เมทริกซ์โครงสร้างการออกแบบ ( DSM ; เรียกอีกอย่างว่าเมทริกซ์โครงสร้างการพึ่งพา , วิธีการโครงสร้างการ พึ่งพา , เมทริกซ์แหล่งที่มาของการพึ่งพา , เมทริกซ์การแก้ปัญหา , เมทริกซ์เหตุการณ์ , เมทริกซ์N ² , เมทริกซ์ปฏิสัมพันธ์ , แผนที่การพึ่งพาหรือเมทริกซ์ลำดับความสำคัญของการออกแบบ ) เป็นการแสดงระบบหรือโครงการที่เรียบง่าย กระชับ และมองเห็นได้ในรูปแบบของเมทริกซ์ สี่เหลี่ยมจัตุรัส ^{[ 1 ]}

เทียบเท่ากับเมทริกซ์ประชิดในทฤษฎีกราฟและใช้ในวิศวกรรมระบบและการจัดการโครงการเพื่อสร้างแบบจำลองโครงสร้างของระบบหรือกระบวนการที่ซับซ้อน เพื่อดำเนินการวิเคราะห์ระบบ การวางแผนโครงการ และการออกแบบองค์กร ดอน สจ๊วร์ด บัญญัติศัพท์ "เมทริกซ์โครงสร้างการออกแบบ" ในช่วงทศวรรษ 1960 ^{[ 2 ]}โดยใช้เมทริกซ์เพื่อแก้ระบบสมการทางคณิตศาสตร์

เมทริกซ์โครงสร้างการออกแบบแสดงรายการระบบย่อย / กิจกรรม ที่เป็นส่วนประกอบทั้งหมด รวมถึงรูปแบบการแลกเปลี่ยนข้อมูลปฏิสัมพันธ์ และการพึ่งพา ที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น เมื่อองค์ประกอบของเมทริกซ์แทนกิจกรรม เมทริกซ์จะแสดงรายละเอียดว่าต้องใช้ข้อมูลส่วนใดบ้างในการเริ่มต้นกิจกรรมนั้นๆ และแสดงให้เห็นว่าข้อมูลที่สร้างขึ้นจากกิจกรรมนั้นจะนำไปสู่สิ่งใด ด้วยวิธีนี้ เราสามารถระบุได้อย่างรวดเร็วว่ากิจกรรมอื่นๆ ใดบ้างที่ต้องพึ่งพาข้อมูลที่ได้จากแต่ละกิจกรรม

การใช้ DSM ทั้งในการวิจัยและการปฏิบัติทางอุตสาหกรรมเพิ่มขึ้นอย่างมากในช่วงทศวรรษ 1990 DSM ได้ถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมการก่อสร้างอาคาร การพัฒนาอสังหาริมทรัพย์ เซมิคอนดักเตอร์ ยานยนต์ การถ่ายภาพ อวกาศ โทรคมนาคม การผลิตขนาดเล็ก อุปกรณ์โรงงาน และอิเล็กทรอนิกส์ เป็นต้น รวมถึงหน่วยงานรัฐบาลหลายแห่ง^{[ 1 ]}

การนำเสนอในรูปแบบเมทริกซ์มีข้อดีหลายประการ

• เมทริกซ์สามารถแสดงองค์ประกอบ ระบบจำนวนมากและความสัมพันธ์ระหว่างกันได้อย่างกระชับ โดยเน้นรูปแบบที่สำคัญในข้อมูล (เช่นวงจรป้อนกลับและโมดูล)
• การนำเสนอข้อมูลนี้เหมาะสมกับเทคนิคการวิเคราะห์แบบเมทริกซ์ ซึ่งสามารถนำมาใช้เพื่อปรับปรุงโครงสร้างของระบบได้
• ในการสร้างแบบจำลองกิจกรรมลำดับความสำคัญ จะช่วยให้สามารถแสดงการเชื่อมโยงการตอบรับที่ไม่สามารถสร้างแบบจำลองได้ด้วยเทคนิคการสร้างแบบจำลองGantt chart / PERT ^{[ 3 ]}

