3 Статистические методы управления процессами
Приведены примеры наиболее востребованных методов статистического анализа и предложен механизм их оценки.
3.1 Анализ диаграммы Парето
На промышленных предприятиях постоянно возникают всевозможные проблемы: появление брака, неполадки оборудования и т.д. В большинстве случаев подавляющее число дефектов и связанные сними потери возникают из-за относительно небольшого числа причин, при чем доля материальных затрат составляет порядка 70 – 80%. Чтобы выяснить, какие из этих причин или факторов являются основными, строят диаграмму Парето.
Диаграмма Парето – инструмент, позволяющий объективно представить и выявить основные причины, влияющие на исследуемую проблему. Различают два вида диаграмм Парето: по результатам деятельности и по причинам.
Диаграмма по результатам деятельности предназначена для выявления главной проблемы и отражает следующие нежелательные результаты деятельности:
Качество: несоответствия, рекламации, ремонт, возвраты продукции;
Себестоимость: объем потерь, затраты;
Безопасность: несчастные случаи, аварии;
Сроки поставок: срыв сроков, нехватка запасов.
Диаграмма Парето по причинам отражает причины проблем, возникающих в ходе производства:
Исполнитель работы: смена, бригада и т.д.;
Оборудование: станки, агрегаты, инструменты и т.д.;
Методы работы: последовательность операций, условия производства;
Измерения: точность, воспроизводимость, стабильность.
Построение диаграммы Парето состоит из следующих этапов.
Этап 1. Определите, какие проблемы необходимо исследовать и как собирать данные; как их классифицировать. Установите метод и период сбора данных.
Этап 2. Разработайте контрольный листок для регистрации данных с перечнем видов собираемой информации.
Этап 3. Заполните листок регистрации данных и подсчитайте итоги.
Этап 4. Разработайте бланк таблицы для проверок данных, предусмотрев в нем график для итогов по каждому проверенному признаку в отдельности, накопленной суммы числа дефектов, процентов к общему итогу и накопленных процентов. При этом расположите данные в порядке значимости.
Таблица 3.1.1 Построение диаграммы Парето
Код дефектов |
Число дефектов |
Накопленная сумма числа дефектов |
Процент числа дефектов |
Накопленный процент |
1 |
80 |
80 |
40 |
40 |
2 |
50 |
130 |
25 |
65 |
3 |
30 |
160 |
15 |
80 |
4 |
12 |
172 |
6 |
86 |
5 |
10 |
182 |
5 |
91 |
6 |
8 |
190 |
4 |
95 |
7 |
6 |
196 |
3 |
98 |
8 |
4 |
200 |
2 |
100 |
Итого |
200 |
- |
100 |
- |
Этап 5. Начертите одну горизонтальную и две вертикальные оси. Вертикальные оси: на левую ось нанесите шкалу с интервалом от 0 до числа, соответствующего общему итогу; на правую ось – шкалу с интервалом от 0 до 100 %. Горизонтальную ось разделите на число контролируемых признаков.
Рис.
3.1.1 Диаграмма Парето
Этап 6. Постройте столбчатый график, где каждому виду брака соответствует свой прямоугольник.
Этап 7. Начертите кумулятивную прямую.
При построении диаграммы следует обратить внимание на следующие моменты:
Диаграмма оказывается наиболее эффективной, если число факторов составляет 7 – 10;
При обработке данных необходимо производить их расслоение по отдельным параметрам (время отбора данных, тип изделий, партия материалов, оператор и т.д.);
Если фактор “прочие” оказывается слишком большим, следует повторить анализ содержания этого фактора;
Следует систематически составлять диаграмму. Парето для одного и того же процесса, что позволит отслеживать тенденцию изменения количества брака на каждый фактор (рис. 3.1.1).
Принцип Парето: формулировки и сомнения.
В литературе по менеджменту (в основном – в популярной или посвященной time-менеджменту) обязательно упоминается так называемый принцип Парето или правило 80/20. Вот некоторые его формулировки:
20% клиентов (товаров) дают 80% оборота или прибыли;
20% ошибок обусловливают 80% потерь;
20% исходных продуктов определяют 80% стоимости готового изделия;
за 20% расходуемого времени достигается 80% результатов;
80% ваших посетителей смотрит только 20% страниц вашего сайта;
20% преступников виновны в 80% преступлений.
Применение этого правила к управлению запасами носит название ABC-анализа (от деления запасов на 3 группы A, B и C, первая из которых находится на постоянном контроле, вторая – на системе периодического дозаказа, а третья планируется и закупается на год. Не путать с ABC – Activity Based Costing, функционально-стоимостным анализом – сокращения одинаковые, сущность разная). Данная система, пожалуй, наиболее разработанное применение правила 80/20.
