创新设计与管理：问题求解PS技术与头脑风暴法 - 文章

创新设计与管理：问题求解PS技术与头脑风暴法

作者：清华大学工业工程系罗振璧

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无论进行何种问题的分析、研究和解决，都离不开问题求解（PS）技术。本文对PS技术进行了系统的阐述，并重点介绍常用的问题求解方法—头脑风暴法，最后还举出一个案例。

与头脑风暴法

无论进行何种问题的分析、研究和解决都离不开问题求解（PS，problem solving）的技术与方法。创新设计与管理的本质也是最新的现代问题求解技术与方法。本节主要介绍问题求解的一般知识。最先进的问题求解技术就是以TRIZ和ADT创新设计与管理理论为代表的新一代问题求解技术，它们正是本文以后要介绍的。

一、什麽是问题？

一个问题出现在有明确目标、活的企业文化环境，但又不知道如何达到该目标的时候。虽然存在思考解决问题的资源，但是一旦不能通过简单的活动从给定的情况达到要求的情境就出现了问题。例如，您的目标是从A地到B地，这时您必须进行的两类活动是：一类活动就是离开A地达到B地，另一类活动是完成从A到B旅行过程的活动。但是，当您没有地图无法知道如何达到B地或没法通过询问知道如何到B时，您的旅行路线就是您实现旅行目标的问题，找到达到B的途径与方法就是解决问题。一般而言，您应该进行：问题初始状态A的描述（problem statement）；问题求解目标（Goal state）B的确认；则从A到B的实施程序就是问题的解决方案的实施程序（Solution procedure）。

问题求解（Problem solving）包括定义您走向目标的途径。有时目标是容易看清的，有时目标是隐藏的。在工程中最常用的问题求解方法是利用问题求解图板（Problem-solving storyboard）技术求解问题。所谓问题求解图板指的是，一种基于“问题－实施－评价－修正活动（Plan-Do-Check-Action）”求解问题的过程技术，其实施和不断向获取问题解决方案方向前进的每一个阶段都是被连续计划与更新了的（APICS，2002）。

对于必须解决的问题在问题求解技术中特别列出强制问题求解（Enforced problem solving），以示强调对特定、必须解决问题的重视。所谓强制问题求解指的是，一种探索必须解决的问题而刻意限定资源（包括库存、存储时间与工作人员数等）的方法学（APICS，2002）。因此，将问题求解与约束理论结合应用是势在必然的。

二、问题的分类

可以根据以下6种特徵对问题进行分类：

·求解问题要求的先验知识；
·求解问题目标的本质；
·问题求解的复杂性；
·是否告诉您需要知道求解问题的所有事情，或需要您自己研究支撑问题的东西；
·所求解的问题其前后状况是否相同；
·如果您只考虑解决问题的步骤是否需要大量的研究，或是否您可以一步解决问题。

在问题求解时，通常把问题分成以下7类：

·需要“精深的知识（Knowledge-lean）的”问题。此时，求解问题时需要不多的先验知识您就能够利用系列的通用知识，即许多种类问题求解所运用的一般战略与方法的知识。
·要求“渊博知识（Knowledge-rich）的”问题。此时，解决问题要求大量的先验知识，如大量的专业知识。
·“定义良好定义（Well-defined）的”问题。已经定义了解决问题所需的情报知识。
·“定义不良（Ill-defined）的”问题。还缺乏解决一些问题所需的知识，如支撑问题求解的知识。
·需要“精练语义学的（Semantically-lean）”问题。此时解决问题所需很少的经验知识。
·要求“丰富语义的（Semantically-rich）”问题。此时，解决问题需要大量的经验知识。
·显而易见的问题（Insight problem）是一类相对比较容易处理与解决的问题。

三、问题求解的方法

问题求解（Problem solving）首先是对问题求解定义您打算达到的目标和实施目标的途径。有时目标是容易看清的，有时目标是隐藏的。同样，解决问题的实施程序也有时是清晰的，有时可能是隐藏的。

