Nelson Regeln (eng. Nelson Rules)

Lesedauer: 5min Veröffentlicht am: März 17, 2023. Der Autor des Beitrages ist Maximilian Backenstos.
Wie werden Nelson Regeln in der Produktion eingesetzt und was sind diese überhaupt? In diesem Beitrag zeigen wir die Herkunft sowie Berechnungsvorschriften der acht Regeln.
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Herkunft

Die Nelson-Regeln sind ein Satz von acht statistischen Qualitätskontrollregeln, die zur Erkennung von abweichenden oder ungewöhnlichen Datenpunkten in einer Prozessregelkarte verwendet werden. Der Regelsatz wurden in den 1950er Jahren von ihrem Namensgeber Edward Nelson entwickelt und sind in der statistischen Prozesskontrolle (SPC) weit verbreitet. Mit ihrer Hilfe kann festgestellt werden, wann in einem Prozess eine Abweichung mit einer bestimmten Ursache auftritt. Dies kann ein Hinweis darauf sein, dass der Prozess außer Kontrolle geraten ist oder dass ein Problem vorliegt, das gelöst werden muss.

Übersicht: Die acht Nelson Regeln

Die acht Nelson-Regeln sind wie folgt definiert.

  1. Datenpunkte, die vom Mittelwert der angezeigten Datenreihe mehr als drei Standardabweichungen entfernt sind.
  2. Neun (oder mehr) aufeinanderfolgende Punkte liegen auf derselben Seite des Mittelwerts.
  3. Sechs (oder mehr) aufeinanderfolgende Punkte sind aufsteigend (bzw. absteigend).
  4. Vierzehn (oder mehr) aufeinanderfolgende Punkte alternieren zwischen auf- und absteigend.
  5. Zwei (oder drei) von drei aufeinanderfolgenden Punkten liegen mehr als zwei Standardabweichungen in gleicher Richtung vom Mittelwert entfernt.
  6. Vier (oder fünf) von fünf aufeinanderfolgenden Punkten liegen mehr als eine Standardabweichung in gleicher Richtung vom Mittelwert entfernt.
  7. Fünfzehn (oder mehr) aufeinanderfolgende Punkte liegen innerhalb eine Standardabweichung vom Mittelwert entfernt.
  8. Acht (oder mehr) aufeinanderfolgende Punkte liegen mehr als eine Standardabweichung in beiden Richtungen vom Mittelwert entfernt.

Wird eine der Regeln erfüllt, deutet dies auf ein abnormales Prozessverhalten hin.

Anwendung in der Fertigung

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 alle abweichenden Datenpunkte zwangsläufig durch ein Problem verursacht wurden. Es ist wichtig, jeden Datenpunkt zu untersuchen, 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 automatisiert zu überwachen.

Nelson Regeln in der DatenBerg smartPLAZA

Die acht Nelson-Rules sind in der smartPLAZA 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 zum Beispiel die Bereiche rot markiert, an denen die Nelson Rule 2 angeschlagen hat. Neben der reinen visuellen Analyse können die Nelson-Rules auch im Monitoring verwendet werden. Sobald eine Nelson-Rule aktiviert wird, kann zum Beispiel eine E-Mail getriggert werden.

Nelson-Rules Chart in der smartPLAZA

Individuelle Regeln anpassen

Die Nelson-Rules decken verschiedene Szenarien in der Produktion ab. Jede Produktion ist jedoch anders und dadurch können unter Umständen zu oft oder zu wenig die Nelson-Rules getriggert werden. Daher kann es Sinn ergeben, die Nelson-Rules 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-Rules definieren.

FAQ Nelson Regeln

Wie viele Nelson-Rules gibt es?

Es gibt standardmäßig 8 Nelson-Rules. Diese können jedoch um unternehmensspezifische Regeln erweitert werden. Es müssen für einen Fertigungsprozess auch nicht alle Nelson-Rules eingesetzt werden.

Sind Nelson-Regeln in allen Industrien einsetzbar?

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. Denn die Regeln werden im Normalfall in eine Meldekette eingebunden und diese soll nur aktiviert werden, wenn wirklich eine Auffälligkeit an der Anlage vorliegt.

Was benötige ich, um die Nelson-Regeln einzusetzen?

Nelson-Regeln benötigen Daten, um zu funktionieren. Analog erfasste und manuell notierte Daten sind schwierig automatisiert auszuwerten mit Nelson-Regeln. Liegen die Daten in einem Tabellenkalkulationsprogramm vor, können die Regeln leichter abgeprüft werden. Soll der ganze Prozess mit Überwachung und Meldekette umgesetzt werden, bietet sich eine Software wie die DatenBerg smartPLAZA an.

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Der Autor Maximilian ist Geschäftsführer bei DatenBerg. Er begleitet Kunden von der Datenerfassung bis hin zur automatisierten Auswertung. Ist er nicht bei Kunden im Einsatz, hält er Vorträge zu den Themen Daten nutzen in der Produktion, Anwendungsfälle von Industrie 4.0 und automatisierte Auswertung von Produktionsdaten. Gerne besprechen wir mit Ihnen, wie das Thema Nelson Regeln (eng. Nelson Rules) in Ihrer Produktion umgesetzt werden kann. Kontaktieren Sie uns hier.

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