Ortak neden ve özel neden (istatistikler) - Common cause and special cause (statistics)

Walter A. Shewhart ve W. Edwards Deming'in istatistiksel düşünce ve yöntemlerinde tanımlandığı gibi, yaygın ve özel nedenler , bir süreçteki varyasyonun iki farklı kökenidir . Kısaca, doğal örüntüler olarak da adlandırılan "ortak nedenler", bir sistemdeki olağan, tarihsel, ölçülebilir varyasyon iken "özel nedenler" olağandışı, daha önce gözlemlenmemiş, ölçülemeyen varyasyondur.

Ayrım esastır istatistiklerin felsefesi ve olasılık felsefesi klasik bir mesele olmanın Bu sorunların farklı tedavi ile, olasılık yorumların , tanınan ve erken 1703 olarak suretiyle görüşülmekte olan Gottfried Leibniz ; yıllar boyunca çeşitli alternatif isimler kullanılmıştır.

Bu ayrım, ekonomistler Frank Knight , John Maynard Keynes ve GLS Shackle'ın düşüncesinde özellikle önemli olmuştur .

Kökenler ve kavramlar

1703'te Jacob Bernoulli , Gottfried Leibniz'e matematiğin ve olasılığın şans oyunlarına uygulanması konusundaki ortak ilgilerini tartışmak için yazdı . Bernoulli , mezar taşlarından ölüm verileri toplamanın mümkün olup olmayacağını tahmin etti ve böylece mevcut uygulamalarıyla, şu anda 20 yaşında olan bir adamın 60 yaşında bir adamdan daha uzun yaşama olasılığını hesapladı. Leibniz bunun mümkün olduğundan şüphe ettiğini söyledi:

Doğa, olayların geri dönüşünden kaynaklanan kalıplar oluşturmuştur, ancak yalnızca büyük bir kısmı için. Yeni hastalıklar insan ırkını istila eder, böylece cesetler üzerinde ne kadar çok deney yaparsanız yapın, gelecekte değişemeyecekleri şekilde olayların doğasına bir sınır koymamış olursunuz.

Bu, en azından yaklaşık olarak sıklık bakımından bazı varyasyonların tahmin edilebilir olduğu ana fikrini yakalar. Bu ortak neden değişikliği , deneyim tabanından açıkça görülmektedir. Bununla birlikte, yeni, beklenmeyen, ortaya çıkan veya daha önce ihmal edilen fenomenler (örneğin "yeni hastalıklar"), tarihsel deneyim tabanının dışında çeşitliliğe neden olur. Shewhart ve Deming , bu tür özel nedenli varyasyonun meydana gelme sıklığı veya şiddeti bakımından temelde tahmin edilemez olduğunu savundu .

John Maynard Keynes , yazdığı zaman özel nedenli varyasyonun önemini vurguladı:

"Belirsiz" bilgi ile... Kesin olarak bilineni yalnızca olası olandan ayırt etmeyi kastetmiyorum. Rulet oyunu bu anlamda belirsizliğe tabi değildir... Bu terimi kullandığım anlamda, bir Avrupa savaşı ihtimalinin belirsiz olduğu ya da bakır fiyatının ve faiz oranının yirmi yıllar sonra ya da yeni bir icadın eskimesi... Bu konularda herhangi bir hesaplanabilir olasılık oluşturacak hiçbir bilimsel temel yoktur. Açıkçası bilmiyoruz!

Tanımlar

Yaygın nedenli varyasyonlar

Yaygın nedenli varyasyon aşağıdakilerle karakterize edilir:

• Sistem içinde sürekli aktif olan fenomenler;
• Olasılıksal olarak tahmin edilebilir varyasyon ;
• Tarihsel bir deneyim temelinde düzensiz varyasyon; ve
• Bireysel yüksek veya düşük değerlerde anlamlılık eksikliği.

Mükemmel dengelenmiş bir rulet çarkının sonuçları, ortak sebep varyasyonunun iyi bir örneğidir. Yaygın sebep varyasyonu, sistem içindeki gürültüdür .

Walter A. Shewhart başlangıçta şans nedeni terimini kullandı . Ortak neden terimi , 1947'de Harry Alpert tarafından icat edildi . Western Electric Company , doğal desen terimini kullandı . Shewhart , istatistiksel kontrolde olduğu için yalnızca ortak nedenli varyasyonu içeren bir süreç olarak adlandırdı . Bu terim, kararlı ve öngörülebilir ifadesini tercih eden bazı modern istatistikçiler tarafından kullanımdan kaldırılmıştır .

