紅珠實驗

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紅珠實驗(Red Bead Experiment)

目錄

戴明的紅珠實驗概述

  紅珠實驗是著名質量學家戴明設計的兩個實驗之一(另一個是漏斗實驗),此實驗說明瞭儘管生產程式是一樣的地嚴格,但是還是會無可避免的出現各種變異,即質量缺陷問題。

紅珠實驗過程

  紅珠實驗:

  ①4000粒木珠,直徑約3毫米,其中800粒為紅色,3200粒為白色;

  ②一個有50個凹洞的勺子,每5個凹洞1排,共10排,凹洞大小與木珠相當,一次可盛起50粒木珠(代表工作量);

  ③一個長方形容器,大小恰好能夠讓一把勺子在裡頭撈珠子。

  實驗的目的是要證實一個事實:經理人為員工所設下的標準,常常超出員工所能控制的範圍。通過這項實驗也可看出,如何用統計方法找出問題根源。

  紅珠寓言 之一-- 招聘作業員

  每場研討會的學員在第二天下午一面忙著消化午餐,一面消化“新哲學”的同時,戴明博士總會進行一項他所稱的“笨實驗”;但他保證,這項實驗將令人永遠難忘。他一一拿了實驗器材。首先是一個裡頭裝著許多豌豆般大小紅白木珠的塑膠盒;其次,是一支上面有50個凹洞的把杓(每5個凹洞一排,共10排,凹洞大小與木珠相當);然後是另一個塑膠盒;大小恰足以讓把杓在裡頭撈珠子。接下來的一小時里,實驗在一片歡笑中開始了。儘管現場笑聲不斷,這場木珠實驗卻深刻。凸顯出一項事實:經理人為員工所設下的標準,往往超出他們所能控制的範圍。這項實驗同時也顯示出,如何用統計方法找出問題來源。會場前端成了生產線,戴明博士自己則扮演可怕的工頭。他嚴厲地宣佈:“我們的工作是‘產出’白珠,因為顧客不收紅珠子。” 他從聽眾中招募人員,加入生產線,並開玩笑的說:“女士優先。”他的求才啟事如下:“本公司誠徵作業員六名,需要高度熱忱;檢驗員2名——因為本分司作業錯誤百出,冗員充斥;檢驗長一員——這是本公司唯一沒做錯的事——檢驗員獨立執行計算,不需尋求共識。另徵記錄員1名,此乃重要職務……須具備書寫及加法能力。因為他要負責登記姓名,並記錄產量。"

  紅珠寓言 之二 -- 作業員各就各位

  有位男士走出來,到會場前端應徵記錄員。戴明博士裝出一副嚴厲的樣子質問:“你會寫字嗎?會寫數字嗎?加法也懂?好,請就位,我會把你放在薪水單上。”他以類似的方式,錄用了兩名檢驗員和一名檢驗長。(他問的問題之一是:你會數數嗎?你能從一數到一二十嗎?那好,去拿張紙吧。)  

  接著他開始招募生產線作業員。“現在我們需要6名有工作熱忱的作業員,學歷不拘,但必須有工作熱忱。好,我現在看到有一個人舉手,請到前面來。1個,2個,3個,4個,5個,6個。好,都請到前面來。"  

  工作人員就位後,戴明博士開始講解任務。他模仿工頭的權威口吻說:“紀錄員請準備上工。你隨時可以開始登記檢驗員姓名。”接著對作業員說:“6名有工作熱忱的作業員聽著:你們不可以和檢驗員攀談。你們的位置就在這裡(身體往右挪)”又說:“記錄員要有筆,我借給你一支,不過要記得還回來。好,先寫下自己的名字。檢驗員、檢驗長、6名熱忱的作業員,請各就各位。” 戴明博士逐一查對員工身份後說:“你們當中哪個人的素質能力是全體成員的平均水準?”他註視著其中一名作業中狄克說:“你是平均水準的那位嗎?” 狄克回答:“應該是。” 戴明說:好!站這裡,那麼另外5人都在水準之上(聽眾大笑)。就按這個順序排列。平均水準的那個人,叫狄克是吧?好,帕特、包伯、……不要太快,記錄員沒辦法寫太快。好,霍斯特、……等一下,全亂了,擦掉重寫。 

