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ASQ QP分享《设计创意——结合试验设计(DOE)与创意,使试验更加卓有成效》

发布日期:2016-07-26 09:51:02
  • 将创意融入试验设计(Design of Experiments, DOE)的验证之中,并通过列出完整变量,能够更好地界定问题;

  • 以开放态度对待新理念并鼓励团队形成集思广益的文化氛围,能够带来独特和有用的试验结果,最终实现对员工的激励并加快项目结项和产品开发的速度。


创意(Creativity) 和创新(Innovation)已经成为质量圈的流行词,对此的日益关注使得各类组织开始探究这些概念如何适用于质量职能。


2013年的一项关于管理工具和趋势的调查显示,74%的组织认为在实现持续经营的过程中,积极创新比降低成本更重要。美国质量学会(ASQ)在2011年“质量未来研究”中指出:“创新日益成为组织的生命线。”


提供增强创新能力的机会对一个组织来说颇具价值,但你会经常听到这样的评论,“创新是非结构化和开放式的过程”“你要么富有创造力,要么没有”“创意通常出现在压力之下”以及“我们需要创意,而这并非一时的试验设计(DOE)”。


受这些看法影响的人们以为这些就是事实,而笔者所见证的很多实例恰恰反驳了这些关于创新的观点。


结构化的创意

DOE是常用于高科技行业的一种结构化、基于数据统计的试验方法。这一方法通过控制多种输入要素,以决定其对所输出预期结果的影响。


尽管很多人并不认为DOE的结构化方法能够提高创新能力,但认可DOE

作为意想不到和有价值的创意之源,这一点非常重要。


笔者对用来解决复杂问题的DOE项目进行了至少25年的研究观察,这些DOE项目从土方运输设备到可替代能源,涉及各行各业。在这些观察中,发现DOE在实践中的确能够增强创新过程。


笔者曾在一个由不同技能和背景人员所组成的项目小组中一起工作,发现DOE与创意之间有3个关键联系:一个DOE过程可以扩大问题界定的角度;DOE结构使试验者更能意识到未经验证的变量;一个DOE过程可以组建团队在较低压力环境下主动收集输入变量。


前面提到关于创意是非结构化和开放式的这一看法之所以存在,原因是人们想摆脱不必要的束缚。在想方设法解决问题或进行试验时,他们想自由考量各种选择,而不为诸多规则和评价所限制。这就是人们不希望结构化的内在原因。


在应用DOE时,要遵循以下7个步骤:

  1. 界定需求;

  2. 识别结果测量指标;

  3. 列出所有潜在输入变量;

  4. 将变量转化至DOE矩阵;

  5. 生成数据;

  6. 进行分析;

  7. 解释结果。


第3个步骤所说的列出所有变量,通常至少要列20个能够影响最终结果指标的变量。尽管一些项目可能会有90个变量,但是项目参与者在被要求列出至少20个变量之前,往往只列出2~3个变量。


团队成员在被要求保持头脑风暴之后,创意将不断涌现。将能够引发思考的变量添加到列表中,能够帮助团队意识到还有其他的注意事项。这一步骤展示了在过程驱动框架内对开放式活动的需求。


如果你运用半因子试验设计(潜在试验运行的50%)的话,DOE会比替换检测方法提高效率50%。得益于其效率和统计上的优势,在工业检测中增加更多变量是一种实用选择。当你想突破初始的2~3个变量时,如果数量太多则不建议将所有的都进行试验。关键是与最初寻找快速解决方法或探究根本原因的做法相比,能够创造性地寻求更多的解决方法。


建立一个完整的潜在变量列表的确很重要。结构化的过程包含这一开放式步骤,其中众多质量工具可用来进行头脑风暴。这些质量工具——诸如工艺流程图、因果图、故障模式与影响分析等,能够用来扩展变量列表。每个工具都能带来一个新的视角,从而识别更多的潜在变量。


