Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из матрицы структуры зависимостей )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Пример DSM с 7 элементами и 11 метками зависимостей.

Матрица конструкции структуры ( DSM , также упоминаются как структура зависимостей матрица , метод структуры зависимостей , зависимости исходной матрица , задачи решения матрица (PSM) , матрица инцидентности , N 2 матрица , матрицы взаимодействия , карты зависимостей или матрица приоритета ) является простым , компактное и наглядное представление системы или проекта в виде квадратной матрицы . [1]

Это эквивалент матрицы смежности в теории графов , и он используется в системном проектировании и управлении проектами для моделирования структуры сложных систем или процессов с целью выполнения системного анализа, планирования проектов и организационного проектирования. Дон Стюард ввел термин «матрица структуры проекта» в 1960-х годах [2], используя матрицы для решения математических систем уравнений.

Обзор [ править ]

Матрица структуры проекта перечисляет все составляющие подсистемы / действия и соответствующие шаблоны обмена информацией , взаимодействия и зависимости . Например, там, где элементы матрицы представляют действия, матрица детализирует, какие фрагменты информации необходимы для начала определенного действия, и показывает, куда ведет информация, генерируемая этим действием. Таким образом, можно быстро распознать, какие другие действия зависят от информационных выходов, генерируемых каждым действием.

Использование DSM как в исследованиях, так и в производственной практике значительно возросло в 1990-е годы. DSM применялись в строительстве зданий, девелопменте недвижимости, полупроводниках, автомобилестроении, фотографии, аэрокосмической промышленности, телекоммуникациях, мелкомасштабном производстве, заводском оборудовании и электронной промышленности, и это лишь некоторые из них, а также во многих государственных учреждениях. [1]

Матричное представление имеет несколько сильных сторон.

  • Матрица может представлять большое количество элементов системы и их взаимосвязи в компактном виде, выделяя важные закономерности в данных (например, петли обратной связи и модули).
  • В презентации используются методы анализа на основе матриц, которые можно использовать для улучшения структуры системы.
  • При приоритете действий моделирования это позволяет отображать связи обратной связи, которые не могут быть смоделированы с помощью методов моделирования диаграммы Ганта / PERT [3]

Анализ DSM дает представление о том, как управлять сложными системами или проектами, выделяя информационные потоки , последовательность задач / действий и итерацию . [1] [4] Это может помочь командам оптимизировать свои процессы на основе оптимального потока информации между различными взаимозависимыми действиями.

Анализ DSM также можно использовать для управления эффектами изменения. Например, если необходимо изменить спецификацию компонента, можно будет быстро идентифицировать все процессы или действия, которые зависели от этой спецификации, что снизит риск продолжения работы на основе устаревшей информации. [1]

Структура DSM [ править ]

DSM - это квадратная матрица , представляющая связи между элементами системы. Элементы системы часто помечаются в строках слева от матрицы и / или в столбцах над матрицей. Эти элементы могут представлять, например, компоненты продукта, организационные группы или деятельность по проекту.

Недиагональные ячейки используются для обозначения отношений между элементами. Маркировка ячейки указывает на направленную связь между двумя элементами и может представлять конструктивные отношения или ограничения между компонентами продукта, взаимодействие между командами, информационный поток или отношения приоритета между действиями. Согласно одному соглашению, чтение по строке показывает выходные данные, которые элемент в этой строке предоставляет другим элементам, а сканирование столбца показывает входные данные, которые элемент в этом столбце получает от других элементов. Например, в DSM маркировка в столбце A и строке C указывает связь от A к C (выход из A, вход в C). В качестве альтернативы, строки и столбцы можно поменять местами (без изменения смысла). Оба соглашения можно найти в литературе. [1]

Ячейки по диагонали обычно используются для представления элементов системы. Тем не менее, диагональные ячейки могут использоваться для представления само-итераций (например, доработки кода, который не прошел модульное тестирование). Само-итерации требуются, когда матричный элемент представляет блок действий / подсистем, которые могут быть дополнительно детализированы, что позволяет получить иерархическую структуру DSM. [5]

Были предложены две основные категории DSM: статические и основанные на времени. [6] Статические DSM представляют системы, в которых все элементы существуют одновременно, например, компоненты машины или группы в организации. Статический DSM эквивалентен диаграмме N 2 или матрице смежности . Отметка в недиагональных ячейках часто в значительной степени симметрична диагонали (например, в DSM организации, указывающей взаимодействие между командами, есть отметка от команды C к команде E и отметка от команды E к команде C, что указывает на что взаимодействия взаимны). Статические DSM обычно анализируются с помощью алгоритмов кластеризации .

