三种根源分析方法的统计对比

三种根源分析方法的统计对比

陈 丽 译

为了解决一个问题，你必须首先认识和理解什么是问题的原因，按照威尔逊等人（1993）的说法，根源是对破坏状态或问题的最根本理由。如果没有认清问题的最基本原因，仅仅是描述了症状，问题仍然存在。因此，识别和排除故障的根源是最最重要的（Dew，1991；Sproull，2001）。根源分析是采用结构化方法识别（causal factors）原因的方法，为识别和解决问题提供强大的帮助。帮助团体和个人识别问题的根源最好工具是著名的根源分析法。

目的

在理论上出现了三种根源分析方法作为通用的标准用于识别故障根源。它们是原因-效果图（CED），相互关系图（ID）和趋势实体树（CRT），关于这些方法并不缺少可查阅的资源。文献中为了说明其结构和使用提供了详细的描述、建议和指导。文献里还为每一个方法证明了其过程和做出的改进。而且，文献中相当详细的为每种方法提供了有趣的实例，以便于初学者能讯速的学习和应用。总之，文献证实了三种根源分析方法的有效性，实际上，这三种方法在允许的精度、效率和质量范围内具有找到故障根源的能力。 (Anderson & Fagerhaug, 2000; Arcaro,1997; Brown, 1994; Brassard, 1996;Brassard & Ritter, 1994; Cox &Spencer, 1998; Dettmer; 1997; Lepore& Cohen, 1999; Moran et al., 1990;Robson, 1993; Scheinkopf, 1999;Smith, 2000)

例如，Ishikawa (1982)提出原因效果图作为一种工具，用来分解潜在故障原因到更详细的类别，便于组织，便于与有助于识别故障根源的因素发生联系。相比之下，Mizuno (1979/1988)支持相互关系图作为一种工具量化因素间的关系，从而把潜在故障问题或驱动进行分类。最后,Goldratt (1994)支持采用CRT去发现人们不愿看到的后果间的相互逻辑关系链，从而发现核心原因的识别。

对于这些方法，一个基本问题是：无论个人还是组织几乎没有相关信息进行互相比较。感觉上方法之间差不多。然而，在理论上每一个方法是完整的，作为一个独立的应用。在解决问题上，一个方法与其他方法的关系，理论上尚没有关于这三种方法间的相互比较。实际上，仅有两篇论文对它们进行了定性的比较。Fredendall et al.(2002)利用先前发表的关于CED和CRT的单独实例的效果进行了比较。而Pasquarella et al. (1997)采用一组测试后的设计，得到定性的结果对三种方法进行了比较。目前，还没有公开发表的论文从量化的角度比较CED、ID和CRT。几乎没有公开发表的研究论文对比分析这三种方法。论文旨在

解决这些不足。

本文的目的是从因果关系、因素间关系、可用性和参与性等方面比较独立变量：CED、ID、CRT 间的区别。第一个相关的变量是方法找到故障根源的能力，以及原因间的相互依赖性。第二个相关变量是发现因素和因素种类间的关系。这些因素包括原因，效果或两者都是。第三个相关变量是工具的可用性包括产生的结果是否符合逻辑，高效和易读。第四个相关变量是在建设性讨论和对话中的结果的共享性。另外，论文的第二个重点是确定了构建每种工具需要的平均过程次数、在过程中或过程之后参与人员提出的问题或阐述的类型以及各方法产生的结果性质。

研究范围、假设和局限性

论文的研究范围是限定在CED、ID、CRT 这三种分析方法，而参与者是真实应用方法的小组。论文的局限性是建立在统计需求的一般线性模型的基础上。同时文中还给出了反应方法功效的试验结果。当研究人员在研究过程中试途去控制明显的不相关的变量时，参与者、单位的文化特征，政策和社会风气不在分析和控制的范围内。

本文假设：（a）根源分析方法能发现根源过程，（b）根源的识别会比症状的识别产生更好的问题解决方法，（c）原因间的相互依赖关系的识别是很重要的。另外，这些方法中的专家经验、倾向和先验知识或者其中的不足认为是随机分布于参与群组中，并没有影响对结果的理解。同样，案例中的想定认为具有相等的复杂性。

