Černá skříňka, Strategie testování, Třídy ekvivalence, Okrajová hodnota, Testování, Rozhodovací tabulky

InnoSkills – Inovační dovednosti pro MSP 3.1Metoda černé skříňky

3 Jak specifikovat inovační potřeby podnikatelského problému 3.1 Metoda černé skříňky Klíčová slova: Černá skříňka, Strategie testování, Třídy ekvivalence, Okrajová hodnota, Testování, Rozhodovací tabulky

Cíl studia V tomto modulu najdete informace o užitečném nástroji, který může být používán pro hodnocení inovačních procesů a manažerských problémů – metodě černé skříňky. Tato metoda souvisí s modulem 5.1 - „Rozhodovací proces“. Seznámíte se také s obecným přístupem k použití tohoto nástroje v praxi. Po prostudování této komponenty budete umět odpovědět na otázky: -

Co je metoda černé skříňky?

-

Co nám tato metoda může přinést?

-

K čemu se používá?

-

Jak ji lze použít v MSP?

Abyste se s metodou blíže seznámili, na konci uvedeme několik případových studií. K prostudování tohoto modulu potřebujete asi 1 hodinu. Úvod Tento modul se zabývá specifickou metodou, nazývanou „metoda černé skříňky“. Tuto metodu můžeme použít při zkoumání dynamických manažerských systémů sledováním jejich vstupů a výstupů, přičemž se nezajímáme o jejich vnitřní strukturu. Jako příklad můžeme uvést finanční audit podniku, který končí vydáním finanční zprávy. Sledování finančních výkazů v podniku je náročný proces, při němž se vychází z počátečních dat a sleduje se vývoj finančních toků až ke konečným hodnotám (výstupům), aniž se zabýváme tím, co se děje v „černé skříňce“, která tyto toky vytváří. Důležité je, že nakonec získáme hodnocení správnosti finančních výkazů.

© InnoSkills

1/10


Vysvětlíme metodu černé skříňky na následujících příkladech: 1. Předpokládejme, že sedíte před počítačem a vyhledáváte na internetu informace, které potřebujete pro svou práci. Při tom používáte různé prohledávače 1 a klíčová slova. Pokud použijete dva různé prohledávače, dostanete dva různé výpisy zdrojů, i když použijete stejná klíčová slova. Na základě zkušenosti můžete ocenit kvalitu výstupů a nezajímají vás detaily procesu, jaký byly tyto výstupy získány (např. jaké algoritmy používá Gogole). 2. V mnoha podnicích je prodej a marketing „černou skříňkou“, na jejímž vstupu je výrobek a výstupem jsou zákazníci. Pokud chceme zvýšit počet zákazníků, posílíme vstupy. Ale jak to vlastně funguje? Co by měl manažer dělat, aby se zvýšil obrat? Jde o příklady, se kterými se běžně setkáváte, černá skříňka tedy pro vás není neznámým pojmem. V dalším textu najdete teoretické vysvětlení tohoto konceptu. 3.1.1 Co je metoda černé skříňky Černá skříňka je jakýkoliv systém, proces nebo zařízení, jehož vnitřní fungování uživatel nerozumí nebo ho nezajímá. Metoda černé skříňky je jednoduchým, ale účinným nástrojem řešení složitých problémů. Její hlavní výhodou je to, že jasně rozlišuje mezi: -

vstupy (nebo zdroji)

-

výstupy (požadovanými cíli)

Obecná struktura černé skříňky je zobrazena na Obrázku 1:

Obrázek 1: Model černé skříňky Máme tedy vstup, černou skříňku a výstup. 1. 2. 3.

Vstup (zdroje) - to, co do systému vkládáme, -

Černá skříňka – v ní mohou probíhat složité a tajemné proces, ty nás ale nezajímají, Výstupy (požadované cíle) – to, čeho chceme dosáhnout.