Первоначальная, историческая формулировка – 80% всех богатств принадлежит 20% населения. Именно она встречается в сочинениях Вильфредо Парето, который утверждал, что «способ распределения доходов, по существу, является одним и тем же в разных странах и в различные исторические эпохи». Согласитесь, это более сильное и более осмысленное утверждение, чем популярный принцип 80/20.
Настораживает и другой факт. Почему в книгах, являющихся энциклопедиями приемов менеджмента, нет упоминания о принципе Парето или правиле 80/20. Чем-то он показался авторам сомнительным, если они решили не включать его в свои книги.
Математика и магия чисел.
«20% товаров дают 80% прибыли» – очень яркая, запоминающаяся формулировка. 20% товаров дают 100%–20%=80% прибыли. Соответственно оставшиеся 100%–20%=80% товаров дают 100%–80%=20% прибыли. Замечательная кососимметричность! Именно она сделала этот принцип столь знаменитым.
Чтобы разобраться в природе принципа Парето, рассмотрим его математический смысл.
Рис. 3.1.2 Гистограмма
Математическая формулировка.
Есть список объектов или видов объектов (товаров) T1, T2... Tn и есть некоторый измеримый результат (прибыль), который является аддитивной функцией от объектов (общая прибыль является суммой прибылей от всех товаров), R(T1,T2...Tn)=R(T1)+R(T2)+…R(Tn). Так вот, принцип Парето гласит:
(1) Существует такое число 0<a<0,5, что объекты можно разбить на две группы M1 и M2 так, что численность группы M1 будет равна a*n, а результат R(M1)=(1–a)*R(M1,M2), т.е. 1-a от общего результата всех объектов,
(2) и при этом a=0,2 (20%).
В такой формулировке видно, что принцип Парето распадается на две части – наличие точки кососимметричности a (точки Парето), и утверждения о значении этой точки a=0,2. Докажем сначала первую часть – что точка Парето существует.
Рассмотрим гистограмму результатов по объектам, предварительно упорядочив по убыванию результата (рис. 3.1.2). А теперь построим гистограмму накопленного результата и приблизим ее непрерывным графиком (рис. 3.1.3).
Рис. 3.1.3 Кривая Парето
В дальнейших рассуждениях мы будем рассматривать непрерывный график результата, т.е. считаем, что объектов у нас очень много (пример – население страны, несколько тысяч товаров супермаркета). Итак, y=f(x) – график результата, линия красного цвета. График построен в безразмерных единицах – 1 по оси абсцисс соответствует полная совокупность объектов, 100% от их количества; 1 по оси ординат соответствует суммарный результат от полного набора объектов. Где же должна лежать точка Парето? – На прямой y=1–x, именно это равенство выражает искомую кососимметричность, толстая прямая синего цвета (рис.3.1.4).
Рис. 3.1.4 Точка Парето
Их пересечение дает искомую точку Парето, точку a, такую, что f(a)=1–a. График y=f(x) строго возрастает, более того – это выпуклая функция (вспоминаем, что объекты мы упорядочивали по убыванию результата, т.е. производная убывает). Отсюда следует, что график функции результата всегда лежит выше прямой y=x (зеленая прямая) и совпадает с ней в одном случае – когда все объекты имеют одинаковый результат, равномерное распределение. Тем самым мы доказали, что искомая точка Парето всегда существует, ее значение меньше 0,5 и равно ему в единственном случае – равномерного распределения результата по объектам.
Из этого графика видно, как мы можем итерационно продолжить Парето-анализ. Если мы рассмотрим ограничение функции на интервале (0, a), то можем построить точку Парето второго порядка (тот же красный график и тонкая синяя прямая; точка Парето-2 показана пунктиром). Аналогично можем поступить на интервале (a, 1) и так далее.
Магия чисел.
Итак, первая часть принципа Парето доказана. Она оказалась на удивление тривиальной – всего лишь иное выражение неравномерности распределения результата по объектам, а в практическом плане – сначала самое важное, потом остальное. Не грех лишний раз напомнить и в этом наибольшая польза этого принципа. Но, может быть, вторая его часть более содержательна? Может, действительно, практически у всех реальных распределений точка Парето равна 0,2? А вот тут мы вступаем в противоречие как с реальными данными, так и с логикой.
Для начала, с чего бы это существенно различным системам иметь какой-то общий для всех, прямо-таки волшебный параметр? Так ли это на самом деле? Обратимся к фактическим данным. На рисунке точка Парето примерно равна 0,3, т.е. правило должно бы звучать как 70/30. Вот реальные данные:
По утверждению Н. Харитонова, 13% населения России владеет 93% ее богатств. Это скорее ближе к 90/10, чем к 80/20;
Р. Акофф говорит: «Собирая данные для того, чтобы приступить к проблеме прогнозирования, автор обнаружил, что примерно на 10% видов продукции приходится 90% выручки и еще больший процент прибыли»;
Распределение спроса по наименованиям журналов: доля обращений в зависимости от процента количества журналов по разным электронным журналам дает значение точки Парето от 18 до 28%.
