Занятие по LSS #5
Занятие по LSS #4
Занятие по LSS #4
Занятие по LSS #3
Занятие по LSS #2
Занятие по LSS #1
Центр и разброс
Две статистики
Что вообще такое статистика? Сам термин искусственного происхождения. Введён в оборот Ахенваллем Готфридом, который заменил название курса, который он преподавал в университете с "Государствоведение" на "Статистика". И тут логичен вопрос, а какая связь между вроде бы математической дисциплиной и государственными делами? А ответ очень прост. Письменность, государство и статистика возникают одновеременно. Первые записи человечества по сути храмовые долговые расписки. Процитирую:
В крупных храмовых хозяйствах было много жрецов, которые специально занимались измерением земельных участков, организовывали прокладку каналов, вели счет собственному урожаю. Именно храм управлял жизнью соседних городов и деревень, собирал с населения подати, раздавал еду в голодные годы. Хозяйственная деятельность храмовой общины обусловила необходимость ведения учета. Самые ранние записи принадлежат храмовым чиновникам. Они должны были считать, сколько зерна, масла, мяса произведено в хозяйстве, сколько выдано работникам на пропитание, сколько осталось в распоряжении храма. Кроме того, чиновники вели учет сделок на продажу земли и прав собственности на имущество.
Как там было у В.И. Ленина в работе "Как организовать соревнование":
Учет и контроль за количеством труда и за распределением продуктов — в этом суть социалистического преобразования.
Формирование статистики и есть учет и контроль. Поэтому, статистика есть основа для понимания процессов идущих в государстве, в крупных человеческих коллективах, на производстве, да везде! Ахенвалль, выводя статистику из государствоведения с одной стороны закладывал основы для отстранённого научного анализа численных данных и развития статистического инструментария. А с другой стороны выбивал смысловую часть из статистики, отдаляя от специалистов понимание зачем вообще нужна статистика.
Те кто говорят, что статистика это раздел математики не правы. Государственные чиновники реализуя колоссальную потребность в учете и контроле создают статистику, а уже потом, философы анализируя эту практику создают математику. Так, что правильнее говорить, что математика раздел статистики. ?
Давайте внимательнее посмотрим на приведенную выше Ленинскую философскую формулу. С одной стороны учет и контроль, а с другой стороны преобразование. Отсюда становится понятно почему статистика делится на описательную статистику (учет и контроль) и статистику выводов (преобразование). Начнем с описательной статистики.
В этом месте обычно начинается красочный рассказ о терминах на примере зайчиков, котиков или рыбок для наглядности. Иногда с рисунками. Тут тема не нова и есть много хороших и наглядных книг. Есть даже манга. В общем, человеческий ум в стремлении подать материал о базовых статистиках максимально доходчиво проделал огромную работу. В общем не будем повторяться. Поэтому, основные термины рассмотрим исторически.
Представьте, Вы царь древнего Вавилона. И ваша задача - сформировать бюджет. И с этой целью Вы организуете первую в истории систему налогообложения. И какие вопросы Вам нужно для этого ответить?
Вопросы по налоговой базе:
- сколько человек живет в моем царстве?
- как население распределено по территории?
- какая производительность труда у моих поданных по различным отраслям?
- как производительность труда распределена по регионам?
Вопросы налоговой нагрузки:
- сколько собирать налогов с населения, чтобы оно не умирало с голоду?
- как распределить нагрузку по отраслям и регионам?
- в какой форме взымать налоги?
- как собирать налоги с торговцев, чтобы они не проезжали мимо моего царства?
Вопросы собираемости налогов:
- собираются ли налоги в полном объеме?
- сколько из собранных налогов доезжает до моей казны?