常用的问题研究与问题求解的方法有：

·定义问题求解的目标与策略。
·搜集或挖掘问题及其解决的相关信息、情报与数据。
·“实验”经验。此处，应该控制变数，所求解问题的本质是在研究人员控制下的。
·在口头协定基础上的分析。此时，人们首先通过口头谈论求解的问题，然后导致形成协定，最后再进行问题的分析。
·人工智能方法。此时，人们解决问题的理论是为了建立电脑程序和运行程序的。不同类型的人工智能可以建立在不同人的思考模型基础上。

与人们如何解决问题相关的最重要方面有：

·在我们不知道如何解决问题时，如何有限地表达所生成的问题和解决问题所采取的战略/策略。
·在信息变换时需要的信息量或我们所采取的变换技艺，包括人们思考的相似程度。
·包含学习与经验开发的问题求解过程。

四、问题的表达与问题求解过程

1. 问题的搜索

（1）利用问题的解决方案与环境（也是问题的一部分）的交互作用去考虑问题求解的信息处理。1972年Newell与Simuon假定问题的求解包括两个协同处理的过程，即：了解与探索/搜索。了解（Understanding）是指建立问题的表述，即问题原始状态的描述，它们构成“问题空间（Problem space）”。探索（Search）指试图在问题空间发现解决方案的求解过程。

（2）探索与了解是交互作用的。搜索过程可能导致重新认识问题与重新表述问题，或者从问题的解决方案反过来要求继续探索问题的求解；

（3）为了指导经过问题空间所进行的探索，人们倾向于利用称之为分布式的问题求解战略/策略，其主要类型包括试图发现减少你现在何处和打算到何处的差别的途径，即所谓“爬山法”，使求解的过程始终朝向问题求解的方向。其中一种威力更大的方法是均值－残差（Mean-ends）分析，它把问题求解看成是问题的“目标－子目标（Goal-sub-goal）”结构。

（4）可以把工作记忆看成一大堆的目标。一个目标堆意味着作计划和再返回到目标与子目标，是一种具有自适应与因果辨识能力的。

（5）合理性的现况指示：我们的思考途径是一个渐近的过程，但应该经常检查我们是否远离可以利用的追逐目标的知识和我们对问题解的思考是否偏离了我们可利用的知识。

2. 问题的表达

（1）在我们遇到问题时表述问题的最好途径对我们解决问题的能力是最有影响力的。问题表达不好将使我们走向“死亡”之路。

（2）有时尽可能摆脱死亡之路将意味着：

·以问题的不同方面为中心
·瞧一瞧极端的工作条件
·试图找一个一个的相似物
·重新进行问题的编码，以试图从不同的途径去了解问题
·放松因为我们粗心大意所设置的对问题的约束

（3）在如何表述或再表述问题时有兴趣的应该是我们整体的心态。

（4）由于以下原因造成的思考故障：

·功能的不变性
·在我们运用前面的程序时，没有考虑简化造成的影响

（5）对于显而易见的问题可能出现的麻烦是求解的信息处理问题。因为，这时经常不事先明确提出处理的顺序与层次。

（6）一种威力更大的工具是“均值－残差（Mean-ends）分析”，它把问题求解看成是求解问题的“目标－子目标（Goal-sub-goal）”结构。

（7）研究显而易见的问题是重要的。因为，它与情境或问题合适的表述有相同的过程。

（8）表达问题的措词方式可以对问题的表述产生强有力的影响。

3. 问题求解的六步法

实施问题求解的六步法的实施程序包括6个顺序的阶段：1、问题的辨识；2、问题的定义；3、问题的分析；4、选择合适的活动；5、问题的解决方案；6、问题故态复发的预防。下面分步介绍这种问题求解的六步法：

第一步问题的辨识

问题辨识可用来解决如何拨开迷雾，使一个过程可以更好地运行，或使一个可以改进的管理问题得到解决。例如，为了进行决策而要求搞清公司在某个产品或某项服务项目占有的市场份额就需要进行问题的辨识，以确认是否存在问题，或是否可能解决。问题辨识技术也可以用来确认废次品和停机故障不断发生等过程经常遇到而又要求明确问题的方面。