Bohužel je tu ještě jeden faktor, kterým jsme se dosud nezabývali, a to je prostředí. Potřebujeme o něm vědět, jak ovlivňuje transformaci vstupů na výstupy, jak ovlivňuje Vyhledávač je “systém vyhledávání informací, který pomáhá nalézt informace uložené ve výpočetním systému” – zdroj http://en.wikipedia.org/wiki/SMART_Information_Retrieval_System, viewed: 20-th July, 2008 1

© InnoSkills

2/10


úspěšnost procesu, jaké nepředvídatelné události mohou ovlivnit výsledky, atd. Prostředí může mít na chování černé skříňky velký vliv. Mohli bychom samozřejmě prostředí „vložit“ do černé skříňky, ale ta by se postupně stávala tak složitou, že bychom nemohli dělat žádné smysluplné závěry o jejích funkcích. Při implementaci metodologie černé skříňky musíme tedy prostředí od černé skříňky izolovat, to znamená, že musíme předpokládat jednoznačně určené vazby mezi vstupy a výstupy (viz Obrázek 2).

Prostředí

Výstupy

Vstupy

Obrázek 2: Model černé skříňky včetně prostředí Stanovení rozhraní mezi systémem a jeho okolím je často nejsložitějším krokem analýzy a obvykle závisí na síle vazeb mezi elementy. 3.1.2 Proč a kde použít metodu černé skříňky? Metoda černé skříňky nám pomůže odhalit logické vazby mezi vstupy a výstupy. Užívají ji inženýři, výrobci, projektoví manažeři, výzkumníci i statistici. Inženýr ve výrobě zkoumá výrobní proces na základě pozorování a měření. Projektový manažer se může na černou skříňku dívat ze tří hledisek: produkt, náklady a trvání, což jsou pro něj tři základní parametry. Výzkum často hledá model zkoumaného systému na základě statistického zpracování naměřených hodnot vstupů a výstupů. 3.1.3 Jak použít metodu černé skříňky? Příklad vyhledávání na internetu se zabývá situací, o které leccos víme (od přátel, z knih, z vlastní zkušenosti). Těchto znalostí můžeme využit pro vytvoření modelu, který budeme pro vyhledávání úspěšně využívat. Co když nemáme žádné předběžné znalosti? Pak musíme model a k tomu potřebujeme: -

popsat, jak se vstupy transformují na výstupy, nebo

-

vytvořit podrobnější model na základě toho, co víme o vnitřním fungování systému.

Při tvorbě modelu musíme najít odezvu systému na vstupy. Musíme tedy poskytnout vstup, odečíst výstup a tento proces opakovat pro různé vstupy. © InnoSkills

3/10


Je zřejmé, že může existovat nekonečné množství vstupních hodnot. S rostoucím počtem vstupů se stává složitější jejich kombinace a odečítání výstupů. Jak máme postupovat? Potřebujeme strategii testování. Jaký je cíl testování metodou černé skříňky? Cílem je popsat systém tak, že ho můžeme používat, i když nevíme, jak funguje (chci-li se dívat na televizi, stačí, když vím, jak zacházet s ovladačem. Co se děje „v bedně“ mě nezajímá). Podívejme se na příklad ze školy: Učitelka matematiky dá dětem test. Ví, že: -

děti znají celá čísla do 100,

-

znají pouze kladná čísla,

-

zatím umí jen sčítat a odčítat čísla v tomto rozsahu.

Co se stane, když učitelka zadá následující úlohy: 1. 32+66=? 2. 65-22=? 3. 43-67=? 4. 88+90=? Pro děti to bude obtížný problém. Většina z nich pravděpodobně vyřeší první dva příklady, další dva jsou zatím za hranicemi jejich znalostí (i když se samozřejmě ve třídě mohou vyskytnou výjimeční žáci, kteří to dokáží 2). Jaký bude výsledek příkladů 3 a 4? Odpověď je jednoduchá: náhodný. Žáci používají metody, které znají. Pokud narazí na problém, jehož metodu řešení neznají, pak nemůžeme očekávat žádnou smysluplnou odpověď. Tento příklad nás vede k závěru, že musíme znát rozsah vstupních hodnot, pro něž se černá skříňka chová rozumně, a mimo ně se chová nepředvídatelně. A co prostředí? Výsledky testu budou záviste na době, kdy byl proveden (některým z nás to brzy po ránu moc nemyslí), na místnosti, osobní náladě apod. (to je prostředí), ale pokud jsou žáci ve stejné třídě a podmínky jsou pro všechny stejné (což zřejmě těžko bude platit pro osobní náladu), můžeme očekávat, že prostředí ovlivní všechny stejně. A můžeme PŘEDPOKLÁDAT (ale pouze předpokládat), že rozdíly mezi žáky závisí pouze na tom, co umí (jaká je jejich „černá skříňka“). http://de.wikipedia.org/wiki/Carl_Friedrich_Gau%C3%9F – přečtěte si historku o mladém Carlu Gaussovi v hodinách matematiky, viewed: 20-th July, 2008 2