DSM на основе времени сродни диаграмме приоритетов или матричному представлению ориентированного графа . В основанных на времени DSM порядок строк и столбцов указывает поток во времени: более ранние действия в процессе отображаются в верхнем левом углу DSM, а более поздние действия отображаются в нижнем правом углу. Такие термины, как «прямая связь» и «обратная связь», становятся значимыми, когда речь идет об интерфейсах. Отметка обратной связи - это отметка над диагональю (когда строки представляют результат). Основанные на времени DSM обычно анализируются с использованием алгоритмов упорядочивания, которые переупорядочивают элементы матрицы, чтобы минимизировать количество отметок обратной связи и сделать их как можно ближе к диагонали. [1]

Матрицы DSM были разделены на компонентные или архитектурные DSM; На основе людей (на основе команды) или организации DSM, оба рассматриваются как статические (представляющие существующие элементы). DSM на основе действий или по расписанию и DSM на основе параметров определяются как основанные на времени, поскольку их порядок подразумевает поток.

Маркировка DSM [ править ]

Первоначально недиагональная маркировка ячеек указывала только наличие / отсутствие взаимодействия (связи) между элементами с помощью символа (или цифры «1»). Такая маркировка определяется как двоичный DSM . Затем была разработана маркировка для обозначения количественного отношения. Цифровой DSM, указывающий на «силу» связи, или статистические отношения DSM вероятности, указывающий, например, вероятность применения новой информации (которая требует повторной активации связанной активности). [4]

Алгоритмы DSM [ править ]

Алгоритмы DSM используются для переупорядочивания элементов матрицы в соответствии с некоторыми критериями. Статические DSM обычно анализируются с помощью алгоритмов кластеризации (т. Е. Переупорядочения матричных элементов для группирования связанных элементов). Результаты кластеризации обычно показывают группы (кластеры) тесно связанных элементов, а также элементы, которые либо не связаны, либо связаны со многими другими элементами и, следовательно, не являются частью группы. [1]

DSM, основанные на времени, обычно анализируются с использованием алгоритмов разделения, разрыва и последовательности. [1] [4] [7]

Методы секвенирования пытаются упорядочить элементы матрицы так, чтобы не оставалось следов обратной связи. [1] [4] В случае связанных действий (действия, которые имеют циклические связи, например, действие A связано с B, которое связано с C, которое связано с A), результатом является блочно-диагональный DSM (т. Е. Блоки или группы связанных действий по диагонали). Методы разбиения включают: поиск пути ; матрица достижимости ; алгоритм триангуляции ; и силы Матрицы смежности.

Разрыв - это удаление отметок обратной связи (в двоичном DSM) или присвоение более низкого приоритета (числовой DSM). Прерывание компонентной DSM может подразумевать модуляризацию (дизайн компонента не влияет на другие компоненты) или стандартизацию (дизайн компонента не влияет и не зависит от других компонентов). [1] [4] [8] После разрыва алгоритм разделения применяется повторно.

Минимизация петель обратной связи дает наилучшие результаты для двоичного DSM, но не всегда для числового DSM или вероятностного DSM. Алгоритмы секвенирования (с использованием оптимизации , генетических алгоритмов ) обычно пытаются минимизировать количество петель обратной связи, а также изменить порядок связанных действий (имеющих циклический цикл), пытаясь приблизить отметки обратной связи к диагонали. Тем не менее, иногда алгоритм просто пытается минимизировать критерий (где минимальные итерации не являются оптимальными результатами). [9]

Использование и расширения [ править ]

Взаимодействие между различными аспектами (людьми, действиями и компонентами) осуществляется с помощью дополнительных (неквадратных) матриц связей. Многодоменная матрица (MDM) является расширением базовой структуры DSM. [10] MDM включает в себя несколько DSM (упорядоченных как блочно-диагональные матрицы), которые представляют отношения между элементами одной и той же области; и соответствующие матрицы отображения доменов (DMM) [11], которые представляют отношения между элементами разных доменов.