การวิเคราะห์ DSM ยังสามารถใช้เพื่อจัดการผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงได้อีกด้วย ตัวอย่างเช่น หากต้องเปลี่ยนข้อกำหนดสำหรับส่วนประกอบ จะสามารถระบุได้อย่างรวดเร็วถึงกระบวนการหรือกิจกรรมทั้งหมดที่ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดนั้น ซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงที่งานจะดำเนินต่อไปโดยอาศัยข้อมูลที่ล้าสมัย^{[ 1 ]}

แผนภาพโครงสร้างระบบ เชิงดิจิทัล (DSM) คือเมทริกซ์สี่เหลี่ยมจัตุรัสที่แสดงถึงความเชื่อมโยงระหว่างองค์ประกอบต่างๆ ของระบบ องค์ประกอบของระบบมักจะถูกระบุชื่อไว้ในแถวทางด้านซ้ายของเมทริกซ์และ/หรือในคอลัมน์ด้านบนของเมทริกซ์ องค์ประกอบเหล่านี้อาจแสดงถึงส่วนประกอบของผลิตภัณฑ์ ทีมงานขององค์กร หรือกิจกรรมของโครงการ เป็นต้น

เซลล์นอกแนวทแยงใช้เพื่อระบุความสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบ การทำเครื่องหมายในเซลล์แสดงถึงการเชื่อมโยงแบบมีทิศทางระหว่างสององค์ประกอบ และสามารถแสดงถึงความสัมพันธ์ด้านการออกแบบหรือข้อจำกัดระหว่างส่วนประกอบของผลิตภัณฑ์ การสื่อสารระหว่างทีม การไหลของข้อมูล หรือความสัมพันธ์ลำดับความสำคัญระหว่างกิจกรรม ตามธรรมเนียมหนึ่ง การอ่านข้ามแถวจะแสดงผลลัพธ์ที่องค์ประกอบในแถวนั้นส่งไปยังองค์ประกอบอื่น และการอ่านตามคอลัมน์จะแสดงข้อมูลนำเข้าที่องค์ประกอบในคอลัมน์นั้นได้รับจากองค์ประกอบอื่น ตัวอย่างเช่น ใน DSM การทำเครื่องหมายในคอลัมน์ A และแถว C แสดงถึงการเชื่อมโยงจาก A ไปยัง C (ผลลัพธ์จาก A ข้อมูลนำเข้าไปยัง C) หรืออาจสลับแถวและคอลัมน์ได้ (โดยไม่เปลี่ยนแปลงความหมาย) ทั้งสองธรรมเนียมสามารถพบได้ในเอกสาร^{[ 1 ]}

โดยทั่วไปแล้ว เซลล์ตามแนวทแยงมุมจะใช้เพื่อแสดงองค์ประกอบของระบบ อย่างไรก็ตาม เซลล์แนวทแยงมุมสามารถใช้เพื่อแสดงการทำซ้ำตัวเองได้ (เช่น การแก้ไขโค้ดที่ไม่ผ่านการทดสอบหน่วย) การทำซ้ำตัวเองเป็นสิ่งจำเป็นเมื่อองค์ประกอบเมทริกซ์แสดงถึงกลุ่มกิจกรรม/ระบบย่อยที่อาจมีรายละเอียดเพิ่มเติม ทำให้โครงสร้าง DSM แบบลำดับชั้นเป็นไปได้^{[ 4 ]}