© InnoSkills

4/10


Vraťme se nyní ke strategii použití černé skříňky podrobněji. 3.1.4. Případové studie 3.1.4.1 Rozdělení na třídy ekvivalence Rozdělení na třídy ekvivalence je specifickou strategií testování objektu s pomocí metody černé skříňky. Původně byla vyvinuta pro testování softwaru 3. Tuto metodu můžeme používat před zavedením inovace tak, že modelujeme chování produktů nebo procesů, zadáváme vstupy, pozorujeme výstupy a analyzujeme vztahy mezi nimi (Obr. 2). Jaké jsou kroky? Oblast vstupů rozdělíme do konečného počtu rozsahů (tříd ekvivalence), které jsou ve vztahu k výstupům platné nebo neplatné. Platný vstup je systémem přijat a zpracován, při neplatném vstupu je odezvou systému varování. Vzpomeňte si, že musíme najít výstup pro každý vstup, abychom mohli popsat, jak systém funguje. Strategie rozdělení na třídy ekvivalence minimalizuje počet testů, protože za předpokladu, že se všechny elementy této třídy chovají stejně, stačí vybrat z každé třídy ekvivalence jednoho reprezentanta. Pokud např. jedna hodnota z třídy ekvivalence je neplatná (vybudí varování), pak se všechny ostatní hodnoty z této třídy budou chovat stejně. Totéž platí pro třídy platných hodnot. Příklad: Představme si inovativní výrobní linku, kterou podnik chce zavést. Pro jednoduchost vycházejme z následujících předpokladů: -

Vstupy jsou ceny surovin v rozsahu 100 až 10,000 EUR.

-

Výstupem černé skříňky je buď růst nebo pokles prodeje. To je to, co zajímá manažery.

-

Nezajímají nás podrobnosti o výrobní lince, zkušenosti obsluhy, planých předpisech apod.

-

Zajímá nás pouze výstup – budeme mít zisk nebo ne?

Chceme tedy monitorovat vliv vstupů na výstupy. Jak to uděláme? Budeme testovat černou skříňku – zadávat vstupy a monitorovat výstupy. Zřejmě nemůžeme testovat všechny možné vstupy (při rozlišení 1 EUR bychom museli provést 9 900 testů). Rozdělíme tedy vstupy do tří tříd ekvivalence:

3

-

Pokud je cena surovin menší než 100 EUR, jde o neplatný rozsah (pokles prodeje).

-

Ceny mezi 100 a 10,000 EUR jsou platným rozsahem (růst prodeje).

-

Ceny nad 10,000 EUR jsou opět neplatným rozsahem (pokles prodeje).

http://en.wikipedia.org/wiki/Equivalence_partitioning, viewed: 20-th July, 2008

© InnoSkills

5/10


A nyní stačí provést tři testy: 1. pro cenu nižší než 100 EUR (první neplatný rozsah), 2. pro cenu v rozsahu 100 – 10,000 EUR (platný rozsah), 3. pro cenu vyšší než 10,000 EUR (druhý neplatný rozsah), a monitorovat výstup. -

pokud v případě 1 prodej klesá, je jisté, že bude výsledek stejný pro všechny hodnoty z této třídy ekvivalence (cena menší než 100 EUR);

-

pokud v případě 2 prodej roste, je jisté, že bude výsledek stejný pro všechny hodnoty z této třídy ekvivalence (cena mezi 100 a 10000 EUR)