Использование DSM было расширено для визуализации и оптимизации невидимых в противном случае информационных потоков и взаимодействий, связанных с офисной работой. Эта визуализация с помощью DSM позволяет применять Lean Body of Knowledge к офисным и информационным потокам. [12]

Метод DSM был применен в качестве основы для анализа распространения переделок в процессах разработки продукта и связанной с этим проблемы конвергенции (или расхождения) с использованием теории линейных динамических систем. [4] [13] [14]

См. (Browning, 2016) [15] для подробного обновленного обзора расширений и инноваций DSM.

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e f g h i j S.D. Эппингер и Т. Р. Браунинг, Методы и приложения структурной матрицы проектирования , MIT Press, Кембридж, 2012.
  2. ^ DV Стюард: Система структуры дизайна: метод управления проектированием сложных систем. В: Транзакции IEEE по инженерному менеджменту. 28 (3), 1981, с. 71-74.
  3. ^ Browning TR, Fricke E, Negele H (2006) «Ключевые концепции в моделировании процессов разработки продукта» , Системная инженерия, 9 (2): 104-128
  4. ^ a b c d e f Яссин А., Браха Д. (2003), «Комплексное параллельное проектирование и матричный подход к проектированию». Архивировано 29 августа 2017 г. на сайте Wayback Machine Concurrent Engineering: Research and Applications, 11 (3): 165-177.
  5. ^ A. Karniel и Y. Reich, «Моделирование процессов проектирования с деятельностью самостоятельно итерационных на основе планирования DSM» в трудах Международной конференции по системотехники и моделированию - ICSEM'07, Хайфа, 2007.
  6. ^ Т. Браунинг: «Применение матрицы структуры проекта к проблемам декомпозиции и интеграции системы: обзор и новые направления». В: Транзакции IEEE по инженерному менеджменту. 48 (3): 292-306, 2001.
  7. ^ A. Karniel и Y. Reich, «планирование процесса проектирования с использованием DSM» , в управлении динамикой процессов разработки новых продуктов: Новый продуктуправления жизненного цикла Paradigm, Springer, 2011
  8. ^ Sered Y, Reich Y (2006), «Стандартизация и модуляризация, основанные на минимизации общих усилий процесса». Компьютерное проектирование, 38 (5): 405-416
  9. ^ Т. Браунинг: «Моделирование воздействия архитектуры процесса на риск затрат и расписания при разработке продукта» , В: IEEE Transactions по инженерному менеджменту. 49 (4): 428-442, 2002.
  10. ^ Maurer M (2007) Структурная осведомленность в сложной конструкции продукта. Диссертация, Технический университет Мюнхена, Германия
  11. ^ М. Данилович; Т. Р. Браунинг: «Управление проектами разработки сложных продуктов с помощью матриц структуры дизайна и матриц сопоставления предметной области» . В: Международный журнал управления проектами. 25 (3), 2007, С. 300-314.
  12. ^ Вдали от фабрики: бережливое отношение к информационному веку . Нью-Йорк: Пресса о производительности. 2010. С. 159–180. ISBN 978-1420094565.
  13. ^ Смит Р., Эппингер С. (1997) «Определение управляющих характеристик итераций инженерного проектирования». Наука управления 43 (3): 276–293.
  14. ^ Ясин A, Joglekar N, D Браха, Эппингер S и Уитни D (2003), "Сокрытие информации в разработке продукта:. Эффект конструкции маслобойки" Исследования в области инженерного проектирования, 14 (3): 131-144.
  15. ^ Браунинг, Тайсон Р. (2016) «Расширения и инновации матрицы структуры дизайна: обзор и новые возможности», IEEE Transactions по инженерному менеджменту, 63 (1): 27-52. [1]

Дополнительные ссылки [ править ]

  • Веб-портал сообщества DSM: http://www.dsmweb.org
  • Международная конференция по матрице структуры дизайна: http://www.dsm-conference.org

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Книга DSM: http://mitpress.mit.edu/books/design-structure-matrix-methods-and-applications
  • Карниэль, Арье; Райх, Йорам (2011). Управление динамикой процессов разработки новых продуктов: новая парадигма управления жизненным циклом продукта . Springer. ISBN 978-0-85729-569-9.