Как мы видим, значение точки Парето 0,2 – величина очень приблизительная. Отсюда делаем вывод: 80/20 – это чистой воды магия цифр, к реальности не имеющая большого отношения.
Ложные следствия
Одной из особенностей принципа Парето является то, что он в силу своей хлесткой красоты способствует ложным из него выводам. К примеру, в одной из студенческих работ существует замечательная рекомендация отказаться от 80% товаров, которые дают всего-то 20% прибыли. Автор свысока своего студенческого знания обвиняет предпринимателей в незнании этого принципа и нежелании увеличить свою прибыль! Или, к примеру, бездумное итеративное применение этого принципа приводит к заключению, что 49% усилий дают 99% результата. Воистину, стоит немного подумать о естественных ограничениях этого принципа, о его области релевантности.
Многокритериальность
Прежде всего, даже если принцип Парето верен, то он говорит об оценке по одному параметру. Пусть даже 20% товаров приносят 80% прибыли и дохода, но для прибыли и дохода это, скорее всего, разные группы товаров. Пример – затраты на погрузку в порту пропорциональны весу товара, затраты на транспортировку и складское хранение пропорциональны его объему, таможенные платежи пропорциональны стоимости товара, время работы декларантов на растаможку (и, соответственно, вероятность ошибок) пропорционально количеству позиций в инвойсе, время разгрузки на склад примерно пропорционально количеству коробок. Тогда кинескопы попадают в лидеры по стоимости, весу, объему, а мелочевка – в аутсайдеры по этим позициям.
Если же посмотреть на время работы декларантов и на время разгрузки машины, то ситуация прямо противоположная – с кинескопами все просто-быстро, а с мелочевкой куча проблем. Так что принцип Парето в данном случае лишь частный прием в решении отдельных аспектов логистических задач, на что-то глобальное он не тянет.
Если обратиться к финансам, то только очень простой бизнес управляется на основе одного показателя. Как правило, этих показателей 5-8, так что и здесь принцип Парето не станет чем-то глобальным. А как частный случай, как прием – сначала обращать внимание и усилия на самое важное, на лидеров – да, работает, и хорошо работает.
Неаддитивность
Как мы видели в математической формулировке, существенным условием является аддитивность функции результата. То есть объекты должны быть независимы. Всегда ли это так на самом деле? 80% прибыли дают 20% товаров. Почему магазины не откажутся от остальных 80% товаров? – А вы пойдете в такой магазин? Мои потребности явно не ограничиваются самым необходимым, я хочу иметь возможность купить то, что мне нужно (пусть это и не самый ходовой товар). Если магазин откажется от этого товара, то я скорее пойду в другой магазин, даже если там все немного дороже. То есть продажи товаров не всегда независимы! И что, бедные владельцы магазинов не могут ничего сделать? – Разумеется, могут. Они закажут меньше неходовых товаров (оптимизация запасов), установят на них большую наценку (помните о многокритериальности? Неходовой товар может стать более прибыльным – недаром в маркетинге есть стратегия «падающего лидера», когда на ходовой товар резко снижается цена, это увеличивает поток покупателей, которые раскупают и менее ходовые товары с большей наценкой).
Это лишь один пример неаддитивности. А вот другой – скорость работы конвейера определяется продолжительностью самой долгой операции. Упорядочим операции по времени выполнения и займемся лидерами. Пусть мы расшили узкие места (распараллелили или усовершенствовали технологию) и время выполнения этих операций сократилось в 5 раз. Неужели конвейер стал работать в 5 раз быстрее? Скорее всего – нет, просто теперь скорость его работы определяется другими операциями. Здесь работает иная стратегия – нам не надо максимального сокращения длительности конкретной операции, нам надо приемлемое сокращение. У конвейера обычно есть какие-то железные ограничения – для сборки телевизоров это длина линейки прогрева и нормы времени на прогрев. Мы легко можем поделить время прогрева на максимальное количество телевизоров на линейке прогрева и получим физическое ограничение такта конвейера. Тут принцип Парето может быть применим к ранжированию проблем, но важно другое – напрямую длительности операций этому принципу не подчиняются.
Те же соображения применимы и для скорости транспортной колонны, и для обеспечения безопасности – не стоит ставить бронированные ворота с вооруженной охраной фасада, если сзади есть неохраняемая деревянная дверь с амбарным замком. Тот же принцип достижения не максимального, а приемлемого результата.