Прониклись масштабом задачи? Именно ввиду масштаба задачи Вы предпринимаете невиданное ранее действо - перепись всего населения царства. На языке статистики все население это генеральная совокупность. Обладая царской властью Вы можете работать с генеральными совокупностями т.е. изучая все население в целом. При этом это чудовищно дорого и очень долго! Но у Вас есть умные подданные. К Вам приходит жрец и предлагает - давайте делать перепись не каждые пять лет, а раз в пятьдесят лет, но ежегодно делать выборочные переписи т.е. оценивать все население (генеральную совокупность) по выборке. При правильной организации выборок мы практически не теряем в точности, но при этом экономим много ресурсов.
Но генеральная совокупность и выборка это не одно число, а набор чисел. В государственном масштабе это очень очень много чисел. Поэтому, много цифр заменяются на интегральные характеристики: центр (среднее, медиана, мода) и разброс (среднеквадратическое отклонение, межквартильный размах). Есть и другие интегральные характеристики, про них детально в инструментальной части. Интегральные характеристики позволяют смотреть на выборку в целом, что открывает широкий простор для анализа. Это в том числе и анализ динамики изменения выборок во времени.
И вот Вам приносят итоги переписи. Вы их просматриваете и видите, что в провинции А живет в два раза больше людей, чем в провинции Б. Но налогов с этих провинций приходит одинаково. Почему так? В провинции А вороватые чиновники? Там был неурожай? Провинция А пограничная и там больше ресурсов тратится на оборону? Или еще что? И в зависимости от того, какой ответ верен, Ваши действия будут разные. А в поиске правильного ответа помогает статистика выводов. Статистика выводов это разнообразные инструменты анализа гипотез, математического моделирования, планирования и анализа экспериментов.
На этой статье заканчиваем вводную философскую часть и переходим к инструментальной части.
Сложная простота
Цифра для человека, а не человек для цифры
Как правильно аналитику искать темы проектов
Начинаем чтобы завершить
Зачем нужна методология и философия?
Совершенствование образовательной программы высших учебных заведений с целью повышения востребованности специалистов для бизнеса в условиях цифровой трансформации
Приведенная здесь статья опубликована в журнале Черные металлы №8 в 2020 году. Поэтому пост открыт для всех.
Актуальность подготовки специалистов в Производственной системе и методологии Lean Six Sigma для бизнеса в условиях цифровой трансформации
Современный мир стремительно меняется и темп изменений постоянно нарастает. Во многом изменения вокруг нас связаны с внедрением новых цифровых технологий. Поэтому мы все чаще слышим о «цифровой революции» или «индустрия 4.0». Эти понятия, как правило, сопровождаются видением, что уже скоро искусственный интеллект и роботизация заменят собой человека во множестве профессий, что обеспечит высокую, ранее не достижимую эффективность производственных и прочих бизнес-процессов.
Но по факту нас окружают на предприятиях обычные (не цифровые) процессы с сомнительным уровнем эффективности, где готовая продукция выпускается с браком, документы теряют свою актуальность из-за длительности согласований, а оборудование агрегатов ломается вместе с производственными планами. Низкоэффективные производственные процессы снижают скорость принятия решения и внедрение улучшений, что снижает эффект инициатив и приводит к негативным финансовым последствиям. В связи с этим, актуализируется вопрос о том, как эффективно применять цифровые инструменты для решения фактических проблем предприятия?
Если цифровизация предприятия идет бессистемно на неподготовленных производственных объектах для внедрения цифровых технологий, то реализуемые специалистами (data scientist) единичные проекты, вряд ли принесут ощутимую прибыль компаниям. Потому что цифровые инструменты редко дают результаты без прозрачных баз данных, стабильных, правильно выстроенных процессов, автоматических систем дистанционного управления. Например, введение системы электронного документооборота не сильно ускорит бизнес-процессы согласования документов, если документы, как и раньше нужно будет подписывать от руки. Или, какой смысл в цифровом зрении при идентификации дефектов, если информация не будет использоваться в системах оперативного принятия решений и аттестации продукции, а будет лишь накапливаться в базах данных предприятия, занимая дорогостоящее место на серверах?