Özel sebep varyasyonu

Özel nedenli varyasyon aşağıdakilerle karakterize edilir:

• Sistem içinde yeni, beklenmeyen, ortaya çıkan veya daha önce ihmal edilen fenomenler;
• Varyasyon, doğası gereği tahmin edilemez, hatta olasılıksal olarak;
• Tarihsel deneyim tabanının dışındaki varyasyon; ve
• Sistemdeki bazı doğal değişikliklerin kanıtı veya bizim bilgimiz.

Özel sebep varyasyonu her zaman bir sürpriz olarak gelir. Öyle sinyal bir sistem içinde.

Walter A. Shewhart başlangıçta atanabilir neden terimini kullandı . Özel neden terimi , W. Edwards Deming tarafından icat edildi . Western Electric Company, doğal olmayan desen terimini kullandı .

Örnekler

Yaygın sebepler

• Uygunsuz prosedürler
• Kötü tasarım
• Makinelerin kötü bakımı
• Açıkça tanımlanmış standart işletim prosedürlerinin olmaması
• Kötü çalışma koşulları, örneğin aydınlatma, gürültü, kir, sıcaklık, havalandırma
• Standart altı hammaddeler
• Ölçüm hatası
• Kalite kontrol hatası
• Endüstriyel proseslerde titreşim
• Ortam sıcaklığı ve nem
• Normal aşınma ve yıpranma
• Ayarlarda değişkenlik
• Bilgisayar yanıt süresi

özel nedenler

• Ekipmanın hatalı ayarlanması
• Operatör uykuya dalar
• Arızalı kontrolörler
• makine arızası
• Yerin düşüşü
• Bilgisayar çökmesi
• Eksik parti hammadde
• Güç dalgalanmaları
• Yaşlılardan yüksek sağlık hizmeti talebi
• kırık parça
• Yetersiz farkındalık
• Web reklamlarında anormal trafik ( tıklama sahtekarlığı )
• Yeni bir bilgisayar sistemine geçiş nedeniyle son derece uzun laboratuvar testi devir süresi
• operatör yok

ekonomi için önemi

Ekonomide bu fikir çemberi " Şövalye belirsizliği " başlığı altında analiz edilir . John Maynard Keynes ve Frank Knight , çalışmalarında ekonomik sistemlerin doğasında var olan öngörülemezliği tartıştılar ve bunu , Ludwig von Mises ve diğerleri tarafından geliştirilen , beklenen fayda açısından ekonomiye matematiksel yaklaşımı eleştirmek için kullandılar . Özellikle Keynes, ekonomik sistemlerin , temsilcilerinin geleceği tahmin edememeleri nedeniyle otomatik olarak tam istihdam dengesine yönelmediğini savundu . İstihdam, Faiz ve Paranın Genel Teorisi'nde belirttiği gibi :

... yaşayan ve hareket eden varlıklar olarak, var olan bilgimiz hesaplanmış bir matematiksel beklenti için yeterli bir temel sağlamadığında ... [hatta] harekete geçmek zorundayız.

Keynes'in düşünme ile oran oldu klasik liberalizme ait Avusturya Okulu ekonomistlerin, ancak GLS Kelepçe Keynes'in anlayış önemini tanınan ve bir içinde bunu resmileştirmek aranan serbest piyasa felsefesi.

Gelen finansal ekonomi , siyah kuğu teorisi arasında Nassim Nicholas Taleb özel nedenlerin önemi ve değişkenliğine dayanır.

Endüstriyel ve kalite yönetiminin önemi

Özel nedenli bir arıza, bir bileşen veya süreç değiştirilerek düzeltilebilen bir arızadır, oysa ortak sebep arızası sistemdeki gürültüye eşdeğerdir ve arızayı önlemek için belirli eylemler yapılamaz.

Harry Alpert şunları gözlemledi:

Belli bir hapishanede isyan çıkar. Yetkililer ve sosyologlar, hapishanenin neden ve nasıl olduğuna dair tam bir açıklama ile hapishane hakkında ayrıntılı bir rapor yayınladılar, nedenlerin hapishanelerin çoğunda ortak olduğu ve isyanın herhangi bir yerde olabileceği gerçeğini görmezden geldiler.

Alıntı, nedenlerinin birçok durumda ortak olduğu ve ortaya çıkışını çevreleyen ayırt edici koşullar, sadece tesadüfün sonuçları olsa bile, aşırı bir sonuca tepki verme ve onu önemli görme eğilimi olduğunu kabul eder. Bu tür davranışların yönetim içinde birçok anlamı vardır ve genellikle istenmeyen sonuçların varyasyon seviyesini ve sıklığını artıran geçici müdahalelere yol açar.

