Jeff(ASQ_CQE)談統計品質工程Statistical Quality Engineering

前面花了兩篇的篇幅討論數學對工業工程的重要性 線性最佳解及統計機率是我們選擇關注的焦點 但除了數學工具的優點之外 我們也應當了解數學對於工業工程的限制 以及工業工程這門學科出現的窄門現象 工業工程是門實用學科 必須在生活上實際運用才行 使用的工具是數學 解決問題的手法統稱為工業工程管理 而想解決的 則是效率問題 這類問題不外乎最短路徑 最少成本 最高效益等等 但想解決效率問題 卻註定遇到另一個不可解的難題 筆者稱之為效率瓶頸 工業工程常提及瓶頸 你可以想像水量必定取決於最細的水管 同樣道理也可以拿來形容處理效率化問題的過程 效率往往被定義為單位時間內處理事務的量 看似可以無限提升 事實上卻被現實條件限制 舉例來說 餐廳的週轉率理論上可以無限提升 卻受限於平均顧客用餐時間 在考慮這個客觀條件後 我們便可以得知一家餐廳最佳的週轉率 這表示無論我們再努力提升效率 最好也只能到這樣 除非你能讓客人的用餐時間為負值  否則我們就只能得出最佳的週轉率 改善的結果是：最好也只能這樣 聽起來是不是有點可憐？ 效率瓶頸還有另一種解讀 當我們專注於數字層面的效率問題 往往不可知的質化問題就會被忽視 就像企業在研究顧客行為時 通常會將顧客分群討論 用問卷等統計抽樣 試圖描述分層顧客的購物傾向 但我們能夠得知的行為模式 很可能與實際行為無關 就像化妝品廠商往往定義輕熟女性為主力消費群 僅認知這群年齡的女子體認到年華老去而購買化妝品 卻忽略她們想討好另一半的心態 (此為舉例 筆者並未做過因果關係論證 僅為推測) 正因為數學工具帶給我們的效率瓶頸 一是效率提升有其極限 二是沒有能力描繪問題的因果關係 這些問題將造成工業工程學科重大且不可抗拒的系統瓶頸 我們將在下篇說明這種窄門現象

自西方啓蒙運動以來 建立科學方法以探究事物間的道理 已是深植於知識分子血液的一部份 基於這種思維 我們務必要了解相關性與因果之間的差異 人類發展出飛行技術是這兩百年之間的事 在這之前 我們看著天上的鳥 蝙蝠 蜻蜓 蝴蝶飛舞 也想和他們一樣張著翅膀飛行 但果真裝了翅膀就能上天? 過往的失敗經驗已告訴我們答案 那些能在天空飛舞的生物 只是湊巧有翅膀而已 而人類真正能飛行的關鍵 在於白努利定律的發現 流體的流速越快壓力越小 因此飛機翅膀設計成上長下短 讓下方的壓力大於上方的壓力 使飛機產生浮力 因此才能飛行 (事實上生物的飛行技術還有很多是未知的 還值得發展) 飛行技術如此 其他層面的技術也是 在工業工程學科 我們應用了統計方面的工具：迴歸分析 以幫助我們推測事物間的相關性高低 舉例來說 我們蒐集了30個人的身高體重作為分析資料(範例圖) 可以明顯看到身高越高的人 他們的體重越重 於是我們很容易下了結論 認定身高高的人 體重自然較重 但相對的 這個問題是否也能理解成 體重越重的人 身高自然越高呢？ 到底體重是身高的果 還是體重是身高的因 這張圖並不能告訴我們答案 在使用迴歸分析作為工具時 應該要有這樣的認知 高相關性代表事物間可能有因果關係 但由上例可知這並非絕對 這是工具的限制 使用者必須了解 那有沒有一種工具能闡述事物間的因果關係呢？ 儘管我們很想了解 相同病因的病患死亡與否的關係、創新成功的企業與失敗企業的差異 股市高低點的預測、國家發展與教育之間的問題 但沒有一個工具可以清楚點出問題在哪 因此在量化工具(數據)的背後 應當要有適當的質化解構(偏主觀認定) 來幫助我們定義成功背後的要件