某些质量改进项目经常利用管理的方法去发现存在的问题。其中有一种称为走查管理（MBWA，management by walking around）的方法比较有用。该方法要求质量经理利用各种各样的活动主动地搜索问题，而不是坐等问题找上门来才去解决。

更为综合的问题辨识方法是建立在支持员工参与和问题求解组织结构的基础上，利用更多人的观察与了解搜索与辨识问题。因为，今天公司所面对的激烈竞争态势不可能只依靠少数几个人去发现问题和解决问题。在这种组织框架下，对每位参与的员工进行问题求解技术、方法与工具的培养与训练，形成可以在公司任何地方、对任何都可以发现与辨识问题的网路。所以，这种方法首先要求成立问题求解小组（The problem-solving team）。

第二步问题的定义

发现和识别问题后必须对问题进行清晰的定义。一个好的问题定义的陈述是解决问题的第一步。定义问题之所以重要，是因为它能使我们朝着实现解决问题的目标前进。在问题定义的基础上，通过仔细而清晰地分析问题表现的时间与形态特徵，可以找到产生问题的原因。所以，良好的问题定义可以支援更快、更有效地查找出问题产生的原因。

第三步问题的分析

问题的分析包括：进行横向对比获取相关的竞争情报、解决问题的标准和方法；搜集关键的现场数据与信息；寻找潜在的问题与产生的原因；利用情报、数据与问题求解的技术进行解决问题的各种可行方案的设计。质量问题分析常用的工具有：竞争情报技术、提问技术、SPC的控制图、流程图、检查表、因果分析、柏拉图与80/20规则等。

第四步选择合适的活动

在分析问题的基础上，问题求解小组的下一个阶段首先是选择解决问题的可行方案及其相关的活动。质量问题求解小组应该按照“零缺陷”的目标去寻找可能存在的潜在问题产生的原因。小组可以利用头脑风暴法发挥集体作用，寻找产生明显缺陷与潜在缺陷问题的原因、解决问题的必要流程与活动、选择可行的解决方案等。同时，必须利用不同的方法从不同的角度验证这些活动与可行方案的真实性、可靠性和进行业绩改进的估计。

第五步问题的解决方案

在这一阶段，问题求解小组还应该要进行问题的格式化，可行方案的工程经济学评价/估计，和总结报告支援经济与/或非经济决策的数据、信息与结果。

第六步问题故态复发的预防

在这一阶段，问题求解小组应该对实施前5步的结果进行深入地审查、评估，并制定预防问题再度发生的预防性维护、处理的方案与措施，使问题再复发的可能性降低到最低限度，或对问题再次发生准备好解决的预案。

五、问题求解的组织合作与协同

事实上，在进行问题求解的各个阶段与过程中，发挥问题求解小组作用的核心组织机制是协同解决问题的合作机制，即问题求解的协同（Teamwork for problem solving）的机制。为此，应该从问题求解小组的构建入手解决这一机制的形成问题。

（1）问题求解小组的框架

为了建立一个能够发挥系统性的协同工作机制必须：
1）小组的成员数为10人，其中必须包括所要解决问题（或专案）的负责人，
2）小组的工作必须有一个确定的工作流程，
3）从最重要的问题发生点选取足够的人员参与小组工作，
4）必须吸收功能与职能交叉的多专业人员参与小组工作，
5）对所有成员进行必要和适宜地培训与考核，明确小组的“责、权、利”，向小组正式授权和提供管理与资源的支援。

六、问题求解小组的框架

一个问题求解小组必须具备以下的特徵：
（1）所有成员必须清晰地了解小组的目标，并明确接受这一目标；
（2）每个组员有别人不可替代的特定作用和相关的专业知识与技能；
（3）必须把小组的目标分解落实到每个成员；
（4）小组成员间能够彼此沟通和协同工作，避免成员间的内部争斗和内部损耗；
（5）选择能够团结与发挥各个成员作用，不以领导者自居的小组领导；
（6）小组的工作遵循问题求解的六步法展开。