Deming ve Shewhart , bir iş sürecini ekonomik olarak verimli bir şekilde yönetmenin bir yolu olarak kontrol çizelgesini savundular .

İstatistiklere Önem

Deming ve Shewhart

İçinde frekans olasılık çerçevesi, bir sayede bir yöntem yoktur olasılığı özel neden geleceği meydana tutturulabilir. Bayes yaklaşımının böyle bir olasılığın belirtilmesine izin verip vermediği safça sorulabilir . Özel nedenli varyasyonun varlığı, Keynes ve Deming'i Bayes olasılığına ilgi duymaya yöneltti , ancak çalışmalarından hiçbir resmi sentez ortaya çıkmadı. Shewhart-Deming okulunun çoğu istatistikçisi, özel nedenlerin ne deneyimde ne de mevcut düşüncede yerleşik olmadığı görüşündedir (bu nedenle sürpriz olarak gelirler; önceki olasılıkları ihmal edilmiştir - aslında sıfır değeri atanmıştır), böylece herhangi bir öznel olasılık, pratikte umutsuzca kötü bir şekilde kalibre edilmeye mahkumdur .

Yukarıdaki Leibniz alıntısından, örnekleme için çıkarımların olduğu hemen anlaşılmaktadır . Deming, herhangi bir tahmin faaliyetinde popülasyonun gelecekteki olaylarınki olduğunu, örnekleme çerçevesinin ise kaçınılmaz olarak tarihsel olayların bir alt kümesi olduğunu gözlemledi . Deming, bu tür durumlarda olasılık ve geleneksel istatistiklerin genel kullanımını reddederek, özel nedenli varyasyonun varlığı kabul edildiğinde, popülasyonun ve örnekleme çerçevesinin ayrık doğasının doğası gereği sorunlu olduğunu savundu. Analitik ve sayısal istatistiksel çalışmalar arasındaki ayrım olarak zorluğu dile getirdi .

Shewhart , özel neden varyasyonuna tabi süreçler doğası gereği tahmin edilemez olduğundan, olağan olasılık tekniklerinin özel nedeni ortak neden varyasyonundan ayırmak için kullanılamayacağını savundu. İki tür varyasyonu ayırt etmek için kontrol grafiğini istatistiksel bir buluşsal yöntem olarak geliştirdi . Hem Deming hem de Shewhart , kontrol grafiğini bir sürecin istatistiksel kontrol durumunu değerlendirmenin bir aracı ve tahmin için bir temel olarak savundu .

Keynes

Keynes , üç olasılık alanı tanımladı:

• frekans olasılığı;
• subjektif veya Bayes olasılığı ; ve
• Olasılık açısından herhangi bir açıklamanın olanağının dışında kalan olaylar (özel nedenler)

ve bunun üzerine bir olasılık teorisini temellendirmeye çalıştı .

Mühendislikte yaygın mod hatası

Ortak mod hatası , mühendislikte daha özel bir anlama sahiptir. İstatistiksel olarak bağımsız olmayan olayları ifade eder . Bir sistemin birden çok parçasındaki arızalar, özellikle çevresel koşullar veya yaşlanmadan kaynaklanan rastgele arızalar olmak üzere tek bir arızadan kaynaklanabilir. Bir yangın sprinkler sistemi için tüm pompaların bir odaya yerleştirilmesi buna bir örnektir. Oda, pompaların çalışması için çok ısınırsa, hepsi bir nedenden (odadaki ısı) temelde aynı anda arızalanacaktır. Başka bir örnek, bir güç kaynağındaki bir arızanın, bir besleme hattına gürültü enjekte ettiği ve çoklu alt sistemlerde arızalara neden olduğu bir elektronik sistemdir.

Bu, özellikle birden fazla yedek kanal kullanan güvenlik açısından kritik sistemlerde önemlidir . Bir alt sistemdeki arıza olasılığı p ise , o zaman N kanallı bir sistemin arıza olasılığı p ^N olması beklenir ^. Ancak pratikte, istatistiksel olarak bağımsız olmadıkları için başarısızlık olasılığı çok daha yüksektir; örneğin iyonlaştırıcı radyasyon veya elektromanyetik girişim (EMI) tüm kanalları etkileyebilir.