-

pokud v případě 3 prodej klesá, je jisté, že bude výsledek stejný pro všechny hodnoty z této třídy ekvivalence (cena vyšší než 10000 EUR)

Místo 9900 testů tedy stačí provést tři testy, abychom věděli, jaký bude výsledek. Je třeba poznamenat, že tento přístup vyžaduje dobrou znalost chování „černé skříňky“, jejích vstupů a výstupů a vztahů mezi nimi (černá skříňka tedy nemůže být úplně černá, musí být do určité míry průhledná). Jinak můžete snadno definovat třídy ekvivalence nesprávně a výsledky vašich analýz budou zavádějící. Ve výše uvedeném případě musíte dobře znát své trhy, abyste mohli stanovit okrajové body tříd ekvivalence, to je stanovit mezní hodnoty, při nichž budou prodeje růst nebo klesat. Analýza okrajových hodnot, popsaná v následujícím textu, vám může pomoci potvrdit nebo vyvrátit vaše počáteční předpoklady. Prosíme, pokuste se během několika minut prezentovat případovou studii použití rozdělení na třídy ekvivalence ve vašem podniku. Doporučení: 1. Definujte provozní proces podniku. 2. Určete vstupy a výstupy. 3. Určete třídy ekvivalence (platné - neplatné vstupy) 4. Určete potřebný počet testů. 3.1.4.2 Analýza okrajových hodnot Analýzu okrajových hodnot lze považovat za rozšíření metody rozdělení na třídy ekvivalence. Zabývá se testováním se vstupními hodnotami, které leží blízko mezních hodnot tříd ekvivalence. Příklad: Vraťme se k příkladu uvedenému v 3.1.4.1. Budou nás zajímat hodnoty blízko okrajových hodnot 100 a 10000 EUR, budeme tedy monitorovat výstup (růst nebo pokles prodeje) pro následující případy: -

99 a 101 EUR

-

9999 a 10001 EUR

© InnoSkills

6/10


Tímto způsobem ověříme citlivost výstupů na malé změny vstupních hodnot. Prosíme, pokuste se během několika minut navrhnout použití analýzy okrajových hodnot ve vašem podniku. Doporučení: 1. Definujte rozsahy vstupů. 2. Určete výstupy. 3. Určete potřebné testy. 3.1.4.3 Konstrukce rozhodovací tabulky a testování Tato metoda je používána v případech, kdy je množina vstupních a výstupních hodnot omezená (např. ano – ne, pravda – nepravda). Akce, tj. chování objektů nebo procesů, jsou pospány ve formě tabulky – viz příklad, Tabulka 1: Pravidla Podmínka 1 Podmínky

... Podmínka n Akce 1

Akce

... Akce m

Tabulka 1: Rozhodovací tabulka pro metodu černé skříňky Ve sloupcích rozhodovací tabulky jsou uvedena pravidla popisující všechny možné testové situace. Předpokládáme, že vstupy jsou vzájemně nezávislé. Výstupy jsou závislé na pravidlech a jsou definovány uživatelem, např. „Pokud je splněna PODMÍNKA 1 A PODMÍNKA 2, pak se provede AKCE 1“, atd. Podmínky je možné spojovat logickými operátory Booleovy algebry A, NEBO apod. 4 Počet pravidel závisí na počtu podmínek a použitých kombinací logických spojek.

4

http://en.wikipedia.org/wiki/Boolean_algebra_(logic), viewed: 20-th July, 2008

© InnoSkills

7/10


Příklad 5: Pro diagnostiku problémů s tiskárnou na základě popisu příznaků, získaných od klienta telefonicky, může být použita následující rozhodovací tabulka. Problémy s tiskárnou Pravidla 8 7 6 5 4 3 2 1 Tiskárna netiskne

A A A A N N N N

Podmínky Svítí červené světlo

A A N N A A N N

Tiskárna není rozpoznána

A N A N A N A N

Zkontrolujte přívodní kabel

Akce

X

Zkontrolujte propojovací kabel mezi tiskárnou a počítačem

X

X

Zkontrolujte, zda je nainstalován ovladač tiskárny

X

X

Zkontrolujte / vyměňte náplň (toner)

X X

Zkontrolujte, zda nedošlo k záseku papíru

X

X

X

X X X

Tabulka 2: Příklad rozhodovací tabulky (A = ANO, N = NE) Vysvětlíme si použití Tabulky 2 pro několik případů. Postupujme podle pravidel zprava doleva:

5

-

Kombinace 1: Pokud “ Tiskárna netiskne (N)“ a “ Svítí červené světlo (N)“ a “Tiskárna není rozpoznána (N)“, pak se neprovede žádná akce.