มีการเสนอ DSM สองประเภทหลัก ได้แก่ แบบคงที่และแบบตามเวลา^{[ 5 ]} DSM แบบคงที่แสดงถึงระบบที่องค์ประกอบทั้งหมดมีอยู่พร้อมกัน เช่น ส่วนประกอบของเครื่องจักรหรือกลุ่มในองค์กร DSM แบบคงที่เทียบเท่ากับ แผนภูมิ N ²หรือเมทริกซ์ความประชิด การทำเครื่องหมายในเซลล์นอกแนวทแยงมักจะสมมาตรกับแนวทแยงเป็นส่วนใหญ่ (เช่น ใน DSM ขององค์กรที่แสดงปฏิสัมพันธ์ระหว่างทีม จะมีทั้งเครื่องหมายจากทีม C ไปยังทีม E และเครื่องหมายจากทีม E ไปยังทีม C ซึ่งแสดงว่ามีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน) DSM แบบคงที่มักจะถูกวิเคราะห์ด้วยอัลกอริธึมการจัด กลุ่ม

DSM แบบอิงเวลาคล้ายกับแผนภาพลำดับก่อนหลังหรือการแสดงเมทริกซ์ของกราฟแบบมีทิศทางใน DSM แบบอิงเวลา ลำดับของแถวและคอลัมน์แสดงถึงการไหลผ่านเวลา: กิจกรรมก่อนหน้าในกระบวนการจะปรากฏที่มุมบนซ้ายของ DSM และกิจกรรมภายหลังจะปรากฏที่มุมล่างขวา คำศัพท์เช่น "การส่งต่อ" และ "การป้อนกลับ" จะมีความหมายเมื่ออ้างถึงอินเทอร์เฟซ เครื่องหมายป้อนกลับคือเครื่องหมายเหนือแนวทแยง (เมื่อแถวแสดงถึงผลลัพธ์) โดยทั่วไป DSM แบบอิงเวลาจะถูกวิเคราะห์โดยใช้อัลกอริธึมการจัดลำดับ ซึ่งจะจัดเรียงองค์ประกอบเมทริกซ์ใหม่เพื่อลดจำนวนเครื่องหมายป้อนกลับ และทำให้เครื่องหมายเหล่านั้นอยู่ใกล้กับแนวทแยงมากที่สุด^{[ 1 ]}

เมทริกซ์ DSM ถูกจำแนกออกเป็น DSM แบบอิงส่วนประกอบหรือสถาปัตยกรรม; DSM แบบอิงบุคคล (อิงทีม) หรือองค์กร ซึ่งทั้งสองแบบถือเป็นแบบคงที่ (แสดงถึงองค์ประกอบที่มีอยู่แล้ว) ส่วน DSM แบบอิงกิจกรรมหรือตารางเวลา และ DSM แบบอิงพารามิเตอร์ ถูกกำหนดให้เป็นแบบอิงเวลา เนื่องจากลำดับของเมทริกซ์บ่งบอกถึงการไหลเวียน

ในขั้นต้น เครื่องหมายเซลล์นอกแนวทแยงมุมจะระบุเพียงการมีอยู่/ไม่มีอยู่ของปฏิสัมพันธ์ (การเชื่อมโยง) ระหว่างองค์ประกอบ โดยใช้สัญลักษณ์ (หรือตัวเลข '1') เครื่องหมายดังกล่าวเรียกว่าBinary DSMต่อมา เครื่องหมายได้พัฒนาไปเพื่อระบุความสัมพันธ์เชิงปริมาณNumeric DSMซึ่งระบุ "ความแข็งแกร่ง" ของการเชื่อมโยง หรือความสัมพันธ์ทางสถิติProbability DSMซึ่งระบุตัวอย่างเช่น ความน่าจะเป็นของการนำข้อมูลใหม่มาใช้ (ซึ่งต้องมีการเปิดใช้งานกิจกรรมที่เชื่อมโยงอีกครั้ง)

อัลกอริทึม DSM ใช้สำหรับการเรียงลำดับองค์ประกอบเมทริกซ์ใหม่โดยขึ้นอยู่กับเกณฑ์บางประการ DSM แบบคงที่มักจะถูกวิเคราะห์ด้วยอัลกอริทึมการจัดกลุ่ม (เช่น การเรียงลำดับองค์ประกอบเมทริกซ์ใหม่เพื่อจัดกลุ่มองค์ประกอบที่เกี่ยวข้องเข้าด้วยกัน) ผลลัพธ์การจัดกลุ่มโดยทั่วไปจะแสดงกลุ่ม (คลัสเตอร์) ขององค์ประกอบที่เกี่ยวข้องกันอย่างใกล้ชิด และองค์ประกอบที่ไม่ได้เชื่อมต่อกันหรือเชื่อมต่อกับองค์ประกอบอื่นๆ จำนวนมาก ดังนั้นจึงไม่เป็นส่วนหนึ่งของกลุ่ม^{[ 1 ]}