方法

具体明确的设计方法是：在三个层次里内部客观的单个因素重复的进行衡量。独立的变量见表１。

表1 重复的测量设计模型 组 1T

1M

2T

2M

3T 3M

1 CED 1,1O CRT 2,1O ID 3,1O

2 ID 1,2O CED 2,2O CRT 3,2O 3

CRT

1,3O

ID

2,3O

CED

3,3O

其中T 代表了处理的方法，M 代表了衡量标准，每组的观察值用表示。这样设计的基本原理是应用参与者的判断相对的方式比较三种方法。这种情形的对比，每个参与者为自己的控制权充分利用独立团体的力量（Girden，1992）。这样设计的优点是：只需要极少的参与者，减少了人员的可变性，降低了出错的

O

条件和出现类型Ⅰ错误的可能性。缺点是减少了自由的程度（Anderson，2001;Gliner&Morgan,2000;Gravetter&Wallnau,1992;Stevens,1999）。

衡量方法和手段

在试验之前，三种方法的收益者被认为是一种工具、过程和程序。他们在得到通知的情况下去回答参与者提出的工具、目标、目的、方法或用法等问题。收益者不提供问题情境的有关信息。还训练他们的观察能力，指导他们，当小组在构造方法或管理他们的过程中有困难时去干涉处理过程。收益者的活动的目的是帮助控制各组之间可能的扩散。

为保持一致性，每一个处理包有类似地方法构建步骤形式和图形案例。各个组也接受构建方法的同样的保障。相互依赖的变量采用十二个问题自我回答问卷的形式进行衡量。

步骤

参与者和收益者随机的被分配到三个组的任一个。研究人员同时提供关于试验、问题情景和原料的通知。允许5分钟的时间给参与者回顾他们各自的情境和指令，紧接着是十分钟的提问阶段。然后参与者要求去分析和找到意识到问题的根源。收益者通过使用获得帮助。在处理的过程中，参与者完成自报告文件。这样的过程一直重复到所有的组把三个随机问题应用完三种分析方法。每一个后来的处理七天进行一次管理。

可靠性和有效性

内容的有效性由一组研究此方向的研究生们对此充分的肯定。在42个参与者中，Cronbach 的α得到0.82。相互依赖的变量采用试探性的主成份分析法得到的结果也是合适的。

内在有效性的危机是它的成熟性和传达的效果。其他的危机包括参与者潜在的偏见，统计回归值与平均值的偏差，外部的影响，干涉以及参与者之间的相互作用等。还有一种危机就是参与者由于疲劳、厌倦或受时间限制而导致的“磨损”。

对于外部有效性，最有意义的危机是被选样本的代表性，由于是社会生态学的成员，与定性的研究有关。其设置和内容适合典型的教育环境。因此，通常假设是建立在领域内经验设计和理想状态相似性判断的基础上（Anderson，2001）。从纯粹的实验角度看，认为外部有效性偏低，但是从典型的设计角度看，外部有效性高（Snow，1974）。

参与者

参与人员是一年级和二年级的大学生，选在通常的教育课程，是关于团队问题解决和领导能力问题的课程，选择了三个没有使用过该方法的教室中的一部分人员。每个组由十到十三个人员组成，主要是白色男性。样本中女性比例达到11% ，少数民族的比例低于3%，初始样本是107人。由于“磨损”和不听指令，最后只有72人参加。

数据分析

不断重复的衡量ANOVA 有两个截尾。选择0.5α级进行研究。为了找到有意义的结果，用Bonferroni 变量进行测试，在球形状况（Field，2000；Stevens，1999）和计算效果码（Cohen，1998）基础上识别明确的方法区别。在ANOVA 的其他设计中，同样变量也是很重要的，但是在重复的测量中，每一个得分多少与先前的测量有关。这种关联就是著名的“球形”。当不断重复的ANOVA 很大程度上偏离了正态时，并不是很 偏离球形。若违背了球形，Girden（1992）建议研究人员采用了Huynh 和Feldt（1997）修正估计。所有的统计分析是采用社会科学（SPSS）软件中的统计包完成的。

t

统计结果

屏幕显示了数据是正常的分布，满足参数统计分析所有的假设。经过测试后，Cronbach 的α值是0.93。非独立变量的描述性统计数据表明CED 的平均值与所有的非独立变量相同或高点，而标准差偏低。关于指令的个别问题，CED 的平均值在8个问题中都偏高，而ID 的平均值在4个问题中偏高。在因果关系或是共享性上三种方法没有统计上的差别。因此，零假设（）保留了，在分析方法识别因果关系和影响参与者的能力的角度上，没有出现区别。