  “順序對我們來說非常重要。平均水準的人排第一,接下來是帕特、包伯。別急,別太快。再來是史帝夫、霍斯特、戴夫。”  

  名字依序記下來之後,戴明開始發號施令了:“你們要先經過3天的試用期,這段期間將會照樣給薪。我將扮演工頭。但既然這裡其他人都不瞭解我們的工作到底該做些什麼,我先親自出馬。我們的任務是‘產出’白珠子。”

  紅珠寓言 之三 --紅珠白珠落滿盤

  “這個地方是有規則的,在我說出之前,先告訴我,你們願不願意全力以赴?”作業員一致點頭。戴明接著說:“程式是這樣的,它們很明確,必須一步一步來,不可有任何改變。必須完全遵照程式,不准中途辭職。就算你們可能被炒魷魚,也不可主動提出。大家都聽清了嗎?” 戴明博士把兩個盒子中較大的那個拿出來;裡頭混裝著800顆紅珠、3200顆白珠。他右手抓著大盒子說:“我們總共有兩個容器,尺寸不同,一大一小。清楚嗎?拿盒子時你們要抓住兩個容器較寬的一邊,懂嗎?你們要把珠子從大容器倒到小容器,從最靠近的角落倒進去,距離保持‘5公分’。他特別強調‘5公分’,引來一陣笑聲。他一邊倒珠子,一邊告訴聽眾:“我們的程式很嚴格。"他先把珠子倒到小容器,又倒回大容器,讓兩種珠子混合均勻。 “5公分!再倒回來。”他提高聲調:“抓住兩個容器寬的那一邊,從最靠近的一角倒進去,這就是你們完成每日工作的方法。我們的一套工作程式是:每天取50 顆,不多也不少。任務是‘產出’白珠子——我們的標準是50顆,紅珠子白珠子都要算,但記住,顧客不接受紅珠。 

  “你們把珠子倒進大容器後,要拿起把杓,插入珠子堆里。把杓不要晃動,以免紅珠子掉了出來。假如紅珠子掉在地上,就得停止生產。” 他停頓一下說:“你們準備開始胼手胝足的幹活吧!” 戴明博士繼續示範。他把把杓插進大容器里,讓50個洞都裝了珠子。雖然實際操作要比錶面看起來困難,不過每位“作業員們”最後都學會了。“把杓子往下推,推到底。拿出來,不要晃。”戴明博士在旁提醒。 

  他問:“你們自認為已經瞭解了嗎?”“作業員”一致肯定地點頭。 

  戴明博士開玩笑說:“我自己故意舀了些紅珠子,好讓你們知道它們長什麼樣子。” 他繼續解釋下一步:“帶你的成果到一號檢驗員那裡,他會大聲把他算的數念出來。接著到2號檢驗員那裡去,他會記下數字。檢驗長則比較這些數字。” 戴明告訴檢驗長:計算工作由你負責。假如發現數字有出入,其中必有一人是錯的。你要負責找出來,並大聲喊出正確數目。你認為工作交代得夠清楚了嗎?明白了嗎?知道你不能有所背離的嗎?我們的程式非常嚴格,正如我所描述的。假如你對算出來的數字滿意,就可以讓那位作業員離開。一定要對結果滿意,才可以放人。然後,他便可以把當天的成果倒回原來取出的容器去。清楚了嗎?現在,那位‘平均水準’的男士可以開始了。” 狄克抓起大容器,將珠子倒進小容器里,戴明博士大聲吼著:“5公分!” 狄克把杓子挖進大容器內,努力舀取白珠子。戴明博士問其他作業員:“你們有沒有認真看?註意看他是怎麼做的。如果他撈到紅珠子,看他是怎麼撈到的。你們要避免重蹈覆轍。”  

  戴明轉頭向聽眾說明:“這就帶來恐懼了……”