上篇文章提到線性最佳解的目標式與限制式 為的是在侷限的限制式範圍中 尋得目標式的極值(最大化或最小化) 為什麼要這麼做呢？理由其實很簡單 因為現實生活中 我們的資源是有限的 如何利用有限的資源 創造最大的價值 就是工業工程在做的事 如同下面的例子(取自維基百科)： 假設一個農夫有一塊10平方公尺的地 並種植小麥或大麥或者依某一比例混合種植 該農夫只能使用有限的肥料F和農藥P 且小麥的價格為S1 大麥的價格為S2 而單位面積的小麥和大麥都需要不同數量的肥料和農藥 假設X1是小麥的數量 X2是大麥的數量 則問題可以寫成下列形式 max  （目標函數） s.t. （種植面積的限制） （肥料數量的限制） （農藥數量的限制） （不可以栽種負數的面積） 透過以上簡單的數學 我們便得知最有效的種植方式 但還有很多問題沒有解決 種植的過程中或許會遇到小麥跟大麥品質不良的問題 我們想了解小麥與大麥之間是否存在種植品質的差異 這時候統計就派得上用場了 在談統計之前 我們必須先提到機率 機率是什麼呢？機率就是描述事件發生的可能性 事件越可能發生 則機率越大 反之亦然 但最大不超過1 最小不超過0 就像我們丟擲硬幣只會出現兩種結果 不是正面就是反面 正面或反面出現的次數就是我們定義的事件 而硬幣出現正面或反面的可能性 我們定義為機率 這個機率的值 正是你所熟知的1/2 也就是丟擲硬幣有一半的機會出現正面 也有一半的機會出現反面 這個發現實在太重要了 當我們想檢驗這枚硬幣是否公正時 我們就想利用這個發現 Ａ將手中的硬幣丟擲100次 結果出現了38次正面 62次反面 他開始狐疑起來 因為按照一半一半的機率  丟擲100次硬幣會出現接近50次的正面 但卻只有38次 他懷疑這枚硬幣不是公正的硬幣 為了加以證實 他將次數加到1000次 結果得到502次正面 498次反面 這下水落石出了 透過增加丟擲次數(樣本) 硬幣的正反面次數漸漸向1/2靠近 這現象不僅很接近我們的期待 同時更說明了樣本次數與機率分配的因果關係 也就是增加樣本的數量 便可以越靠近真實的機率分配(大數法則) 有了機率與統計的概念  我們應該要了...

這系列的文章是件大工程 會從工業工程學科的起源談到數學工具的應用 之後提到工業工程的限制與障礙 再從研究所的教學方法談到現今高等教育制度的亂象 會一次想要橫跨這麼多領域的主因  是想闡釋我們學以不致用的現象 另外也透過機會整理自己所接觸的學科  問問所學的工具能替大家做什麼 談論這麼多主題之前 我們得先從工業工程是門什麼學問開始講起 Industrial Engineering中文翻作工業工程 起始於二次世界大戰 是美軍開始有規模有計劃的運用數學工具來利用與配置物資的時期 不過早在工業工程這門學科發展之前 工業化的腳步已促使泰勒Taylor等人以數學方法取代早前的經驗模式 使得工人的工作效率顯著提升 生產力大幅上升 這套方法被後人學習 也是大家對所謂的IE最刻板的印象 工業工程之所以受戰後環境注重 憑藉的就是提升生產效率 對物資的製造、運送、配給所相關的各式作業都是工業工程的範疇 而研究如何更有效的達成上述作業的方法 就是工業工程的方向 由於提升效率這件事牽涉極廣 也因此工業工程這門學科基本上就是無所不包 所以學科涵蓋：生產管理、品質管理、作業管理、統計分析 、 人因工程 近期由於服務業及資訊業的興起 更包含了企業資源規劃、服務作業管理等 涵蓋範圍雖大 但總不脫提升效率一句話 而數學就是闡述問題 提供方案的最佳工具 生活上有許多應用是工業工程的範疇 像是消防局在城市的配置/便利超商物流中心的配置/速食店的作業規劃 都是利用數學來建立"最短距離"、"最短時間"、"最大效率"的實際應用 這些數學工具包括線性代數、微積分、機率與統計、線性規劃等 工業工程專家則試圖以這些工具取代以往的經驗法則 將世界數值化 再用數學工具拆解組裝 找出問題的最佳解/可行解 在線性規劃中 我們將可行解的區域用實數圍成一個凸集合 從中找出線性目標式的最大或最小值 寫成 Max/Min Z= aX+bY    的形式          s.t            x+y <= c     ...

