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設計構造マトリックス（DSM 、依存構造マトリックス、依存構造メソッド、依存ソースマトリックス、問題解決マトリックス、インシデンスマトリックス、N 2マトリックス、相互作用マトリックス、依存マップ、設計優先順位マトリックスとも呼ばれる）は、システムまたはプロジェクトを正方形マトリックスの形式でシンプルかつコンパクトに視覚的に表現したものです。[ 1 ]
これはグラフ理論における隣接行列に相当し、システム分析、プロジェクト計画、組織設計を行うために、複雑なシステムやプロセスの構造をモデル化するためにシステム工学やプロジェクト管理で使用されます。ドン・スチュワードは1960年代に「設計構造行列」という用語を作り出し、[ 2 ]行列を使用して数学的な方程式系を解きました。
設計構造マトリックスには、すべての構成要素となるサブシステム／アクティビティと、それに対応する情報交換、相互作用、および依存関係のパターンが一覧表示されます。例えば、マトリックスの要素がアクティビティを表す場合、マトリックスは特定のアクティビティを開始するために必要な情報を詳細に示し、そのアクティビティによって生成された情報がどこにつながるかを示します。このようにして、各アクティビティによって生成された情報出力に依存している他のアクティビティを迅速に把握できます。
1990年代には、研究と産業実務の両方でDSMの使用が大幅に増加しました。DSMは、建築、不動産開発、半導体、自動車、写真、航空宇宙、通信、小規模製造、工場設備、電子機器産業など、多くの政府機関だけでなく、さまざまな分野で応用されています。[ 1 ]
行列表現にはいくつかの利点がある。
DSM分析は、変更の影響を管理するためにも使用できます。たとえば、コンポーネントの仕様を変更する必要が生じた場合、その仕様に依存していたすべてのプロセスやアクティビティを迅速に特定できるため、古い情報に基づいて作業が継続されるリスクを軽減できます。 [ 1 ]
DSMは、システム要素間の関連性を表す正方形のマトリックスです。システム要素は、マトリックスの左側の行、またはマトリックスの上の列にラベル付けされることがよくあります。これらの要素は、例えば、製品コンポーネント、組織チーム、プロジェクト活動などを表すことができます。
対角線以外のセルは、要素間の関係を示すために使用されます。セルのマーキングは、2 つの要素間の方向性のあるリンクを示し、製品コンポーネント間の設計関係や制約、チーム間のコミュニケーション、情報フロー、またはアクティビティ間の先行関係を表すことができます。ある慣例では、行を横方向に読むと、その行の要素が他の要素に提供する出力が明らかになり、列をスキャンすると、その列の要素が他の要素から受け取る入力が明らかになります。たとえば、DSM では、列 A と行 C のマーキングは、A から C へのリンク (A からの出力、C への入力) を示していました。あるいは、行と列を入れ替えることもできます (意味は変わりません)。どちらの慣例も文献で見つけることができます。[ 1 ]
対角線上のセルは通常、システム要素を表すために使用されます。ただし、対角線上のセルは自己反復（たとえば、単体テストに合格しなかったコードの再作業）を表すためにも使用できます。自己反復は、マトリックス要素がさらに詳細化できるアクティビティ/サブシステムのブロックを表し、階層的な DSM 構造を可能にする場合に必要になります。[ 4 ]
DSM には主に 2 つのカテゴリが提案されています。静的 DSM と時間ベース DSM です。[ 5 ] 静的 DSM は、機械のコンポーネントや組織内のグループなど、すべての要素が同時に存在するシステムを表します。静的 DSM は、N 2チャートまたは隣接行列に相当します。非対角セルのマーキングは、多くの場合、対角線に対してほぼ対称です (たとえば、チーム間の相互作用を示す組織の DSM では、チーム C からチーム E へのマークとチーム E からチーム C へのマークの両方があり、相互作用が相互であることを示しています)。静的 DSM は通常、クラスタリング アルゴリズムを使用して分析されます。