0H 关于因素的相互关系上，三种分析方法上没有发现统计上的区别。因此，因素间关系零假设保留了。然而，如表2所示，关于各方法识别原因种类上（）有重要的区别。从统计的角度，后Hoc 测试发现CED 在识别故障种类上比CRT （001.0,389.7)74,2(==p F 001.0,54.4)85(<=p t ）和ID ，而平均效果各自是0.59和0.47。

023.0,81.2)83(<=p t

表2 关于单个问题原因种类的变量重复测量分析（ANOVA） 来源/对比 SS

df MS F p 处理

12.84 2

6.42

7.839

0.001

误差 121.16 148 0.819

采用修正性估计，在可用性001.0,156.9)74,881.1(<=p F 发现了很大的区别。后hoc 的比较表明了CED （001.0,04.5)85(<=p t ）和ID （009.0,37.2)81(<=p t ）比CRT 的可用性更高，其平均值分别为0.56 和0.53。可用性的结果见表3。

表3 可用性变量在组间的区别

来源/对比 SS

df MS F p 处理 6.80 1.881* 3.62 9.156 0.000 误差

54.99

139.20*

0.395

因此，零假设（）被拒绝了，对于可用性方面在CED、ID、CRT 中存在着明显的区别。

0H 可用性是对方法是否容易使用、高输出、可读性、完整性等的一种评价。采用4个问题对此变量进行衡量，参与者认识到在三个问题上发现了有意义的差距。关于可用性的单个问题的统计结果如表4所示。

表4 关于可用性的单个问题的变量的重复衡量分析（ANOVA） 来源/对比 SS

df MS F p

高输出问题 处理 4.01 2 2.01 3.650 0.028 误差 77.99

142

0.549

使用的难易度 处理 49.37 1.866*26.46 38.395 0.000 误差 91.30

132.47*

0.689

可读性 处理

4.70

2

2.35

3.480

0.033

误差 95.96 142 0.676

采用修正性估计，参与者关于使用的难易度问题作出的反应是很重要的().后hoc 比较表明了在CRT 和CED 之间很大的差距（001.0,395.38)71,886.1(<=p F 15.1,001.0,95.8)81(=<=ES p t ），与CRT 和ID 之间一样存在差距。这样，认为CRT 要比CED 和ID 难用得多。

18.1,001.0,99.5)77(=<=ES p t 而关于方法是否高效的问题上，参与者们对这方面的问题也作出了有意义的反应。而后hoc 测试发现CED 在帮助高生产方面比CRT （028.0,650.3)71,2(<=p F 010.0,67.3)81(<=p t ）要好得多。结果是在低到中等的级别上，达到0.38。

关于分析方法的易读性上，参与者也作出了有意义的区别033.0,480.3)71,2(==p F 。后hoc 测试表明CED 显著地高于CRT （），在低到中等层次之间，是0.39。

021.0,41.3)81(<=p t

统计结果的总结

对可用性进行统计的重要性主要是由于四个单独问题中的三个存在显著的区别。在CRT 与其他分析方法之间在使用的难易度方面存在着大的效果层次，这是主要的因素。这样，就认为CRT 比其他的方法要难多了。其他有意义的统计结果是CED 在识别原因种类上比ID 和CRT 要好。但是，这结果并没有改变参与者

对因素间关系的认识。后hoc对所有的有意义的结果比较如表5所示。

其他结果

过程的时间和次数

CED、ID、CRT的平均时间分别是26分钟，26分钟和30分钟。CED在5.59点具有最小的标准偏差，CRT在9.47点具有最大的标准偏差。ID的标准偏差是8.94。研究人员也计算了因素的个数，对每个方法的输出用箭头作了标记。总的来说，CED 和CRT比ID使用了较少的因素和箭头，但是CRT比CED和ID都有更少的箭头。

