Die Nelson-Regeln gehen auf den amerikanischen Statistiker Lloyd S. Nelson zurück, der sie 1984 im Journal of Quality Technology veröffentlichte. Sie bauen auf den vier Western-Electric-Regeln von 1956 auf und ergänzen diese um vier weitere Testkriterien, daraus ergeben sich die insgesamt acht Nelson-Regeln.
Die acht Nelson-Regeln sind wie folgt definiert:
Regel 1: Datenpunkte, die vom Mittelwert der angezeigten Datenreihe mehr als drei Standardabweichungen entfernt sind.
Regel 2: Neun (oder mehr) aufeinanderfolgende Punkte liegen auf derselben Seite des Mittelwerts.
Regel 3: Sechs (oder mehr) aufeinanderfolgende Punkte sind aufsteigend (bzw. absteigend).
Regel 4: Vierzehn (oder mehr) aufeinanderfolgende Punkte alternieren zwischen auf- und absteigend.
Regel 5: Zwei (oder drei) von drei aufeinanderfolgenden Punkten liegen mehr als zwei Standardabweichungen in gleicher Richtung vom Mittelwert entfernt.
Regel 6: Vier (oder fünf) von fünf aufeinanderfolgenden Punkten liegen mehr als eine Standardabweichung in gleicher Richtung vom Mittelwert entfernt.
Regel 7: Fünfzehn (oder mehr) aufeinanderfolgende Punkte liegen innerhalb einer Standardabweichung vom Mittelwert entfernt.
Regel 8: Acht (oder mehr) aufeinanderfolgende Punkte liegen mehr als eine Standardabweichung in beiden Richtungen vom Mittelwert entfernt.
Trifft eine der Regeln zu, deutet das auf abnormales Prozessverhalten hin.
Wenn ein Datenpunkt gegen eine dieser Regeln verstößt, kann dies ein Hinweis darauf sein, dass es ein Problem mit dem Prozess gibt, das untersucht werden muss. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass nicht immer ein tatsächliches Problem die Ursache für abweichende Datenpunkte ist. Jeder Datenpunkt sollte einzeln untersucht werden, um festzustellen, ob es sich um einen legitimen Ausreißer handelt oder ob es eine andere Erklärung für das Ereignis gibt. Die Nelson-Regeln sind jedoch eine gute Möglichkeit den Produktionsprozess im Rahmen der Statistischen Prozesskontrolle (SPC) automatisiert zu überwachen.
Die acht Nelson-Regeln sind in der smartPLAZA als Nelson Rules standardmäßig hinterlegt. In der Analyse werden die gefilterten Daten automatisiert gegen die Regeln abgeprüft. Die erkannten Regeln können einfach visuell eingeblendet werden. Im folgenden Screenshot sind beispielsweise die Bereiche rot markiert, an denen die Nelson Rule 2 angeschlagen hat. Die Nelson Rules kann man neben der reinen visuellen Analyse auch im Monitoring verwenden. Aktiviert eine Nelson Rule, kann die smartPLAZA zum Beispiel eine E-Mail auslösen.
Die Nelson-Regeln decken verschiedene Szenarien in der Produktion ab. Jede Produktion ist jedoch verschieden, dadurch können die Regeln unter Umständen zu oft oder zu selten getriggert werden. Daher kann es Sinn ergeben, sie abzuändern. Hierzu können die gleichen statistischen Grundlagen wie bei den Nelson-Regeln verwendet werden. Die individuelle Anpassung kann zum Beispiel vor der Einführung einer Monitoring-Lösung wie der DatenBerg smartPLAZA passieren. In der smartPLAZA können Sie individuelle Regeln auf Basis der Nelson-Regeln definieren.
Es gibt standardmäßig 8 Nelson-Regeln. Diese können jedoch um unternehmensspezifische Regeln erweitert werden. Es müssen für einen Fertigungsprozess auch nicht alle Nelson-Regeln eingesetzt werden.
Die Nelson-Regeln sind nicht industriespezifisch aufgebaut. Im Prinzip sind diese auf alle Produktionsprozesse anwendbar. Es kann jedoch Sinn ergeben, die Regeln auf den jeweiligen Fertigungsprozess anzupassen, um keine falschen Alarme zu triggern. Im Normalfall bindet man die Regeln in eine Meldekette ein, die nur bei einer tatsächlichen Auffälligkeit an der Anlage auslösen soll.
Nelson-Regeln benötigen Daten, um zu funktionieren. Analog erfasste und manuell notierte Daten sind schwierig automatisiert auszuwerten mit Nelson-Regeln. Wenn die Daten in einem Tabellenkalkulationsprogramm vorliegen können die Regeln leichter abgeprüft werden. Soll der ganze Prozess mit Überwachung und Meldekette umgesetzt werden, bietet sich eine Software wie die beispielsweise die DatenBerg smartPLAZA an.