  紅珠寓言 之四--紅珠掙扎戰

  狄克裝滿杓子後,稍微傾斜了一下,讓多餘的珠子滾出來。戴明博士告訴他:“現在,到1號檢驗員那邊去,靜靜的把他計算的結果記在紙上。然後,到2號驗員那裡去。檢驗長將會確定數目,並宣佈出來。” 檢驗長保羅遵照指示,大聲宣佈紅珠子的數目:“14顆。” 戴明博士故作煩惱:“多達14顆,我要說我們真是出師不利”。(全場爆笑)他把全部“作業員”聚在一起,對他們說:“我得讓你們知道。我們的客戶只收白珠子。所以我們的職責是:製造白珠子,而不是紅珠子。14顆!”他語調哀凄。“這樣一來,我們怎麼立足。” 接下來輪到第二位帕特小姐。戴明提醒她:“5公分!慢慢來,不要晃。珠子會滾出來。把成果拿給1號檢驗員計算。” 聽眾聽到數目是“17”時,紛紛發出不滿的嘆息。工頭戴明看來更苦惱。他臉色陰沈沈的的對帕特說:“我要和你談談。我們要產出白珠子。你剛剛有沒有註意看?為什麼還是產出紅珠呢?我真不明白。下一位!” 這回,第3位作業員馬伯的成績略有進步,只有11顆紅珠。  

  戴明博士高興的大叫:“哈!這就是我所說的改善了。不過,改善得還不夠。”他轉向其他作業員:“你們都看到了是怎麼做的了吧?好,我們現在開始努力改善。這就是我們所需要的……持續不斷的改善。” 下一位作業員史帝夫的成績更好,只有8顆紅珠。戴明博士滿意的說:“這才叫改善——持續的改善,好極了,這就是我們所需要的。改善之處愈來愈多。一次比一次好。” 但第5名作業員霍斯特的紅珠卻增為12顆。戴明博士責罵道:“這不叫改善!恐怕你弄錯了。”他把註意力移到最後一名作業員戴夫身上說:“好,戴夫,現在你必須表現優異,把平均水準拉回來。”  

  戴夫的成績是9顆紅珠,是全部人中次少的。但工頭戴明並不滿意,他對作業員說:“我要告訴你們。我們的程式十分嚴格,不准有差異。但現在成果很差。我不明白為什麼差異程度這麼大:史帝夫八顆,帕特17顆。程式相同,進料相同,紅珠也都占20%。這麼嚴格的程式,照理說不應有變異才對,為什麼卻從8顆到 17顆都有。不可思議,17是8的兩倍多呢。”他以無法置信的聲調重覆:“不應該有變異才對。我們的程式固定,每個人都在相同的程式下工作,規則完全相同。身為工頭,我只能說對你們的表現表示失望。”

  紅珠寓言 之五--鼓勵與施壓

  “現在,我們接下來繼續‘第二天’的工作,還是由‘平均水準’的那個人先開始。身為工頭,我希望你們能有所進步。” 狄克“第二天”撈到10顆紅珠,比前一天的14顆進步。戴明博士恭喜他說:“狄克,這就是我所說的進步。” 下個作業員帕特只撈到5顆紅珠,引來一陣歡呼,是目前最好的成績。戴明博士以帕特為例,激勵其它作業員:“假如帕特只撈到5顆,誰都可以只撈到5顆。超過 5顆的教人無法理解。我們的程式嚴格,它們完全相同……只是周而複始。不該變生變異才對。”  

  巴伯6顆紅珠的優異成績,也受到稱贊。接下來霍斯特11顆,得到“合格”的評語:“比昨天進步,既使只有一點點,但也不錯了。”他對最後一位戴夫說:“你現在得彌補同伴的不良表現了。”當戴夫撈到11顆時,工頭戴明斥罵:“知道嗎,戴夫,你要為今天整體的成果欠佳負一部分責任。”他轉向所有作業員說:“我們所需要的是更好的成績。高層主管一直盯著這些數字。他們對我們的低產出非常不滿。而你們的工頭也無法理解為什麼變異那麼大,我不明白。繼續加油吧。切記,你們的工作全靠你們的表現……不是保有工作,就是流落街頭。全看你們了。我們可以讓工廠繼續開著大門,否則上級就要把工廠給關了。”  

  “第三天”帕特撈到八顆紅珠的時候,工頭有點失望。他說:“帕特,我不明白。昨天你只撈到5顆,今天卻是8顆。這樣的差異令人無法理解。沒道理啊。記住——你的職位可能不保。” “第三天”將盡時,戴明把全部作業員召集在一起時,對他們說:“大家聽著,上頭一直在盯著這些數字,他們無法理解成績為何如此低落。他們已經決定,除非 ‘第四天’能有顯著的改善,否則就要關廠了。你們的工作能否保住,全看你們的表現。工廠已經入不敷出,一切就全靠你們了。要大大的改善才能繼續。現在,我希望你們盡情工作。這也許是你們的最後一天了。”  

