孙永伟博士原创：因果链中的加和关系运算符以及项目中正确问题的确定

基础知识：

 

 

初始缺点：指的是项目目标的反面。

 

 

缺点：指的是阻碍我们达到项目目标的事实

 

 

因果链：指的是按照一定因果逻辑关系连接起来的类似链条的缺点组合。

 

 

因果链分析：基于逻辑建立因果链的过程。

 

 

关键缺点：指的是通过因果链分析找出来的、以前没有尝试过、未来团队要想办法消除的缺点。

 

 

运算符：指的是表示同一层级对上一层级影响关系的符号。

 

 

    正确、全面、深入地分析问题是解决问题的前提。方向不对（问题没有找对），努力白费。因果链分析是一个非常强大的分析工具。在研发方法金字塔理论体系中，它可以被应用于DFSS（六西格玛设计）、六西格玛、专利战略、TRIZ（发明问题解决理论）、FMEA（潜在失效模式及后果分析）、精益等方法论中作为解决问题的基础工具，特别是对于那些非常复杂的、长期没有进展的项目，与其他找原因的工具如鱼骨图、5个Why、根本原因分析RCA等工具相比，它所找到的原因是更加全面，也更加深层次的，在选择需要解决的问题方面更加灵活。通过因果链分析，可以让团队全面深入地认识系统的工作原理及存在的缺点，找到未来需要解决的关键问题，为未来团队解决问题找到正确的方向。可以说，因果链分析在解决实际问题的时候，是一个极为重要的工具。在产生方案的能力普遍显著提升的当今，更加敏锐地发现正确的问题，是项目成功的关键。（关于因果链分析的介绍，读者可自行阅读：《TRIZ 打开创新之门的金钥匙 I》，第4章，ISBN：9787030459169，孙永伟等，科学出版社，2015年11月）

 

图1 一个典型的因果链

 

因果链中的现有AND和OR运算符

    学过因果链分析的人都知道，因果链分析中有两个运算符（连接符），分别为“AND”和“OR”。这两个运算符都被应用于上一层级缺点由下一层级的几个并列的缺点引起的情况下。

    运算符“AND”指的是下一层级的几个原因缺点必须全部具备才会引起上一层级的缺点。例如在分析某“火灾”事件，“着火”这一上一层级缺点由“温度达到着火点以上”、“存在可燃物”、“存在助燃剂（一般为氧气）”、“助燃剂与可燃物接触”等几个下一层级的缺点共同引起的。这几个缺点是处于同一层级上的，缺一不可。

        

图2 因果链分析中的 AND 运算符

 

    “OR”运算符指的是某上一层级的缺点下存在多个下一层级的原因缺点，每个下一层级的缺点都可以独立地导致上一层级缺点。例如，“某电脑无法启动”这个上一层级的缺点可能由“没有电源”、“CPU损坏”、“内存损坏”、"主板损坏“、”硬盘损坏“等几个下层级缺点独立造成，这几个缺点是处于同一层级上的，上述任一缺点都可以独立造成上一层级的缺点。

 

        

图3 因果链分析中的 OR 运算符

 

AND和OR关系的缺点的消除方法

    对于用“AND”运算符连接的同一层级的多个缺点，如果我们想消除上一层级的缺点，我们只需要消除其中任何一个下一层级缺点，就可以消除上一层级的缺点。在图 2 中，我们可以移除三个缺点中的缺点1.1、缺点1.2、缺点1.3中的任何一个，就可以消除缺点 1。在“火灾”一例中，可能有多种方法：a) 降低温度；b) 去除可燃物；c) 去除助燃剂，采用这几种中的一种就可以了。

    对于用“OR”运算符连接的同一层级的多个缺点，如果我们想消除上一层级的缺点，就需要消除下一层级的所有缺点，任何一个无法消除，就不可能消除上一层级的缺点。这就要求我们必须全面排查，保证所有下一层级缺点都要解决掉。在上面所提到的“电脑无法启动”这一实例中，必须要保证消除掉“没有电源”、“CPU损坏”、“主板损坏”...... 所有的这些缺点后，才可以消除“电脑无法启动”这一上层级缺点。

 