七、问题求解利用的工具

可利用的问题求解技术包括采集、组织与分析数据与信息的途径和方法。重要的问题求解工具有：头脑风暴法、流程图、情节图版（Story-board）、因果图、柏拉图、控制图、散布图、直方图、正态分布曲线和过程能力分析等。下面介绍问题求解用的直方图和供应质量的认证，其他工具可从本文或工业工程与质量管理的文献书籍中查阅学习。

八、利用直方图进行问题求解

在问题求解中，直方图极为有用。为了掌握它，建议读者学会直方图的构建，理解其中蕴含的真实涵义，并学会相关参数的计算方法。

问题的分析和与“麻烦的标志－来源－问题－活动”之间的关系示例可参见表1。

表1 “麻烦的标志─来源─问题─活动”关系图示例

九、案例：

利用打靶的结果评价5种飞标设计方案A、B、C、D与E的优劣，其打靶的结果如表2表示。可以直接从各个设计方案的打靶总环数确定优先权顺序。按照80/20规则评价，可知对打靶环数做出贡献的主要因素是设计方案D与A，应该首先考虑选取D与A方案。如果设计组可以接受两个设计方案，评价过程可以终止。如果需要进一步筛选出一个设计方案，就应该做更多的打靶试验将D与A方案的差距拉开，或者扩大评审的指标再从中进行优选。

表2

直觉思维与头脑风暴法

一、直觉思维

直觉思维又称为灵感（思维）或直觉（判断），是人们根据自己的观察、潜知识和经过“潜思维”直接得出的结论与看法。其机制与思维的过程还鲜为人知，但是其决策与结论的正确性常常被实践所肯定。它也是我们经常利用的决策或决策前听取关键意见与看法的常用方法，如：“智暴法”、专家调查与专家评价法、集体会商法等。所以，不要以决策科学化和创新作为借口否定与放弃这一方法的利用。

二、问题求解的头脑风暴法

问题求解（Solving problems）可以利用的求解工具有：头脑风暴法、流程图、事件描述板、因果图、柏拉图、图形/图与卡/控制图、散布图、直方图、正态分布与能力分析等。

引发各种误差（错误或差错）的原因可能有：缺乏标准、忽略或健忘、未注意、缺乏培训、错误地理解、不认真仔细、紧张或存在恐惧心理、忽略了提问的实施程序等。虽然查找产生问题根源的方法已经有不少了，但是，在现代组织的组织管理中常用的问题求解方法以“头脑风暴法”最为著名和最常用。

所谓头脑风暴法（Brainstorming）指的是，（问题求解）小组针对特定的课题生成想法与构思创意而利用的一种技术与方法，它要求小组的每个成员创造性地思考和写下尽可能多的想法与构思。在头脑风暴法的会议结束前不能对所提出的想法与构思进行删减或综合评述（APICS，2002）。所以，头脑风暴法是一种利用组织集体生成大量创新想法/思维/思考/主意的技术方法。一般讲，通常的讨论将不会生产如此之多的创新想法，因为人们经常受到多种多样的约束，或受到其他判断标准的影响而害怕讲出自己的想法，很难谈得上开动脑筋。

头脑风暴法包括创造一种释放人们想法，在特定的环境条件下没有顾虑地集体发射超常思维、自由提出问题的广泛与不可能解决方案，其目标主要指向最优的活动。这种技术是简便而要求某些有效的实践活动和技巧。利用该技术的主要目的是在尽可能短的时间内，搜集尽可能多的信息。在进行头脑风暴法的讨论会上执行以下基本的原理有：

1、暂缓判断（Suspend Judgment）。严格规定不能够阻止其他人发表其想法，不能当面对发言人进行批评。换言之，小组成员可以发表其任何想法，但其他人不能即席发表看法。