缺乏结构并不会给创意带来多大问题,然而如果有了结构而结构内缺乏灵活性则会造成很多问题。在解决复杂问题时,提高灵活性很有必要。


将目光放在试验之外

在试验进行中,创意在何处显现?DOE的特色是其实用的特殊矩阵选项,而且试验高度结构化和清晰化。所以关于创意如何在其中产生的问题,答案并不明显。


当一个DOE试验中创意初次显现时,团队可能认为这个项目仅是特例。而当原理反复出现得到证明之后,我们才清楚知道是DOE正在创造独特而富有创新性的事物。


在传统的试验中,每次仅改变其中一项,你的注意力则会落在最初的变量上。虽然你可能具有发现创意的灵活性,但实际上你只关注最初的几项。你也可能关注这个问题,就是“接下来我看到表面之下的变量该做什么?”


在运行一个DOE项目时,严格设计的矩阵界定了你如何处理优先考虑的变量,同时也能够一定程度上把你的注意力分散到这几个优先项之外。在观察试验时,你可以考虑列表中的下一组变量,可以透过试验矩阵关注其他变量——例如与设备、组装流程或测量系统有关的变量。


这种情况下,DOE结构能够让你自由创造,开放思考,敏锐观察。上图展示的概念表明,设计矩阵只是冰山一角,而DOE的结构代表潜藏在表面之下的事物。


创造力

关于创造力我们通常进行非此即彼的评判,即你要么有创造力要么没有。而研究表明,这可能并非事实。


罗杰 冯 欧克(Roger von Oech)在《当头棒喝(A Whack on the side of the Head)》一书中,将人们认为“我并没有创造力”的态度本身视为创造力的致命枷锁。


事实上,每个人都有创造力,只不过有时取决于所处的环境。如果一个组织的文化不接纳新想法,那么员工的思维将局限于框架内。当他们摆脱这种文化之后,比如在轻松垂钓的过程中,同样的人可能会变得极富创造力。


如果组织文化支持鼓励创新思维,那么将诞生积极的创新环境。在头脑风暴中人们可以利用创造性思维,这样在对预定的矩阵进行试验时,更能够意识到矩阵之外所发生的事情。那些所谓“没有创造力的人”如果被允许这样做,他们也能做出有趣的观察结果。他们需要一个渠道来沟通自己的发现,也需要一个框架来了解何时创意可被接受。


另一方面,一些人被认为极富创造力,而这种特质也有其缺陷。尽管这类人头脑中充满了新颖的和更好的想法,但他们有时会在做出决定、敲定方案以及将想法推向市场等方面会有困难。他们更倾向于享受思维的发散阶段,但不会去

实施需要用来解决问题的收缩阶段。


这个对立的阶段在DOE过程中对应的是最后一个步骤——解释结果并做出决定。毕竟不可能做到十全十美,所以必须有人站出来说“这已经足够好了”。无法做出决定的后果是导致部门或者创业组织在没有给市场带来任何价值的情况下,消耗预算或者融资(包括资助)。


每个人都可以成为有创造力的人,但这需要时间。你也需要适时停止创造阶段以便实施解决方案。在试验计划制定之初就定下这一基调,既能够增加成功的机会,也能够使团队成员坦然地发挥创造力。


压力之下

头脑风暴阶段出现在DOE全过程的早期。在运行第一个试验前,对每个人来说,列出所有的变量都非常重要。而许多人会问,“为什么要列出所有变量?我已经知道症结肯定是这二者中的其中一个。”


如果面对的仅仅是那些疑问,那么现在就能解决。即使实际上只有两个方面需要进行试验,形成完整列表仍很重要,因为在项目开始阶段人们承受相对较小的压力,这时更容易产生富有成效的头脑风暴和创新的理念。


在项目的早期阶段,团队尚未聚焦于特定的方向和解决方案。因为没有必须一次做对的压力,团队成员比较放松。同时项目也没有临近截止日期,各种想法均可自由呈现。在计划和执行前有缓冲时间,可以进行更有创造力的体验。