表5 Bonferroni修正的后hoc测试

变量结构 两两比较 CED

M SD

ID

M SD

CRT

M SD df t p d

关系

识别故障种类

CED对CRT 3.48 0.87 . . 2.92 1.03 85 4.54 .000

0.59 CED对ID 3.48 0.87 3.05 0.99 . . 83 2.81 .023

0.47可用性

CED对CRT 3.38 0.69 . . 2.99 0.73 85 5.04 .000 0.56 ID对CRT . . 3.33 0.70 2.99 0.73 81 2.37 0.009 0.53使用的难易性

CED对CRT 3.75 0.82 . . 2.75 0.92 81 8.95 .000 1.15 ID对CRT . . 3.78 0.83 2.75 0.92 77 5.99 0.000 1.18生产的便利

CED对CRT 3.32 0.80 . . 2.99 0.91 81 3.67 .010 0.38可靠性

CED对CRT 3.43 0.95 . . 3.07 0.91 81 3.41 .021 0.39

公开结束的参与者的反响

通常是收到关于团体、过程或是方法的解释。关于团体典型的解释是团体的大小，或是参与者的数量。关于过程的解释典型的是批评或补充，根据参与者的经验不是积极的就是否定的。关于CED和ID方法的解释有称赞的也就不明确的。关于CRT的评论大部分是它的难度。

研究人员的观察

研究人员对参与者的问题和受益者的观察资料进行了分类，采用了内容中的关键词去发现新的主题或是类型。这种分类分成四种类型：过程、结构、根源和

团体动态。在CED发展阶段提出的问题是：假如多个根源是可接受的情况下关于故障原因种类的问题。关于CRT的问题是不断变化的，但一般也是关于方法的过程和构建问题。关于三个方法参与者们提出的共同问题是关于它们的任务是否就是找到根源或是确定问题的解决方法。

大多数收益者的观察是关于团体的动态情况和整个的过程的情况。典型的受益者的评论是考虑到参与的程度及领导的角色。除了使用CRT，不管其他什么方法，受益者的观察相对来说是一致的。由于结构的观察更高层次，没有关于根源难度的观察，所以那些观察是不同的。

如果识别了根源及其完整性，从技术精度的角度对方法的输出进行质量上的评估。方法的技术精度性的评估是建立在（a）原因和效果间关系的方向性（b）因素的特征（c）格式（d）习惯用法的基础上。在实施阶段，不管是否是团体，都可通某种手段、可视的、口头的识别故障根源，对其进行评估。团体不能识别根源，包括不同意的根源或是表明某种根源不能找到。根源的完整性评估是建立在特征和合理性的基础上的。特征可定义为某些东西有明确的执行，而合理性可定义为像不熟悉某问题的人能承认根源在正常的感觉上看起来是合理的。

其他结果的总结

关于问题、观察、和方法输出的评价如表6所示。CED和ID在技术精度上高，而CRT在技术精度上还比较模糊。采用CED的团体几乎不能识别某个明确的根源而采用ID的一组做得更好。因为采用CED的团体不能识别某个明确的根源，其完整性也受到了牵连。只有CED组发现根源是明确的和合理的。而ID组发现的根源其时间、根源的完整性都是模糊的。相比而言，CRT组发现的根源在大多数案例里大部分是及时的和高完整性。另外，相比其他方法，CRT组能够以更少的因素和标记完成任务。

关于CED的根源问题和观察的数量是ID的两倍，是CRT的十倍多。相反地，CRT比ID和CED产生了更多的过程和结构问题。总之，CED产生了最多的关于根源的问题和讨论，而CRT产生了关于过程和结构的最多的问题和讨论。

讨论

在识别原因种类上，特别是CED被参与者认为是比CRT更好的方法，在解决问题时有益于多产的问题，更容易使用，可读性更强。虽ID更容易使用，除了原因种类上，但在其他方面与其他工具没有什么区别。同时，没有一个工具被认为是在因果关系或参与性更好。而且，研究表明ID是一个相对容易的根源分析方法。数据也表明与CED采用同样的时间，ID带领小组找到明确的根源。

结果没有支持也没有反对CRT的价值，除了去验证，实际上，是个更复杂的方法。考虑到效果大小，参与者定义可用性作为使用的舒适度。 这样，CRT被参与者认为是太复杂了。然而，可用性与找到根源没有关系。学者们可适当地说明根源分析的基本需求是根源的识别。只有这进行了统计验证，否则不能确定的宣布哪种方法会比哪一个更优越。