-

Kombinace 2: Pokud “ Tiskárna netiskne (N)“ a “ Svítí červené světlo (N)“ a “Tiskárna není rozpoznána (A“, pak se provede akce „Zkontrolujte, zda je nainstalován ovladač tiskárny“

-

Pro kombinaci 3 je předepsána 1 akce, pro kombinaci 4 se provedou 2 akce, atd.

http://www.answers.com/topic/decision-table?cat=technology

© InnoSkills

8/10


Prosíme, věnujte několik minut formulaci konceptu technologické inovace vytvořené spojením několika inovativních námětů. Doplňte rozhodovací tabulku pro testování tohoto konceptu. Inovační koncept Pravidla A A A A N N N N Podmínky

A A N N A A N N A N A N A N A N

Akce

Tabulka 3: Rozhodovací tabulka Návod: Podmínky: Zavedení nových energeticky účinných zdrojů

– ANO nebo NE

Recyklace

– ANO nebo NE

Implementace IT

– ANO nebo NE

Akce (výstupy): Intenzivní využití netradičních zdrojů energie, nákladný výzkum a vývoj (VaV) Hlavním cílem tohoto modulu bylo seznámení s metodou černé skříňky, která soustřeďuje pozornost uživatele na samotnou podstatu problému, aniž ztrácí čas snahou o pochopení možných složitých příčin. Zde uvedené příklady použití metody černé skříňky samozřejmě nejsou vyčerpávající, další informace a příklady můžete najít v literatuře uvedené v sekci Bibliografie.

© InnoSkills

9/10


BIBLIOGRAFIE Makedonska et al (1997): Concurrency and company management, TU-Varna Wikipedia- the free encyclopaedia, Wikemedia Foundations Inc, USA http://en.wikipedia.org/wiki/Black_box_testing; viewed: 20-th July, 2008 Wikipedia- the free encyclopaedia, Wikemedia Foundations Inc, USA http://en.wikipedia.org/wiki/Boolean_algebra_(logic); viewed: 20-th July, 2008 Answers Corporation http://www.answers.com/topic/decision-table?cat=technology; viewed: 20-th July, 2008 Wikipedia- the free encyclopaedia, Wikemedia Foundations Inc, USA http://en.wikipedia.org/wiki/Equivalence_partitioning; viewed: 20-th July, 2008 Další zdroje Myers, Margaret, (2004), A First Systems Book: Technology and Management Edition: 2nd, World Scientific Pub Co Inc Webové stránky http://www.informatik.uni-bremen.de/uniform/gdpa_d/methods/m-bbtd.htm - zde najdete příklad použití metody černé skříňky v softwarovém inženýrství, viewed: 2-nd July, 2008 http://www.hi.is/~joner/eaps/y3_16047.htm Black Box approach: an eye-opener in innovation work – Zde najdete základní definice a odkazy na informace o metodě černé skříňky, viewed: 14-th July, 2008 http://www.ejbrm.com/vol4/v4-i1/Van_Staaden_Lubbe.pdf - Výběr a hodnocení softwaru, viewed: 2-nd July, 2008 http://www.maxwideman.com/pmglossary/index.htm , viewed: 20-th July, 2008 SLOVNÍČEK Prostředí – vnější podmínky, zdroje, podněty atd., s kterými objekt interaguje. Model – vzor, plán, reprezentace (zvláště zmenšená) nebo popis, který ukazuje, jak objekt, systém funguje.

© InnoSkills

10/10

Černá skříňka, Strategie testování, Třídy ekvivalence, Okrajová hodnota, Testování, Rozhodovací tabulky

Recommend Documents