前期的头脑风暴也能够让接下来的一次次试验在较小的压力下进展更快。既然已经有了理念和选择,团队成员便可以保持创造性思维模式。


试验失败、失去方向以及紧跟的其他试验将造成一定压力。当解决一个问题或者经历了一次试验失败时,人们可能出于恐慌而应激式地立即做出结论。


当然,团队仍然可以花时间审视输入因素并形成附加的理念。最初的列表具有可适用性,无论如何都能够让团队坦然地将附加的理念呈现出来。创意阶段准备充分,项目压力阶段能够变通,将提高成功率、加速项目完成并保持团队积极性。


失败后的成功

在我为一个组织做指导的一次DOE培训课程中,质量总监做了开场白,她的公信力向课堂表明这些工具对于其组织的重要性。


在其中的一节课上她被邀请分享一个有关DOE的个人经历以及实际中做过的项目。她并没有与工作有关的DOE项目经历,但是认识到DOE是个好东西。她参加的是DOE课程,而这个课程通常需要一个项目,这迫使她在课堂上讲述一个项目案例。


开始虽然不情愿,但她还是分享了一个日常家庭生活的项目。她只是想讲些亲身经历,并没有想过这些将对工作有用,因为她当时的角色与所处的制造业相差甚远。


总监一开始很尴尬地分享这个日常生活项目的细节,因为她说“结果不尽人意”。她最终在课上讲了这个故事,而且后来被认为是一个极佳的案例。从这个案例中学到的,与在工业项目案例中所学到的异曲同工。


她的项目目标是找到清除白色衬衫上意面酱污点的最佳方法。探讨这一问题难道还有比DOE更好的方法吗?在试验进行中,意在考察3个主要参数:是否对污点预处理?使用热水还是冷水?使用两种品牌洗涤剂中的哪一种?


运用以上3个因素各自的两种选择进行交叉,共产生8种试验组合。在进行试验时,她弄脏了8件衬衣。每次对衬衣做好相应处理后就进入洗涤状态,每一件弄脏的衬衣都按照预先制定的DOE试验计划进行处理。


在8次洗涤全部完成之后,进行DOE分析和解释。让她沮丧的是,这三个试验参数没有一个能够被确定是重要的。这将如何影响她的课程得分?在她看来,这是一项失败的试验。


在进一步的研究中,她注意到其他一些现象的发生。第一个清洗的衬衫比接近试验结束时清洗的衬衫更干净,这说明遗漏了一个变量。衬衫从弄脏到被清洗的时间跨度是关键因素。


对于试验她觉得很尴尬,因为回想起来答案显而易见,而且她认为她本应知道答案是:不让污点凝固。她的经历和其他技术试验的经验教训很相似,并且很好的阐释了创意的概念。


如果没有DOE结构,她会发现这是时基事件(time-based event)吗?或者她会再有兴趣去决定探索接下来的试验或变量吗?是的,她的发现并非偶然。正确的DOE分析为她的发现提供了机会。


组织总是在寻找变得更富创造力的方法。尽管乍看起来并不明显,DOE方法与含在实施过程中的创意步骤一起打开了创新的大门。在制造业务、市场业务以及新产品开发中,通过运用DOE,的确带来了独特的理念和大幅的改进。


创意和DOE通过这些相关联:

  • 扩大问题界定的过程:通过预先涵盖所有潜在变量;

  • DOE矩阵:能让试验者更意识到未经检验的变量;

  • 低压力环境下的团队工作法:能够提前而不是等到危机发生时收集输入因素。


创意与DOE关联的过程能够让组织更早完成项目,并通过缩短产品开发时间创造财务收益。此外,团队在鼓励创新的氛围中、在感受不到期限的压迫时,更有动力。总之,创意并非某一个人有还是没有的问题,创意是一个过程。


作者简介

佩里·帕兰多(Perry Parendo)是佩里解决方案公司的总裁,公司位于明尼苏达州布莱恩市,他在位于明尼阿波里斯市的明尼苏达大学获机械工程学士学位。