2、“随心所欲，畅所欲言”靠惯性滑行（Freewheel）。允许加入幻象和构思的成份，欢迎发表各种想法。不应该有泄气的想法。创新性的解总是从幻象开始的。

3、数量（Quantity）。只追求数量，不追求质量，要求高的产出和高效率。例如，要求超常的快速思维，如在事先准备的基础上要求在20分钟内产生/发表100个想法或构思。

4、交叉繁殖（Cross-Fertilize）。同时，也要依靠其他小组的成员开发或说出自己的想法。

1. 实施的规则

实施脑风暴法的7条规则是：

（1）选取小组或实施脑风暴法集体的领导者，其职责是：

·能够坚持以规定的课题和目标为中心，
·能够遵守头脑风暴法的规则，
·可以直接开展活动和单个的输入，
·能够善始善终地开始和完成小组会议，
·能够使每个人都清楚地了解确认规定的课题任务、目标和个人的职责，
·给成员一定的时间写下他们的原始构思/想法。

（2）选择小组或实施集体的记录员。
（3）在提出构思想法时不允许其他人评论、轻视、诋毁或攻击。
（4）在每个构思想法发表后可以听取其他每个成员的看法和意见。
（5）提供每个成员纸与笔等用具，给足思考与记录的时间。
（6）控制会议的情绪！
（7）评价头脑风暴法小组或集体得出的共同的构思想法，并按照优先权对每个构思想法进行排序。

2. 如何实施

1、向小组成员讲清和说明要求解决的麻烦/问题，但不能在活动挂图或黑板上写出来。
2、可重复对麻烦的假设进行“How to...?”提问。
3、选择一个或多个题目重复实施头脑风暴法，并为解提供工具或供选择的答案，例如多项选择（multi-voting）。
4、进行头脑风暴法主要部分的操练，其目标是生产尽可能多的自由想法流（free flow of ideas），以营造实施头脑风暴法的气氛。
5、宣读与解释上述四个基本原理。
6、开始进行自由想法流，必要时可以作纪录。
7、纪录下每个成员的想法，以便其他成员可以查看。
8、在想法枯竭时不应该泄气，应该设法重新发动，产生新的想法。
9、在生成足够多的想法后停止头脑风暴法的实施。
10、评估头脑风暴法进行的自由想法流气氛，总结可改进之处加以改进。
11、进行由头脑风暴法获得的想法的分类处理。再一次利用多项选择（multi-voting）法。
12、整理各种想法，建造详细的想法表格，为小组研究与解决麻烦提供想法。

实施的注意事项：

·安排会议的日程与地点，并尽早通告有关成员。
·尽可能多和尽可能全地让全部成员与专家参加会议。
·准备好以下装置：一两个活动挂图、空白的纸张、更好地布置笔记本。
·进行头脑风暴法时不应该存在间断的时候。因为自由想法流的速度比电话还要快。
·头脑风暴法实施的领导人应该注意掌握以下四个阶段：

－开始说明麻烦（问题）
－重复问题
－重复进行一、两次头脑风暴法
－分类、整理、分析与评估所提出的想法

3. 进行构思评价的标准等级符号

在对集体利用头脑风暴法获取的共同构思进行评价时可以根据下述标准等级符号进行评价，它们是：

0分：该构思想法对问题求解没有帮助
1分：存在利用该构思想法的机会
2分：该构思想法是有帮助的
3分：该构思想法对问题的求解是很有帮助的

其后，计算每个构思想法的权重，并排序，如表3所示。

表3

案例：求解的问题：如何降低现有生产线大量废次品的出现？利用问题求解小组提出表4中11种解决方案及其专家评分结果，根据专家评分结果排列采用方案的优先权。

表4

如果按照80/20规则判断，应该考虑优先权1－5的各个因素，其考虑的顺序是其优先权系数。如果利用约束理论的99/1规则考虑抓住主要的约束/瓶颈就应该再进一步分析或调查专家对优先权1－5的7个方案的看法，最终确定一个首先考虑实施的因素。

原载《中国机械与金属》(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (6/15/2006)


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