现有AND和OR运算符的不足

    但事实上，现有的两种运算符“AND”和“OR”并不能完全概括实际项目因果链中所有的情况，即有些处于同一层级上的几个缺点的关系并不能被归为二者中的某一种。

    我们就以目前全球普遍关注的碳排放问题为例来说明。造成全球温室气体排放的问题非常复杂，温室气体排放的来源特别多。如果我们把“碳排放过多”作为上一层级的缺点，那么下一层级的缺点可能是“电力和热能产生碳排放多”、“工业碳排放多”、“交通碳排放多”、“温室气体碳排放多”、“建筑碳排放多”等。（关于碳排放的主要来源，请各位参考以下链接：

（https://baijiahao.baidu.com/s?id=1708967410265847385&wfr=spider&for=pc）

上面所列出的这一层级的缺点不能被归为AND关系，也不能被归为OR的关系。

    如果我们尝试将它们归为AND关系，意味着只要消除下一层级的几个缺点其中的一个，就可以消除上一层级的缺点（“碳排放过多”）。很明显这是不可能的。

    如果我们尝试将它们归为OR关系，就要求我们消除掉所有的缺点，即我们要消除掉产生温室气体的所有来源。这样就很容易造成胡子眉毛一把抓，抓不住主要问题。很明显要消除掉所有的这些缺点，代价太高了，缺乏实际的可操作性，也是不可能实现的。

 

“+”加和运算符的必要性

由于像上面所列出的类似的情况在做因果链分析的时候非常多，例如，

 

在某项目中需要解决噪声的问题，而噪声的来源又有许多，各自对于噪声的来源有一定的贡献。

 

 

在某项目中的能耗过高，而能量的消耗又是多个子系统、多个组件的能量消耗累加的结果；

 

 

在某电子设备中，延时比较严重达数百毫秒，延时是由于程序需要串行执行多个子程序而造成的，每个子程序都有一定的延时;

 

 

某软件开发过程中，出现可用内存不足的问题，其原因一般是由于不同模块预申请内存空间，锁定了不同的内存空间，造成可用内部不足；

 

 

某航空子系统中，有零件总体超重的问题，每一部分零件的重量对于总体重量有一定的贡献。

 

 

    类似的例子数不胜数，基于与上面相同的原因，我们不能把它们归为AND，也不能归为OR的关系。因此，我们提出了新的运算符“+”，即“加和”的关系，即下一层级的缺点对上一层级的缺点有一定比例的贡献，下一层级的几个缺点加和后等于上一层级的缺点。如下图所示。

 

       

    

    从贡献来看，缺点1=缺点1.1+缺点1.2+缺点1.3。

    如果同一层级的几个缺点是“+”的关系，那么有必要将下一层级对上一层级的贡献列出来。在每个底层的原因节点中，填入相应的绝对值或相对值。如果不能精确地确定数值，则最好填入估计值。       

    如在上面提到的温室气体排放实例中，我们可以建立以下因果链。

 

               

 

    在绝大多数项目中，存在不止一个层级的缺点。为了使因果链条更完整，我们需要更深入地研究。如下图所示。

 

               

 

在上述因果链中，

x1+x2+x3=100  

x21+x22+x23=x2。

    当然，与“AND”和“OR”运算符相关的缺点仍然可能存在。因此，可能存在三种类型的运算符共存于同一因果链中。

 

关键缺点的选择

    因果链分析的一个非常重要的输出是关键缺点列表。关键缺点指的是通过因果链分析找出来的、以前没有尝试过、未来团队要想办法消除的缺点。不同的运算符可以帮助我们选择正确的关键缺点来解决从而达到项目的目标。如果用AND连接起来的同一层级的几个缺点，只要选择其中的任意一个缺点来解决就可以了。而如果用OR连接起来的同一层级的几个缺点，则需要一个一个地排除。这些我们在前面已经提到过了。

    如果是用“+”运算符连接起来的同一层级的几个缺点，对于关键缺点的选择规则有所不同，各个低层级的缺点对于高层级缺点的贡献率是关键缺点选取的最重要依据。我们应该优先选择消除那些贡献更大的缺点。而对于一个贡献很小的缺点，除非有其他特殊的原因，否则我们将不会选择它作为关键缺点。如果同一层级的缺点比较多，我们可以借助于其他领域的工具，例如在六西格玛DMAIC中应用非常多的工具Pareto图（帕累托图），因为“80-20 法则”或者有人称为“二八原则”在大多数情况下都适用，即80%的问题是由20%的原因造成的，关键的少数原因起着决定性的作用，其余不关键多数贡献并不大。下面是一个典型的Pareto图。

