基于DSM的系統集成項目任務流程優化方法＊

鄭 銳，劉振濤，李繼華

（西安翔迅科技有限責任公司，陜西 西安710000）

1 前言

航電系統是現代化戰斗機的一個重要組成部分。戰斗機的作戰性能與航空電子系統密切相關。隨著航電系統向著更加綜合化、信息化、技術化、模塊化及職能化的發展，對航電系統檢測設備開發進程、發展速度有進一步的要求。因此做好航電系統檢測設備的管理工作，在保證項目質量的基礎上達到高效低成本的目的，是眾多航空保障企業管理的迫切訴求[1]。

在項目的管理中，存在著如下的困難：①項目涉及的參與單位和參與人員眾多，項目的知識結構種類多，知識體系量大，專業程度高；②項目周期開發緊張，項目執行過程中需求變更多，執行時間難以控制；③項目執行過程中溝通協調難度高，項目中存在著項目總體單位、協作單位和供應商等不同主體，分工協作模式對信息的溝通與傳遞要求更高。

基于以上原因，在項目立項之初采用任務工作結構分解方法獲取任務粒度更小的子任務，然后采用設計結構矩陣（Design Structure Matrix，DSM）方法對子任務進行解耦和重組，獲得新的任務分解結果，不僅能夠充分利用有限的資源，而且優化項目的反饋機制，達到規避項目風險、降低項目迭代次數、提高項目質量的目的。

2 任務的工作分解結構

工作分解結構（Work Breakdown Structure，WBS）是從項目負責人調控項目的角度，將項目工作分解為更小、更易操作的工作單元，使得工作內容與工作之間的關系更為明確和清晰的一種管理方法。

項目分解結構以產品為中心，把項目按照定義的規范劃分為獨立的、可以管理的節點單元。其表現為自上而下的樹狀結構，由獨立的節點單元組成。每個節點單元都可以產生一個可交付的成果并能夠反映出與最終產品之間的關系。

WBS目前并沒有統一的標準，在一般情況下，應該根據具體的工程項目來制定有針對性的WBS。在實際操作中，應遵循如下原則：①完整性與徹底性。對于某個項目單元在被分解至更低一級的項目子單元時，子單元的工期、成本的組合應與原來的單元對應相等。同時對于項目單元來說，在分解力度上應使子單元具備產生一個可交付成果的能力。②合理性。對于某個項目單元，如果存在上一級別，應保證該單元不可同時從屬兩個上級單元。這種情況通常是因為上級單元的劃分不清導致，可以通過重新定義或合并的方法來修正。③獨立性。在分解至最低層的項目單元，彼此之間的耦合性應該盡可能地低，這樣可以在后期的項目運作過程中保證每個單元的的獨立性。④可擴展性。可擴展性要求項目分解時要保證一定的彈性，這樣可以在項目進行過程中動態調整，比如變更項目結構、擴展單元內容以應對一些沒有考慮的因素。項目的范圍擴大或縮小在現實情況下都是存在的，可擴展性的項目結構使得項目分解對最終產品的影響降到了最小。

在實際的工作結構分解過程中，需要根據實際的項目情況，靈活運用上述準則，經過多次對比分析后才能得到合理的結果。

3 基于DSM的任務流程重組

經過WBS分解后得到的任務節點間，依然存在著信息的交互，節點彼此之間對輸入輸出往往具有一系列的依賴和約束關系。此時如果對項目的流程設計不合理，將會導致設計過程產生大量無用的設計迭代，從而影響了項目的效率和進度。采用基于設計結構矩陣的方法用來描述各個任務節點間的信息輸入/輸出約束，同時利用算法來逐步消除任務流程中的不合理迭代節點，最后重組任務節點流程實現對流程的優化，從而達到提高項目執行效率的目的[2]。

假設項目流程中包含n個獨立的任務節點ai（i=1，2，…，n），將n個節點之間的輸入輸出關系表達為一個n×n的矩陣形式，矩陣內的元素描述了對應行和列所代表節點的輸入輸出的依賴關系，這個矩陣就稱為基于節點的設計結構矩陣。圖1所示為一個簡單的基于節點的DSM，圖中顯示包含了A～G7個節點，為了將整個矩陣中上三角與下三角的元素分開，通常對角線的元素也用節點標識來填充。

圖1 基于節點的設計結構矩陣

在基于節點的設計結構矩陣中，行元素表示輸入，而列元素表示輸出。設aij為第i行第j列的元素，如果節點i的開展需要節點j的輸入，則用aij=1來表示，同時如果節點i的輸出又提供給節點j，則aji=1。在中節點C的輸入需要節點A、B、F、G的輸出，而C的輸出又提供給節點E和A。如果節點之間沒有這種信息關聯，則對應矩陣元素值為空，或者說為0。

原始的DSM通常是由節點鏈的節點信息得到的，并沒有按照技術上的優先關系排序，這種情況表現為矩陣上三角區域存在許多非零元素，所以要對DSM模型進行處理。模型處理有兩個目的：一是得到所有節點信息約束關系；二是減少和控制節點間信息的回流。需要用到DSM分解算法，由節點依賴強度判別算法、割裂算法等[3-4]。算法流程如下：①計算節點的信息需求；②計算節點的信息輸出；③對所有節點按照最少信息需求→最大信息輸出→實際或經驗的順序排序；④重復①②③步驟，直到全部的節點被規劃完畢。

經過上述流程的處理，DSM中的迭代節點順序也被確定，可以清晰地看出項目中迭代出現的區域，為后續的進度安排和質量控制提供幫助。

4 航電系統檢測設備項目流程優化實例與討論

典型的航電系統檢測設備項目包括軟件系統和硬件系統兩大部分，而每個子系統又各有自己的執行流程。表1給出了一個典型的設計流程節點的案例。

表1 航電檢測設備項目設計流程節點

根據表1中的節點以及后續關聯信息可以得到如圖2所示原始的設計結構矩陣。

圖2 原始DSM

經過分解算法對上述DSM進行預處理，通過節點依賴強度判別算法對迭代節點依賴程度的計算以及對加強迭代處理中的割裂算法，得到以下處理過后的轉向油泵設計結構矩陣，如圖3所示。

圖3 算法優化后的DSM

從優化后的DSM可以看出，該設計流程中存在著兩個明顯的迭代組合。第一個由節點11和12組成，對應著硬件系統的裝配和系統調試。第二個迭代的節點較多，經過分析可以發現是以節點12為中心，與軟件部分設計活動組成迭代。

分析實際情況發現，上述的迭代信息是符合項目開發實際的。在航電類項目開發中，系統聯調是一個核心的質量控制節點。在系統聯調之前，軟件系統和硬件系統是并行獨立進行的，在系統聯調部分才進行耦合，因此這一部分也是項目執行中的問題高發區。所以要通過系統聯調來分別對軟件系統和硬件系統進行質量測試、問題反饋、問題修復和再測試等，以期達到預定的設計需求，然后才能進行后續的活動。

這兩個迭代活動也提示人們在實際的項目執行過程中，要盡早進行系統性的測試，以便提前發現問題，解決問題。盡量不要在項目周期的最后進行系統聯調，否則這些迭代活動非常耗時，很可能造成項目的延期。

需要指出的是，運用DSM對設計節點鏈進行優化只是對設計過程進行了指導性的、以消除迭代節點為目的的操作，在具體應用中，需要根據經驗對優化后的結果進行進一步的調整。