Вообще говоря, здесь работает именно иной базовый принцип, не принцип Парето – для системы, чей вход непрерывен, а выход дискретен, необходимо добиваться не максимальных, а приемлемых решений. Абитуриенту, поступающему в университет, надо набрать определенный проходной балл – это не значит, что ему надо стремиться получить по всем предметам максимальные оценки. К примеру, он может рассчитывать получить по сочинению любую оценку кроме двойки, а большинство баллов набрать на профильных предметах. Поэтому он может свой непрерывный ресурс (время на подготовку к экзаменам) распределить между предметами соответствующим образом. Крайняя степень неаддитивности – продукцию можно произвести, только если есть ВСЕ комплектующие. Не важно, сколько стоит/весит/занимает объема деталь, но если ее нет, то конвейер будет стоять. Тут в принципе работает не сложение, а логические операции.
Доказательство верности правила 80/20.
А теперь, когда мы рассмотрели и раскритиковали принцип Парето, нашли в нем логические противоречия, докажем его верность именно в изначальной постановке, как правило 80/20.
Группировка объектов.
Мы работаем не с реальностью, а с моделями реальности. И эти модели несут в себе отпечаток не только реальности, но и нашей психики. Одним из таких психологических источников является закон 7±2. Посмотрите на большинство круговых диаграмм в литературе или используемых в вашей работе. Как правило, они имеют от 5 до 9 секторов, редко больше. Посмотрите на многоуровневые классификаторы товаров или материалов в учетных программах. Те из них, которые правильно организованы, удобны персоналу, имеют на каждом уровне до двух десятков значений (кроме нижнего уровня). Слишком подробная информация неудобна для анализа, точность должна быть минимально достаточной.
Еще одна особенность – группировка часто предшествует сбору данных. Важно отметить, что часто группировка осуществляется на основе качественной модели системы, и лишь потом измеряется количественно. А создание качественных систем во многом искусство, часто это не формализуемый процесс.
Неизмеримость и недостаток информации.
Все, кто проводил социологические опросы, знают, что результаты существенно зависят от постановки вопроса. В результате получаются количественные данные, но что они описывают? Как правило, некоторый сплав представления о ситуации исследователя (вопросы) и респондентов (ответы). Реальность они описывают только тогда, когда у исследователя адекватная модель этой реальности и правильно сформулированы вопросы. Да и то, это искаженное описание реальности. Экономика (а социальные науки – тем более) тем и отличается от математики, что изначально работает с неполными и не достаточно достоверными данными.
Можно группировать людей по первой букве фамилии (нормальная модель для словаря или библиотечного каталога), но узнать распределение доходов людей по буквам алфавита вряд ли возможно иначе, как получить полный список людей и их доходов и потом совершить группировку. Беда в том, что у нас нет и никогда не будет столь полных данных. А часть данных вообще невозможно измерить количественно, тем более – заранее. Как можно оценить эффект от какого-либо дела, особенно если оно личного плана. В чем он выражается? – Только качественно, «большой», «средний», «незначительный». Можно, конечно, этим оценкам приписать какие-то числовые значения, но будут ли они суммироваться? Равняются ли пять незначительных эффектов одному среднему? Или двум?
Психологическое доказательство верности правила 80/20.
В чем же мы ошибались, когда рассматривали математическую формулировку принципа Парето? Мы упустили из виду операцию группировки. Эта операция существенно влияет на один из исходных параметров – количество объектов. Как мы видели в практическом примере, операция группировки меняет значение точки Парето с 0,11 на 0,3, что очень существенно. Как уже отмечалось, мы работаем с моделями реальности. А эти модели мы строим сообразно нашему разуму, а не только сообразно реальности. Поэтому мы группируем объекты в 7±2 групп, причем делаем это при каждой итерации Парето-деления. Тем самым исходная математическая формулировка не верна – на каждой итерации мы работаем с новыми объектами, не унаследованными с предыдущей итерации, т.е. с новой моделью. Теперь можем сформулировать психологическую формулировку принципа Парето:
Из 7±2 объектов (групп, дел) 1-2 заслуживают нашего особого внимания (приносят основной результат).
В такой формулировке значение точки Парето находится как раз в пределах 0,1-0,25, что примерно соответствует правилу 80/20. В этой формулировке становится понятно, почему принцип Парето в основном упоминается в книгах по time-менеджменту – неопределенности в оценке важности дел и потребного на них времени настолько велики, что этот принцип не поддается точной количественной проверке. А как наглядный стимул он работает что надо.
Таким образом, принцип Парето, правило 80/20 – лишь локальный прием, вроде нахождения локального максимума с помощью производной. Для поиска глобального максимума одного параметра не достаточно. Кстати, равномерное распределение параметра может говорить как о том, что максимум достигнут, так и о том, что система не зависит от этого параметра.