Подобные единичные малоэффективные цифровые проекты никак не решают проблем предприятия. А иногда наоборот, только добавляют новых сложностей в бизнес-процесс. Например, оперативный учет дублируются, и специалисты вынуждены вносить одинаковую информацию в разные системы. Или в бизнес-процессах предприятия добавляется множество новых шагов-не-увеличивающих-ценность производимого продукта или услуги, таких как, есть необходимость формировать отчетность по новым информационным системам.
Цифровизация должна упрощать труд специалистов предприятия, и только тогда результаты проектов принимаются и используются в бизнесе. В случае если сотрудники считают цифровое решение усложнением своей работы, то оно не приживется и станет еще одним бесполезным делом которое им навязали. Это может быть, как следствием того, что цифровое решение действительно сложно в использовании, так и того, что команда проекта не донесла ценность цифрового решения до сотрудников.
Поэтому бессистемность цифровизиции предприятия вредят делу построения высокоэффективной цифровой компании, не только финансовыми и временными потерями, но и подрывая уверенность в эффективности инструментов индустрии 4.0. Цифровая трансформация бизнеса требует не единичных решений, а целостной системы, включающей как инструменты совершенствования бизнес-процессов и повышения компетенций сотрудников предприятия, так и цифровые инструменты.
Цифровизация компании для своей успешности должна основываться на прочном фундаменте Производственной системы. Казалось бы, между Производственной системой и цифровизацией предприятия мало общего. Но на самом деле, развертывание Производственной системы на предприятии приводит к сокращению потерь с точки зрения бережливого производства делая бизнес-процессы пригодными для использования цифровых инструментов. На рис. 1. представлена область максимальной эффективности инструментов Производственной системы, снижающие риски цифровизации предприятия.
Рис. 1. Мероприятия по снижению рисков в цифровизации предприятия. Зеленым – область максимальной эффективности инструментов производственной системы
Помимо Производственной системы цифровизиция предприятия должна основываться на высоких компетенциях специалистов предприятия в сфере совершенствования процессов. На множестве предприятий, переходящих к индустрии 4.0 в качестве таких специалистов успешно выступают зеленые и черные пояса, владеющие методологией Lean Six Sigma [7-14]. Специалисты Lean Six Sigma использующие инструментарий как бережливого производства, так и цифровой методы являются авангардом совершенствования бизнес-процессов, тем самым стыковочным звеном между производственниками и «цифрой».
Залог успеха в реализации проектов цифровизации специалистами, обученными методологии Lean Six Sigma — эффективная коммуникация как следствие ориентации на клиента. Они выступают своеобразными переводчиками с языка высокой цифры на язык потребностей бизнеса и обратно. Что позволяет формулировать конкретные задачи и бизнес-кейсы для цифровизации и транслировать возможности цифровизации для всех участников бизнес-процессов.
Специалисты Lean Six Sigma важны в цифровизации не только как эффективные коммуникаторы. Реализация проектов по совершенствованию бизнес-процессов предприятия создаёт среду эффективного применения цифровых инструментов индустрии 4.0. В практике цифровой трансформации предприятия нет «цифровой революции», а есть «цифровая эволюция» основным двигателем которой является Производственная система, включающая в себя методологию Lean Six Sigma. При сопоставлении проектного подхода DMAIC являющемся основой методологии Lean Six Sigma с циклом цифровизации предприятия, выясняется, что подходы одинаковые. (рис. 2). Переход от низкоэффективных процессов через методологию Lean Six Sigma к цифровизации бизнеса включает в себя четыре этапа (рис. 3).
Рис. 2. Цифровизация и методология DMAIC
Рис. 3. Этапы развития методологии Lean Six Sigma на предприятии
Первый этап. Зарождение системы. Выстраивание структуры, создание регламентирующих документов, подготовка кадров. Первые победы, успешные проекты, доказавшие эффективность методологии. Массовое обучение руководителей на уровень «Спонсор проекта Lean Six Sigma». Подготовка специалистов на уровень «Черный пояс» и «Пояс тренер». Достижение 30% потенциала эффективности методологии.