  作業員繼續“第四天”的工作。當最後一名作業員戴夫撈到10顆紅珠時,戴明博士大嘆:“要在這裡看到改善,真是太難了!我不瞭解為什麼做不到零缺點。”其他人的數目,分別是5、9、6、10顆紅珠。 戴明博士說:“上級一直註視著這些數字,他們非常不滿意我們的生產能力的低落,已經決定關廠了。走出大門前,請各位順道去領工資。謝謝大家。非常感謝

  實驗做到現在,學員們開始瞭解到,用一模一樣的工具、完成一模一樣的任務、才智也一模一樣,生產的結果仍會時時變化。所以,管理者不該針對員工無法自己掌控的結果而責備他們。

  接下來,戴明說明如何運用一個簡單的統計公式得出變異上下限。首先,他將所生產的紅珠總數220,除以撈取珠子的總次數(6個操作員做4天工作所撈取的總數)。結果我們得出每人每日平均數是9.2。這個日平均數被稱為 x=220/(6×4)=9.2

  其次,他計算每人每天撈到紅珠的平均比例 ——就是撈到的全部珠子里,紅珠所占的比例: =220/(6×4×50)=0.18

  根據這些,再用公式算出“管制上限”(UCL, upper control limit)和“管制下限”(LCL, lower control limit): UCL=x 3 或 UCL=9.4 3

  戴明認為,沒有人超過上限。6個人共試了24次,每次都在管理範圍之內。 戴明指出:如果在這套“生產線”的操作系統中,禁止改變,紅珠的數字將會在管制上限與下限之間波動,但不會超出界限。

  戴明要求學員們想想假如他們未曾看過這場實驗,會對結果做出什麼預測?假設共有4000顆珠子,其中3200(80%)是白珠,800顆(20%)是紅珠,則每天平均數 ,會不會落在某個特定的數字上,部分人大膽地推論:假如日產量是50顆,一段時間下來,紅珠的數字應該為平均日產量的20%,也就是10顆。所以有人喊出了“10顆”。

  戴明說:“你們錯了。”戴明解釋道,你們為什麼說它會落在10呢,數據出現的是11.8、8.5、8.3、8.0的下滑趨勢。說10只是一廂情願的想法。因為你們學習統計理論時,沒有學到它的精髓,不知道如何利用。因為我們看到的平均數不是10,而是好像還要低些。既然如此,一定有某些變數影響整個過程。

  戴明要求大家換個角度思考。戴明說:“紅珠和白珠當然不同。你們知道紅珠是怎樣製造出來的嗎?你先把它們都製成白珠。鋪在桌上讓它們自然晾乾。將其中一部分浸在紅色顏料中,然後再鋪在桌上晾乾。這樣就有紅珠也有白珠。紅珠由於顏料而較重。但是,你們卻告訴我, 會落在10,因為盒子里有20%是紅珠。”戴明接著說:“勺子十分重要。我已經使用一號勺子30年了;我當年教日本工程師時就是用它。這支勺子每次平均可撈到11.3顆紅珠,這是實驗100次以上獲得的數值。二號勺子平均可撈得9.6顆。今天用的三號勺子,平均可撈到9.4顆或9.2顆。”

  最後戴明指出,假如我們所用的統計管制水準還算過得去, 就會固定在“某個位置”。我們會建立起一套可信度。假如我們現在就應該計劃未來, 的數值大約可以說是9.2,但不能確定到底離這有多遠。一定有相當大的彈性空間才行。

紅珠實驗的結論[1]

  通過這個實驗可以得出如下結論:

