dois a cada mil pares. Revisões acadêmicas — Ledolter e Swersey (1997) e Steiner (1997) — concluem que ele funciona para processos capazes e lotes pequenos e que não substitui as cartas de controle nos demais casos.

Como o Pre-Control se encaixa na solução de problemas Red X® da Shainin?

Como a última etapa, não a primeira. A solução de problemas Red X® encontra e comprova a causa dominante da variação e define a sua tolerância; um controle simples como o Pre-Control então mantém a entrada controlada e a saída Green Y® na zona verde, no chão de fábrica. Se um processo ainda precisa de ajustes frequentes, a causa dominante não foi totalmente controlada.

Fontes (em inglês): 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; revista Quality, “Dorian Shainin’s influence on quality professionals, part IV”, 2018.

Variação que você não consegue manter no verde?

Os especialistas em Red X® da Shainin ajudam fabricantes a encontrar a causa dominante da variação — e a manter o ganho no chão de fábrica.

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