 

               

 

    由于通常在加和条件下几乎不可能消除所有缺点，因此我们可以消除一些影响比较大的缺点，看客户是否可以接受。如果客户满意，项目目标就实现了。如果没有，我们需要消除其他贡献比较大的缺点。最好的情况是消除贡献最大并且最容易消除的缺点。

    最后，有必要提醒大家：

    1）没有必要消除所有缺点，对于一些贡献不大的，可以不用去解决。例如，人的呼吸也会产生碳排放，但排出量对于全球的碳排放来说贡献是非常少的，完全没有必要去解决。

    2）如果在因果链中存在“+”和OR的运算符，我们要尽量从更高层级上来解决问题、消除更高层级的缺点，而不是优先去消除那些低层级的缺点，甚至是那些所谓的根本原因。因为层级越低，往往对于较高层级的缺点贡献越小。例如，对于酒店里的客人由于噪声太大而休息不好，噪声的来源是多方面的，有“空调的噪声”、“排气扇的噪声”、”室外的噪声“、“邻近房间的噪声”等。它们对于噪声的贡献是不一样的，我们除了选择消除贡献比较大的噪声源，还可以从更高层级上来消除这些噪声，例如可以给客人配发耳塞来消除所有的可能会进入人耳朵的声音，而不是从更加底层来消除噪声源。（对于用AND连接起来的同一层级的缺点的可以随意选择，则层级位置和贡献的限制。）

 

带“+”运算符的因果链分析步骤

除了提出“+”运算符的之外，我们还提出了相应的步骤：

1）识别项目的初始缺点。几年前，我们提出了一种如何识别初始缺点（即项目目标）的方法 。请读者自行参阅：《TRIZ 打开创新之门的金钥匙 II》第2章，ISBN：9787030653130，孙永伟等，科学出版社，2020年7月

2）逐层识别潜在缺点，构建因果链。

3）把处于同一层级的缺点用运算符AND或OR或+连接起来。

4）如果是用“+”连接起来的缺点，评估每一个缺点对上一缺点的百分比（或者对初始缺点的百分比）。

5）依据不同类型的运算符，选择关键缺点。（如果同一层级的缺点比较多，可以借助帕累托图，忽略掉贡献比较少的缺点）

6）描述关键问题，提出解决方案。

 

总结

    我们提出在因果链分析这一重要工具中，除了“AND”和“OR”运算符之外，对于同一层级几个缺点对上一层级缺点一定百分比贡献的情况下使用运算符“+”。指出了不同类型的运算符下，应该如何选择未来需要解决的关键缺点，对于确定项目的研究方向具有重要的意义。这一做法除了对于已有问题的原因进行分析建立因果链之外，还可以正向用于正确的项目分解（CTQ Flowdown），确定研发项目的着力点，同样具有重要的意义。

 

**感谢RDMI（国际研发方法协会）各位有丰富实战经验的专家提出了许多修改意见。

 

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作者简介：孙永伟，博士，注册六西格玛设计(DFSS)黑带大师，TRIZ大师（五级，全球最高级），研发方法理论体系的提出者，国家能源集团北京低碳清洁能源研究院先进方法论部总监，天津大学创新创业导师，TRIZ理论的畅销书《TRIZ打开创新之门的金钥匙I》和《TRIZ打开创新之门的金钥匙II》两本书的作者，目前已经获得授权的发明专利20余项。曾任GE（通用电气）全球研发中心工程师、GE能源集团黑带、GE油气集团项目经理等职。孙博士中国质量技术领域的最高奖全国质量技术奖。经他认证的研发方法论专家达2000多人，其中多位已经成为企业研发方法论推进负责人。20多年来，他一直在企业和研究机构的研发第一线，具有丰富的企业内部推进六西格玛和TRIZ等先进研发方法论的经验以及运用这些方法论解决实际问题的能力，曾多次受邀到德国、波兰等欧洲国家及韩国、马来西亚、印度等亚洲各国介绍方法论的推进经验。邮箱：ywsun@yeah.net。

 

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