Второй этап. Промышленная эксплуатация системы. Обучение методологии LSS до 2%+ персонала от общей численности (имеются в виду все уровни знания методологии от белого пояса до черного). Снижение сопротивления изменениям руководителей различного уровня. Интеграция в общую систему, объединение разрозненных инструментов (А3, Контрольные карты и др.) в логику единой методологии Lean Six Sigma. Проекты делаются не только по направлениям технологии и энергетики, но и в логистике, кадровой службе, в ремонтном производстве и др. Эффективность методологии достигает 90%.
Третий этап. «Дожимание» системы. По большинству направлений бизнеса сделаны проекты Lean Six Sigma, из-за этого происходит снижение величины эффекта от одного проекта, но это компенсируется количеством проектов. Массово выполняются проекты по предиктивной диагностике оборудования и моделирования не производственных процессов. Для создания новых продуктов используется методология DFSS (design for six sigma). 90% контрольных карт построена по результатам проектов Lean Six Sigma и имеют математическую модель управления процессом (советчик). Для дальнейшего развития и оцифровки бизнес процессов происходит установка приборов учета на недостающие позиции. Активно используются виртуальные анализаторы замещая некоторые не ключевые анализы. Эффективность максимальная.
Четвертый этап. Принятие стратегических решений (эволюция системы). Все процессы проанализированы и оцифрованы, дополнительных проектов Lean Six Sigma не требуется, найти новую тему становится сложно. Накоплены большие базы «правильных» данных. Для избегания стагнации необходимо переходить полностью на цифровые, автоматизированные продукты управления процессами. Объединение всех советчиков разработанных на базе проектов Lean Six Sigma в единую систему под управлением искусственным интеллектом. Эволюция системы Lean Six Sigma в систему цифровизации производства.
Интеграция в учебную программу ВУЗов элементов Производственной системы и методологии Lean Six Sigma
Открытым вопросом остается подготовка специалистов по Производственной системе и методологии Lean Six Sigma. На текущий момент, данная подготовка осуществляется компаниями самостоятельно или с привлечением консалтинговых фирм. Поэтому процесс подготовки специалистов подобного профиля дорогой и длительный. Высшая школа в подавляющем большинстве из данного процесса исключена. Что приводит к тому, что еще некоторое время после трудоустройства выпускников ВУЗов необходимо обучать инструментам Производственной системы. Обучение методологии Lean Six Sigma это не менее полугода подготовки на уровень зеленый пояс и не менее полутора лет – на уровень черный пояс. Для ускорения процесса подготовки специалистов по Производственной системе и методологии Lean Six Sigma необходимо включать в программы подготовки профильных ВУЗов.
Набор требуемых компетенций для специалистов в методологии Lean Six Sigma представлен в таблице 1. При анализе данного набора компетенций, выясняется, что программа подготовки специалистов в области металлургии в достаточной мере развивает необходимые компетенции только в двух направлениях «компьютерная грамотность» и «математическая грамотность».
Таблица 1 – Категории навыков специалистов методологии Lean Six Sigma
Включение объема необходимых компетенций по методологии Lean Six Sigma в программу подготовки бакалавров приведет к значительному снижению уровня базовой подготовки в металлургии. Поэтому, развитие данных компетенций можно обеспечить только в рамках программ подготовки инженеров и магистров.
Подготовка специалистов в методологии Lean Six Sigma требует реализации практических проектов по улучшению бизнес-процессов. Это обстоятельство предъявляет к ВУЗам дополнительное требование по высокому уровню кооперации с бизнесом т.к. для реализации проектов в соответствии методологией Lean Six Sigma необходим доступ к актуальной технической и финансовой информации об улучшаемых бизнес-процессах.
Одной из проблем при интеграции в образовательную программу ВУЗов Производственной системы и методологии Lean Six Sigma это получение требуемых компетенций преподавателями вузов. Поэтому важно развитие кооперации между образованием и бизнесом для передачи необходимого набора компетенций от специалистов предприятий по Производственной системе и методологии Lean Six Sigma к преподавательскому составу профильных ВУЗов. С этой целью со стороны предприятий необходимо выделять ресурсы, во-первых, на теоретическую подготовку, а во-вторых, на реализацию практических проектов Lean Six Sigma по совершенствованию бизнес-процессов преподавательским составом ВУЗов.