Fazlalık ilkesi bir bileşenin başarısızlık olayları istatistiksel olarak bağımsız olduğunda, ortak bir oluşum olasılıkları çarpın belirtiyor. Bu nedenle, örneğin, bir sistemin bir bileşeninin arızalanma olasılığı yılda binde bir ise, iki olayın istatistiksel olarak bağımsız olması koşuluyla, ikisinin ortak arıza olasılığı yılda bir milyonda birdir. . Bu ilke, bileşenlerin fazlalığı stratejisini destekler. Bu stratejinin uygulandığı bir yer , iki sabit diskin bir bilgisayarın verilerini yedekli olarak depoladığı RAID 1'dir .

Ancak yine de birçok ortak mod olabilir: iki diskin çevrimiçi olarak satın alındığı ve bir bilgisayara kurulduğu bir RAID1 düşünün, birçok ortak mod olabilir:

• Disklerin aynı üreticiden ve aynı modelden olması muhtemeldir, bu nedenle aynı tasarım kusurlarını paylaşırlar.
• Disklerin benzer seri numaraları olması muhtemeldir, bu nedenle aynı partinin üretimini etkileyen üretim kusurlarını paylaşabilirler.
• Disklerin aynı anda sevk edilmiş olması muhtemeldir, bu nedenle aynı nakliye hasarına maruz kalmış olmaları muhtemeldir.
• Takılan her iki disk de aynı güç kaynağına bağlı olduğundan, onları aynı güç kaynağı sorunlarına karşı savunmasız hale getirir.
• Takılan her iki disk de aynı durumda olduğundan, onları aynı aşırı ısınma olaylarına karşı savunmasız hale getirir.
• Her ikisi de aynı karta veya ana karta bağlı olacak ve aynı hatalara sahip olabilecek aynı yazılım tarafından yönlendirilecekler.
• RAID1'in doğası gereği, her iki disk de aynı iş yüküne ve çok yakın benzer erişim modellerine maruz kalacak ve onları aynı şekilde vurgulayacaktır.

Ayrıca, eğer iki bileşenin arızalanma olayları istatistiksel olarak maksimum derecede bağımlıysa, her ikisinin de ortak arıza olasılığı, her birinin ayrı ayrı arızalanma olasılığı ile aynıdır. Böyle bir durumda, fazlalığın avantajları reddedilir. Yaygın mod hatalarından kaçınma stratejileri, yedekli bileşenlerin fiziksel olarak izole edilmesini içerir.

İzolasyonlu fazlalığın başlıca örneği bir nükleer santraldir . Yeni ABWR , her biri kendi jeneratörleri ve pompaları olan ve her biri diğerlerinden izole edilmiş üç Acil Durum Çekirdek Soğutma Sistemleri bölümüne sahiptir . Yeni Avrupa Basınçlı Reaktörü , iç içe iki muhafaza binasına sahiptir . Bununla birlikte, burada bile, ortak bir mod arızasının meydana gelmesi mümkündür (örneğin, Fukushima Daiichi Nükleer Santrali'nde , ana güç Tōhoku depremi tarafından kesildi , daha sonra on üç yedek dizel jeneratörün tümü, sonraki tsunami tarafından aynı anda devre dışı bırakıldı. türbin salonlarının bodrum katlarını su bastı).

Ayrıca bakınız

• Düzeltici ve önleyici faaliyet (CAPA)
• nükleer güvenlik
• Olasılıksal risk değerlendirmesi
• İstatiksel Süreç Kontrolü

bibliyografya

• Deming, WE (1975) Eylem için bir temel olarak olasılık üzerine, The American Statistician , 29(4), s. 146–152
• Deming, WE (1982) Krizden Çıkış: Kalite, Verimlilik ve Rekabetçi Pozisyon ISBN  0-521-30553-5
• Keynes, JM (1936) İstihdam, Faiz ve Paranın Genel Teorisi ISBN  1-57392-139-4
• Keynes, JM (1921)
• Knight, FH (1921) Risk, Belirsizlik ve Kar ISBN  1-58798-126-2
• Shackle, GLS (1972) Epistemik ve Ekonomi: Ekonomik Doktrinlerin Eleştirisi ISBN  1-56000-558-0
• Shewhart, WA (1931) Üretilen Ürün Kalitesinin Ekonomik Kontrolü ISBN  0-87389-076-0
• Shewhart, WA (1939) Kalite Kontrol Açısından İstatistiksel Yöntem ISBN  0-486-65232-7
• Wheeler, DJ & Chambers, DS (1992) İstatistiksel Proses Kontrolünü Anlamak ISBN  0-945320-13-2

Referanslar