時間ベースの DSM は、先行関係図や有向グラフのマトリックス表現に似ています。時間ベースの DSM では、行と列の順序が時間の流れを示します。プロセスの早いアクティビティは DSM の左上に表示され、遅いアクティビティは右下に表示されます。「フィードフォワード」や「フィードバック」などの用語は、インターフェースを参照するときに意味を持ちます。フィードバック マークは、対角線より上のマークです (行が出力を表す場合)。時間ベースの DSM は通常、フィードバック マークの数を最小限に抑え、対角線にできるだけ近づけるようにマトリックス要素を並べ替えるシーケンス アルゴリズムを使用して分析されます。[ 1 ]
DSMマトリックスは、コンポーネントベースまたはアーキテクチャDSM、人ベース（チームベース）または組織DSM（いずれも静的（既存の要素を表す）とみなされる）に分類されます。アクティビティベースまたはスケジュールDSMとパラメータベースDSMは、その順序が流れを意味するため、時間ベースと定義されます。
当初、非対角セルのマーキングは、記号（または数字の「1」）を使用して、要素間の相互作用（リンク）の有無のみを示していました。このようなマーキングはバイナリDSMと定義されます。その後、マーキングは、リンクの「強さ」を示す定量的関係の数値DSM 、または、たとえば新しい情報（リンクされたアクティビティの再活性化を必要とするもの）を適用する確率を示す統計的関係の確率DSMを示すように発展しました。
DSMアルゴリズムは、いくつかの基準に従って行列要素を並べ替えるために使用されます。静的DSMは通常、クラスタリングアルゴリズム（つまり、関連する要素をグループ化するために行列要素を並べ替える）を使用して分析されます。クラスタリングの結果は、通常、密接に関連する要素のグループ（クラスター）と、接続されていない要素、または他の多くの要素に接続されているためグループの一部ではない要素を示します。[ 1 ]
時間ベースのDSMは通常、分割、分割、シーケンスアルゴリズムを使用して分析されます。[ 1 ] [ 6 ]
シーケンス法は、フィードバックマークが残らないように行列要素を順序付けようとします。[ 1 ]結合アクティビティ（アクティビティAがBにリンクされ、BがCにリンクされ、CがAにリンクされるなど、循環リンクを持つアクティビティ）の場合、結果はブロック対角DSM（つまり、対角線に沿った結合アクティビティのブロックまたはグループ）になります。分割方法には、パス探索、到達可能性行列、三角測量アルゴリズム、隣接行列のべき乗などがあります。
ティアリングとは、フィードバックマークの削除（バイナリ DSM の場合）または優先度の低減（数値 DSM の場合）を指します。コンポーネントベースの DSM のティアリングは、モジュール化（コンポーネント設計が他のコンポーネントに影響を与えない）または標準化（コンポーネント設計が他のコンポーネントに影響を与えず、他のコンポーネントからも影響を受けない）を意味する場合があります。[ 1 ] [ 7 ]ティアリングの後、パーティショニング アルゴリズムが再適用されます。
フィードバック ループを最小化することでバイナリ DSM では最良の結果が得られますが、数値 DSM や確率 DSM では必ずしもそうとは限りません。シーケンスアルゴリズム (最適化、遺伝的アルゴリズムを使用) は通常、フィードバック ループの数を最小化し、フィードバック マークが対角線に近くなるように (循環ループを持つ) 結合アクティビティを並べ替えようとします。しかし、アルゴリズムが基準を最小化しようとする場合もあります (最小反復回数が最適な結果ではない場合)。[ 8 ]
さまざまな側面 (人、活動、コンポーネント) 間の相互作用は、追加の (非正方形) リンケージ マトリックスを使用して行われます。マルチドメイン マトリックス (MDM) は、基本的な DSM 構造の拡張です。[ 9 ] MDM には、同じドメインの要素間の関係を表す複数の DSM (ブロック対角行列として順序付けられています) と、異なるドメインの要素間の関係を表す対応するドメイン マッピング マトリックス (DMM) [ 10 ] が含まれます。
DSM の利用は、オフィス業務に関連する目に見えない情報フローと相互作用を可視化し最適化するために拡張されています。DSM によるこの可視化により、リーン知識体系をオフィスや情報集約型のフローに適用することができます。[ 11 ]
MDMのカスタマイズは、仕様が不十分なシステムの分析のために[ 12 ]で説明されている。
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