На текущий момент в ЛГТУ на кафедре ОМД реализуется пилотный проект по подготовке магистров на уровень зеленый пояс Lean Six Sigma в рамках программы дополнительного профессионального образования НЛМК. Первый выпуск специалистов, подготовленных по новой программе, будет осуществлен в текущем учебном году.
Выводы
Интеграция в образовательную программу ВУЗов Производственной системы и методологии Lean Six Sigma позволяет получить следующие выгоды заинтересованным сторонам.
Выгоды для предприятий и бизнеса:
- задействование технической экспертизы преподавателей ВУЗов в реализации проектов Lean Six Sigma;
- рост количества мероприятий операционной эффективности от проектов Lean Six Sigma за счет целевой подготовки специалистов для предприятия в ВУЗе;
- увеличивается полезное время специалистов в первые два года после прихода на предприятии (значительное снижение времени на донабор компетенций);
- вовлечение принятых специалистов к высокоинтеллектуальной творческой работе, т.е. повышение интереса к работе на предприятии и повышение лояльности новых сотрудников;
- развитие кооперации науки, образования и бизнеса.
Выгоды для ВУЗов:
- создание компетенций у преподавателей для реализации проекта «Бережливый университет»;
- повышение актуальности образовательных программ для бизнеса.
Выгоды для государства:
- подготовка кадров для цифровой трансформации ВУЗов, организаций и предприятий;
- повышение производительности труда за счет реорганизации бизнес-процессов;
- повышение эффективности национальной программы «Цифровая экономика Российской Федерации».
Отчеты, проекты, продукты... а где результаты?
Существуют три вида лжи: ложь, наглая ложь и статистика
Как специалист по статистике я регулярно слышу фразу из заголовка. Есть две ситуации, когда лично мне адресуют данную фразу. Первая ситуация, так меня приветствуют люди, которых я собираюсь учить статистике. Почему-то это считается остроумным - попробовать на зуб преподавателя именно этой фразой. Вторая ситуация, мне удалось из обработки статистических данных вытащить неочевидные взаимосвязи в производственном процессе и технологический персонал излагает свой скепсис этой фразой.
Регулярно, когда я слышу эту фразу во мне закипает гнев. Так как, произнося эту фразу, люди заранее отсекают от себя очень важный пласт знаний на основании шутки. Но, успокаивает меня то, что статистику часто, даже слишком часто используют не для поиска истины, а для того, чтобы манипулировать другими. Вспоминаются, например, истории про гауссиану или Алена Попова.
Молотком можно построить дом, а можно убивать людей. Статистика инструмент, и врет не она, а человек который держит в руках этот инструмент. Можно выделить несколько видов лжи с помощью статистики. При этом, важно сказать, что такие же приемы использует не только манипулятор, но и нормальный аналитик. Предлагаю рассмотреть этот важный момент на примерах.
Тенденциозный подбор данных. Манипулятор формирует базу данных таким образом, чтобы на выходе анализа получить нужный результат. При этом аналитик так же занимается предобработкой базы данных - удаляет выбросы и аномалии, заполняет пропуски в данных, удаляет часть неважных для анализа данных. Важные различия в этом вопросе между аналитиком и манипулятором - манипулятор не сообщает конечному пользователю, что он сделал с базой данных, а статистик подробно оговаривает, что он сделал с данными, почему он это сделал и как это может повлиять на конечный результат.
Применение редких методов анализа. Инструментарий статистика богат на методы обработки данных. Манипулятор может перебрать несколько методов и одним из редких тестов получить нужный ему результат. При этом аналитик так же перебирает множество статистических тестов и чем больше инструментов использует статистик, тем достовернее результат. Важная разница состоит в том, что манипулятор ищет тот единственный тест который даст нужный ему результат, а аналитик ищет совпадающие результаты - это позволяет посмотреть на одну и ту же задачу с разных сторон и подтвердить правильность решения несколькими способами.