這次要介紹的與其說是閱讀筆記 倒不如說是親身體驗的美好回憶 當初筆者離開群創後 躊躇著出國遊學、打工度假這幾個選項 實在拿不定主意 出國遊學實在太貴 而打工度假又逐漸失去度假的意義... 就在那個moment 給筆者在網路分享區中找到了這本到澳洲WWOOF換宿的旅遊書 其介紹的旅行方式 正好符合我的需求：省錢、體驗當地文化、嘗試自己單獨旅行 這本書就是這樣一本適合喜歡體驗不同文化 卻又沒有足夠經費的旅行者的書 所謂的WWOOF 是Willing Worker on Organic Farm的簡寫 意思是有機農場的自願工作者 這樣的機構在全世界各地都有 包括台灣 主要的目的是透過交換：包括食宿與文化交流 替有機農場盡一份心力 因此 無論是農場主人或者志工 都是在雙方的默契下進行工作與食宿的交換 並且非常重視環境保育---在有機觀念下進行 筆者就有過這樣一段經歷：在澳洲Brisbane的小山脈 Mt.Byron 就有間周遭都是野生無尾熊的民宿 沒有電視、網路、手機收訊 甚至沒有網路 但附近除了無尾熊 還能見到野生袋鼠及各式各樣的野生動物 山間還有潺潺溪水 亦可見到鯰魚築巢的過程 如果你的英文能力不足以應付跟農場主人往來的email 這本書從頭到尾都幫你設想周到 提供了很多建議 如果你真的一點英文也不會 Jeff可以告訴各位 我還曾經見過完全不會英文的法國女生單獨到澳洲亂晃的 所以真的不要害怕出國走走 讀萬卷書，行萬里路！！ 延伸閱讀 http://www.books.com.tw/products/0010568803 http://j401f2gmail.blogspot.tw/2013/02/wwoof-holiday.html http://j401f2gmail.blogspot.tw/2013/04/australia-wwoof3.html

這本書是筆者就讀中央大學所選修的一門課 也是學校頗富名氣的陳炫碩老師所開的課程內容 主要介紹商業模式 你可以理解為企業營運賺錢的方法； 當然最重要的就是說明各種商業模式的理論 其中之一就是這本書的內容：創新的兩難 什麼是創新者的兩難？這要從企業的興衰開始談起 克里斯汀教授收集了長期的資料 發現即便是美國最優良的企業也往往逃不過衰敗的命運 這種失敗不僅僅是退出產業的領先集團 取而代之的是徹底的倒閉 仔細觀察 這些企業失敗的原因不能僅歸咎於經營不善、管理團隊失去條理章法； 最為難的或許就是以下這點： 正因為他們理性的決策，聽取顧客的聲音，才是導致公司倒閉的原因 (而不聽從顧客的聲音又會失去主流市場，這樣的困境真有辦法克服？) 其中的緣由有三： 其一 產品(尤其科技產品)的持續性發展曲線往往超越使用者需求 因而造成新市場的破壞性產品有破壞市場的機會； 其二 企業往往聆聽現有顧客的聲音 其內部資源的流動不能供給新市場所需要的產品； 其三 產品或服務的關鍵在於它們可以解決使用者的問題 因此正視市場、明辨使用者真正的需求才是關鍵。 舉個書中範例 美國麥當勞的奶昔是尖峰時間銷售量最好的商品 但麥當勞本身卻不明白這個原因為何 傳統的市場區隔理論將顧客分層分群 也因此你在企業眼中是個30~35歲的白領男子 這一點當然與你在尖峰時間選擇購買奶昔無關 細究之下才發現 由於美國尖峰時間的顧客大多自行駕車 而奶昔是麥當勞產品當中最方便邊吃邊開車 吃完又有飽足感的產品 同理 你也可以用此理論去驗證現行市場中 哪些產品或服務也有相同的特徵 基於以上因素 市場上的產品或服務本身必須切中顧客的問題 本書也為企業領導者建立了基本的原則 希望可以透過學習 避免兩難的悲劇反覆發生 後續作者又陸陸續續推出新作 特別針對本書解決問題的部分補強 讀者可以參考書目 創新的兩難 創新者的解答 創新者的修煉 來上一堂破壞課

這是一本涉及領域極廣的主題書 因為恢復力這個名詞指的就是 各系統面臨環境巨變時，維持核心及完整性的能力 正由於系統可大可小 可以是病毒轉錄侵犯人體防禦系統的過程 也可以是溫室氣體導致的極端氣候牽連全球農品歉收的現象 因此格外需要以宏觀及微觀角度進行觀察解析 同樣的，人為的環境也是系統； 金融體系、醫療體系，乃至企業社群 這些自然的人為的系統都涉及一種平時看似堅固，遇特殊狀況則危機重重的狀態中 書中稱之為堅弱系統 在堅弱系統的特性之下，我們預期系統能夠提供的保護或穩定性將不如系統的設定 甚至所受到的傷害遠遠超出我們預料之外 就像是2008年全球金融危機肇因於異常繁複的次級房貸及垃圾債 這些呼風喚雨的房貸業者、銀行團原本擁有無數銀彈跟資產 卻因為信用危機而引發骨牌效應，最終導致全世界的衰退 作者提供了解析堅弱系統的方式，也帶領讀者瀏覽大小不一的各式系統 逐步闡述系統彼此的風險及如何透過新的思維與方式來化解可能面臨的脆弱時刻 當然，無論什麼時候都必須切記，沒有不能被摧毀的系統 所謂的恢復力就是維持系統的彈性，必要時當然可以縮減或改變形態 最重要的是維持系統的核心及完整性