  (1)實驗本身是一個穩定的系統。在系統維持不變的情況下,工廠的產出水平及其變異是可預測的;事實上成本也是可預測的。

  (2)所有的變異,包含工人之間產出紅珠數量的差異,以及每位工人每日產出紅珠數量的變異,均完全來自過程本身。沒有任何證據顯示哪一位工人比其他工人更高明。

  (3)工人的產出顯示為統計管制狀態,也就是穩定狀態。工人們已經全力以赴,在現有狀況之下,不可能有更好的表現。

  (4)在考績制度或員工評價中,將人員、團隊銷售人員、工廠、部門排優劣順序是一種錯誤的做法,特別是它對員工的鬥志是一種打擊。因為員工的表現完全與努力與否無關。

  (5)簡單以績效決定報酬是完全沒有意義的。工人的績效如此低落,以至失去工作,完全是被工作過程所左右。

  (6)工頭給工人加薪或處罰,當作是對他們的表現進行獎勵與懲罰。實際上它獎勵與懲罰的是生產系統的表現,而不是工人的表現。

  (7)這個實驗展示了拙劣的管理。由於程式僵化,工人根本沒有機會提供改善的建議。

  (8)每個人在工作上都有責任去嘗試改進系統以提升自己和他人的績效。在工頭的規定之下,他們無從改進績效。

  (9)管理者在沒有任何依據的情況下,事先已經固定了白珠的價格。

  (10)檢驗員彼此獨立,這種做法是非常正確的。

  (11)如果管理者能與珠子的供應商協商,降低進料中紅珠的比率,那是一個好消息。

  (12)即使事先已經知道紅珠在進料中所占比率(20%),也無助於預測產出中紅珠占多大比例。

  (13)管理者認定,過去表現最佳的三位工人,在將來也會有最佳的表現,這項假設並沒有任何理論依據。

  (14)領班是系統的產物。換句話說,他的思維方式應該符合管理者的哲學。管理者交給他的職責是生產出顧客需求的產品,而他的報酬依賴工人的產出。

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參考文獻

  1. 楊柯整理改編
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評論(共9條)

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116.228.229.* 在 2010年3月9日 12:37 發表

好東西,讓我重溫了“偏差值管理”。但是有些小疑惑:“根據這些,再用公式算出“管制上限”(UCL, upper control limit)和“管制下限”(LCL, lower control limit): UCL=x 3 或 UCL=9.4 3 ” 印象中UCL和LCL為正負標準偏差值的3倍加平價值,UCL=9.2+(0.18*3)。 不知道對不對:)

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Angle Roh (討論 | 貢獻) 在 2010年3月9日 15:45 發表

116.228.229.* 在 2010年3月9日 12:37 發表

好東西,讓我重溫了“偏差值管理”。但是有些小疑惑:“根據這些,再用公式算出“管制上限”(UCL, upper control limit)和“管制下限”(LCL, lower control limit): UCL=x 3 或 UCL=9.4 3 ” 印象中UCL和LCL為正負標準偏差值的3倍加平價值,UCL=9.2+(0.18*3)。 不知道對不對:)

更多的提到是UCL=CL+3σ,LCL=CL-3σ

不良率管製圖中也有描述 UCL = μy + kσy

中心線 = μy

LCL = μy − kσy

期待高手解疑

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116.228.229.* 在 2010年3月9日 16:13 發表

嗯,謝謝回覆,和我印象中的一樣,那這樣的話文中9.43的值有可能就不對了。

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159.245.48.* 在 2015年2月25日 16:36 發表

文中沒有詳細的數據來計算,不過實際計算中,因為σ未知,一般UCL是均值加極差(標準差)與對應繫數的乘積來確定的。

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61.142.93.* 在 2015年8月22日 23:51 發表

不要把紅球放進去就不需要再費時間去找紅球了

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61.142.93.* 在 2015年8月22日 23:56 發表

我們常常給自己很多藉口把紅球放進去,然後再花更多的時間與成本去把紅球找出來,戴明的紅球理論主要是要告訴我們品管不是問題發生後的事情,而是在開始時就要品管

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112.122.3.* 在 2015年8月31日 00:55 發表

結論挺好的

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HanchQQ (討論 | 貢獻) 在 2016年1月8日 14:51 發表

結論挺好

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何畏 (討論 | 貢獻) 在 2018年9月1日 23:08 發表

61.142.93.* 在 2015年8月22日 23:56 發表

我們常常給自己很多藉口把紅球放進去,然後再花更多的時間與成本去把紅球找出來,戴明的紅球理論主要是要告訴我們品管不是問題發生後的事情,而是在開始時就要品管

不是藉口,而且很多東西都不能避險,科學計算的時候總是會說在無重力,無摩擦的情況下,但是現實不會給你這種情況,而你現在說追求的就是這種完全老式教科書的實驗

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