表6 问题、观察和方法输出的总结

方法 输出结果的评价 问题和观察

技术精度 根源 根源的完整性 过程 根源 构建 团体动态

CED 1M，8H 2Y，7N 8L，1H 17 11 11 17

ID 1M，8H 8Y，1N 3L，4M，2H 14 5 16 22

CRT 3L，2M，4H 8Y，1N 2L，2M，5H 23 1 19 22

H=High，M=Medium，L=Low Y=Yes， N=No

假定在平均过程时间产生的区别是由于CRT构建的复杂性。ID的可变性随着CRT恶化得到提高。要从这里得出什么结论的话，那可能就是小组取得了经验，ID，ID增加的曲线图表。相反，对CRT来说，经验也许是有害的东西，因为从效果开始到原因使用了不同的逻辑系统，而ID从潜在的原因开始。

明确的观察表明需要广阔的受益者的干涉在CRT过程中，而不是其他的方法。受益者不得不进行频繁的干涉，因为小组在没有错误和过程错误的情况下构建CRT时有困难。最有趣的是，尽管有困难，采用CRT的小组能识别具体和合理的根源只需花费CED和ID的一半多点时间。这是研究的结果一点的一点区别。

采用ID，小组能够识别根源，但是仅仅这样，因为ID的构建需要输入输出箭头的数。通过简单地看大部分输出箭头的因素，小组宣布找到根源，就停止了任何严酷度分析。他们的确定破坏了严酷度的分析。Khaimovich（1999）在解决小组行为研究的问题时得到了相似的结果，而参与者不愿去细查他们模型的有效性，仍然对他们原有的想法保持满意。

那么，为什么参与者不能认识到关于三个方法的根源的完整性区别？第一，只要求参与者识别根源，不管根源是否明确和合理到能遵照执行的程度。第二，大多数小组避免了实施压力，那可能会产生更好的结果。Senge（1990）提出，“大团体不具备缺乏冲突的特征”（p249）。尽管大多数CRT小组在过程中不合意，但是他们输出结果的质量是更好的。

第三，小组是（a）第一次学习这些方法（b）在过程带着情绪化（c）沉静在所谓Scholtes（1988）称作的“快速完成任务”中。因为许多参与者正在学习和进行，没有时间去对他们输出结果的意义进行评估和思考。他们的思考随着充满情绪的过程逐渐减少。另外，参与者得到指示工作到直到识别到根源，在某些小组要尽快取得目标。

政策和实践的含义

类型和训练的次数要求每一个方法变化。CED和ID可以在没进行过正式训练的情况下使用，但是CRT要求全面的指导因为它的逻辑系统和复杂性。然而，CED和ID看上去都需要在严酷度的评价和决策方法方面增加一些指导说明。CRT 结合了评估系统，但是CED和ID没有这样的机制，很大程度上依赖于小组的完全使用。

在根源分析过程中，认真地参与者应该考虑使用受益者。观察表明大多数小组里都有个别人主控和领导着过程的进行。当领导阶层发生了变化时，以讨论和询问的方式认真考虑个人的贡献。小组的领导不要试图去使别人相信他们上级的技能和冲突并不构成威胁。相比之下，那些受控的小组没有鼓励进行讨论，观点

的分歧是 分裂性的。一个有经验的受益者应该鼓励小组成员提出难点潜在的矛盾一致于能够出现最好的想法。

不断重复地实践这些方法，就能发挥出其最大的潜能。像其他的发展方法一样，越多的小组使用其方法，就会更熟悉它。这次研究中的许多参与者都是第一次运用根源分析方法。实际上，对于其中的部分来说，这是他们的第一次结构化的小组决策方法。他们的经历和实践增长了见识，那可以转换到其他分析活动中。

结论

本文研究的目的是为根源分析确定最好的方法。研究结果没有能够确定出方法。然而，取得了关于一定情况采用某个方法的会更好的一些特征。采用这些方法，找到根源看起来与小组的怎样有效地与测试假设结合在一起有关系。本文的挑战是怎样抓住和测试人们对方法的评论与方法是真正怎样实施的。也许答案存在于参与者与方法之间。根源分析是颇有价值的，因为它具备了潜在的思考的新发展途径。

原因-效果图案例

不充分

的训练

相互关系图案例

IN OUT 0 1

IN OUT 1 0

趋势实体树