Варьирование шкал на графиках. Манипулятор может подобрать такой масштаб на графике, чтобы подсветить нужный результат. Аналитик сделает то же самое, но приведет два графика - полный и детальный.
Выбор специфической метрики. Один и тот же показатель может быть представлен по разному. Например, задача увеличения объемов производства. Нашей метрикой может быть производительность, скорость, простои плановые и аварийные, межоперационная пауза и т.д. и т.п. Часто бывает, что метрики изменяются разнонаправленно. Поэтому, манипулятор практически всегда может подобрать метрики так, чтобы показать заранее заданный результат. Статистик будет показывать процесс в целом - по заранее оговоренным с клиентом метрикам.
Терминологическая атака. Статистика богата на специфические термины. Манипулятор будет ими сыпать как из рога изобилия. Аналитик сделает все, чтобы их убрать. Если уж придется применить специфический термин, он подробно опишет, что это значит. Вообще, хороший статистик тратит много времени на то, чтобы быть понятым. Специфические термины нужны не для того, чтобы по-умничать, а для того, чтобы кратко выразить мысль. Другой специалист её всегда поймет. Но дело в том, что аналитики "пошли в народ" и одна фраза сказанная на статистическом языке, требует страницы текста для непогруженных в тему специалистов.
Самоманипулирование. Статистик может увлечься анализом (да, после того как человек прошагает первые этапы развития как аналитик, это занятие становится веселым) и ему процесс становится важнее результата. Творить в этом состоянии круто, здорово и весело. Но это опасное для аналитика состояние. Во-первых, статистик подключает эмоции. А во-вторых, где эмоции, там и желание понравиться. И аналитик может начать подгонять результаты под мнения тех, кому он хочет понравиться. Тут специалист превращается в манипулятора и сам этого не замечает. Решается этот вопрос апелляцией к цели - задача аналитика решить проблему, а не нравиться другим.
Ситуация с манипулированием отягощается тем, что для применения статистики нужны специфические компетенции, которых, как правило, у клиентов нет. Поэтому в отношениях аналитик-клиент огромную роль играет доверие и авторитет. Аналитик должен серьезно заботится о своем авторитете - не допускать манипулирования клиентом.
А как же в итоге вскрывается манипуляция? А все просто - "практика критерий истины" (с). Особенность статистики состоит в том, что всегда возникает обратная связь с процессом, который наработал эту самую статистику. Поэтому, все рекомендации могут (и должны!) быть проверены в рамках эксперимента. Да, эксперимент может быть дорогой и долгий. Но именно в рамках эксперимента проявляется качество проведенного анализа и снижается риск неверного решения.
Манипуляция всегда направлена на принятие ангажированного решения. Это не значит, что решение ложное, это значит, что оно получено не на основании изучения процесса, анализа статистики и экспертизы, а на основе чьего-то желания повлиять на конечное решение. Поэтому, в подавляющем большинстве случаев манипуляций эксперимент будет провален. Но это не значит, что каждый проваленный эксперимент результат манипуляции. Недостижение цели в рамках эксперимента конечно плохо, но полномасштабное внедрение могло обернуться вообще катастрофой для клиента. Неудачный эксперимент не бесполезен, он показывает в каком направлении не надо идти. К слову, эксперимент, его планирование, проведение и анализ тоже является частью инструментария статистика, который мы тоже будем рассматривать.
Манипулятор и аналитик это как черное и белое, инь и ян - связанные, но отрицающие друг друга явления. Аналитик формирует авторитет на котором паразитирует манипулятор. При этом манипулятор создает шлейф разочарований и аналитику приходиться начинать работу в новом месте с отрицательных стартовых позиций. Поэтому, в рамках обучения мы будем разбирать не только как делать анализ правильно, но и детально погружаться в способы манипуляции. Врага надо знать в лицо!