郑 锐，刘振涛，李继华

（西安翔迅科技有限责任公司，陕西 西安710000）

1 前言

航电系统是现代化战斗机的一个重要组成部分。战斗机的作战性能与航空电子系统密切相关。随着航电系统向着更加综合化、信息化、技术化、模块化及职能化的发展，对航电系统检测设备开发进程、发展速度有进一步的要求。因此做好航电系统检测设备的管理工作，在保证项目质量的基础上达到高效低成本的目的，是众多航空保障企业管理的迫切诉求[1]。

在项目的管理中，存在着如下的困难：①项目涉及的参与单位和参与人员众多，项目的知识结构种类多，知识体系量大，专业程度高；②项目周期开发紧张，项目执行过程中需求变更多，执行时间难以控制；③项目执行过程中沟通协调难度高，项目中存在着项目总体单位、协作单位和供应商等不同主体，分工协作模式对信息的沟通与传递要求更高。

基于以上原因，在项目立项之初采用任务工作结构分解方法获取任务粒度更小的子任务，然后采用设计结构矩阵（Design Structure Matrix，DSM）方法对子任务进行解耦和重组，获得新的任务分解结果，不仅能够充分利用有限的资源，而且优化项目的反馈机制，达到规避项目风险、降低项目迭代次数、提高项目质量的目的。

2 任务的工作分解结构

工作分解结构（Work Breakdown Structure，WBS）是从项目负责人调控项目的角度，将项目工作分解为更小、更易操作的工作单元，使得工作内容与工作之间的关系更为明确和清晰的一种管理方法。

项目分解结构以产品为中心，把项目按照定义的规范划分为独立的、可以管理的节点单元。其表现为自上而下的树状结构，由独立的节点单元组成。每个节点单元都可以产生一个可交付的成果并能够反映出与最终产品之间的关系。

WBS目前并没有统一的标准，在一般情况下，应该根据具体的工程项目来制定有针对性的WBS。在实际操作中，应遵循如下原则：①完整性与彻底性。对于某个项目单元在被分解至更低一级的项目子单元时，子单元的工期、成本的组合应与原来的单元对应相等。同时对于项目单元来说，在分解力度上应使子单元具备产生一个可交付成果的能力。②合理性。对于某个项目单元，如果存在上一级别，应保证该单元不可同时从属两个上级单元。这种情况通常是因为上级单元的划分不清导致，可以通过重新定义或合并的方法来修正。③独立性。在分解至最低层的项目单元，彼此之间的耦合性应该尽可能地低，这样可以在后期的项目运作过程中保证每个单元的的独立性。④可扩展性。可扩展性要求项目分解时要保证一定的弹性，这样可以在项目进行过程中动态调整，比如变更项目结构、扩展单元内容以应对一些没有考虑的因素。项目的范围扩大或缩小在现实情况下都是存在的，可扩展性的项目结构使得项目分解对最终产品的影响降到了最小。

在实际的工作结构分解过程中，需要根据实际的项目情况，灵活运用上述准则，经过多次对比分析后才能得到合理的结果。

3 基于DSM的任务流程重组

经过WBS分解后得到的任务节点间，依然存在着信息的交互，节点彼此之间对输入输出往往具有一系列的依赖和约束关系。此时如果对项目的流程设计不合理，将会导致设计过程产生大量无用的设计迭代，从而影响了项目的效率和进度。采用基于设计结构矩阵的方法用来描述各个任务节点间的信息输入/输出约束，同时利用算法来逐步消除任务流程中的不合理迭代节点，最后重组任务节点流程实现对流程的优化，从而达到提高项目执行效率的目的[2]。

假设项目流程中包含n个独立的任务节点ai（i=1，2，…，n），将n个节点之间的输入输出关系表达为一个n×n的矩阵形式，矩阵内的元素描述了对应行和列所代表节点的输入输出的依赖关系，这个矩阵就称为基于节点的设计结构矩阵。图1所示为一个简单的基于节点的DSM，图中显示包含了A～G7个节点，为了将整个矩阵中上三角与下三角的元素分开，通常对角线的元素也用节点标识来填充。

图1 基于节点的设计结构矩阵

在基于节点的设计结构矩阵中，行元素表示输入，而列元素表示输出。设aij为第i行第j列的元素，如果节点i的开展需要节点j的输入，则用aij=1来表示，同时如果节点i的输出又提供给节点j，则aji=1。在中节点C的输入需要节点A、B、F、G的输出，而C的输出又提供给节点E和A。如果节点之间没有这种信息关联，则对应矩阵元素值为空，或者说为0。

原始的DSM通常是由节点链的节点信息得到的，并没有按照技术上的优先关系排序，这种情况表现为矩阵上三角区域存在许多非零元素，所以要对DSM模型进行处理。模型处理有两个目的：一是得到所有节点信息约束关系；二是减少和控制节点间信息的回流。需要用到DSM分解算法，由节点依赖强度判别算法、割裂算法等[3-4]。算法流程如下：①计算节点的信息需求；②计算节点的信息输出；③对所有节点按照最少信息需求→最大信息输出→实际或经验的顺序排序；④重复①②③步骤，直到全部的节点被规划完毕。

经过上述流程的处理，DSM中的迭代节点顺序也被确定，可以清晰地看出项目中迭代出现的区域，为后续的进度安排和质量控制提供帮助。

4 航电系统检测设备项目流程优化实例与讨论

典型的航电系统检测设备项目包括软件系统和硬件系统两大部分，而每个子系统又各有自己的执行流程。表1给出了一个典型的设计流程节点的案例。

表1 航电检测设备项目设计流程节点

根据表1中的节点以及后续关联信息可以得到如图2所示原始的设计结构矩阵。

图2 原始DSM

经过分解算法对上述DSM进行预处理，通过节点依赖强度判别算法对迭代节点依赖程度的计算以及对加强迭代处理中的割裂算法，得到以下处理过后的转向油泵设计结构矩阵，如图3所示。

图3 算法优化后的DSM

从优化后的DSM可以看出，该设计流程中存在着两个明显的迭代组合。第一个由节点11和12组成，对应着硬件系统的装配和系统调试。第二个迭代的节点较多，经过分析可以发现是以节点12为中心，与软件部分设计活动组成迭代。

分析实际情况发现，上述的迭代信息是符合项目开发实际的。在航电类项目开发中，系统联调是一个核心的质量控制节点。在系统联调之前，软件系统和硬件系统是并行独立进行的，在系统联调部分才进行耦合，因此这一部分也是项目执行中的问题高发区。所以要通过系统联调来分别对软件系统和硬件系统进行质量测试、问题反馈、问题修复和再测试等，以期达到预定的设计需求，然后才能进行后续的活动。

这两个迭代活动也提示人们在实际的项目执行过程中，要尽早进行系统性的测试，以便提前发现问题，解决问题。尽量不要在项目周期的最后进行系统联调，否则这些迭代活动非常耗时，很可能造成项目的延期。

需要指出的是，运用DSM对设计节点链进行优化只是对设计过程进行了指导性的、以消除迭代节点为目的的操作，在具体应用中，需要根据经验对优化后的结果进行进一步的调整。