โดยทั่วไป DSM ที่อิงตามเวลาจะถูกวิเคราะห์โดยใช้อัลกอริธึมการแบ่งส่วน การฉีก และการจัดลำดับ^{[ 1 ] [ 6 ]}

วิธี การจัดลำดับพยายามจัดเรียงองค์ประกอบเมทริกซ์เพื่อให้ไม่มีเครื่องหมายป้อนกลับเหลืออยู่^{[ 1 ]}ในกรณีของกิจกรรมที่เชื่อมโยงกัน (กิจกรรมที่มีการเชื่อมโยงแบบวนรอบ เช่น กิจกรรม A เชื่อมโยงกับ B ซึ่งเชื่อมโยงกับ C ซึ่งเชื่อมโยงกับ A) ผลลัพธ์ที่ได้คือ DSM แบบบล็อกแนวทแยง (กล่าวคือ บล็อกหรือกลุ่มของกิจกรรมที่เชื่อมโยงกันตามแนวทแยง) วิธีการแบ่งส่วนประกอบด้วย: การค้นหาเส้นทาง; เมทริกซ์การเข้าถึง ; อัลกอริทึม การสร้างสามเหลี่ยม ; และกำลังของเมทริกซ์ความประชิด

การฉีกคือการกำจัดเครื่องหมายการตอบรับ (ใน Binary DSM) หรือการกำหนดลำดับความสำคัญที่ต่ำกว่า (numeric DSM) การฉีก DSM ที่ใช้ส่วนประกอบอาจหมายถึงการแบ่งส่วนย่อย (การออกแบบส่วนประกอบไม่มีผลต่อส่วนประกอบอื่น) หรือการกำหนดมาตรฐาน (การออกแบบส่วนประกอบไม่มีผลต่อและไม่ได้รับอิทธิพลจากส่วนประกอบอื่น) ^{[ 1 ] [ 7 ]}หลังจากฉีกแล้ว จะนำอัลกอริทึมการแบ่งส่วนกลับมาใช้ใหม่

การลดจำนวนลูปป้อนกลับให้น้อยที่สุดจะได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดสำหรับ Binary DSM แต่ไม่เสมอไปสำหรับ Numeric DSM หรือ Probability DSM อั ลกอริทึมการจัดลำดับ (โดยใช้การเพิ่มประสิทธิภาพอั ลก อริทึมทางพันธุกรรม ) มักจะพยายามลดจำนวนลูปป้อนกลับ ให้น้อยที่สุด และยังพยายามจัดลำดับกิจกรรมที่เชื่อมโยงกันใหม่ (มีลูปแบบวนซ้ำ) โดยพยายามให้เครื่องหมายป้อนกลับอยู่ใกล้กับแนวทแยง อย่างไรก็ตาม บางครั้งอัลกอริทึมก็พยายามลดเกณฑ์ให้น้อยที่สุด (ซึ่งการวนซ้ำขั้นต่ำไม่ใช่ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด) ^{[ 8 ]}

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างแง่มุมต่างๆ (บุคคล กิจกรรม และส่วนประกอบ) ทำได้โดยใช้เมทริกซ์เชื่อมโยงเพิ่มเติม (ที่ไม่ใช่เมทริกซ์สี่เหลี่ยม) เมทริกซ์โดเมนหลายตัว (MDM) เป็นส่วนขยายของโครงสร้าง DSM พื้นฐาน^{[ 9 ]} MDM ประกอบด้วย DSM หลายตัว (เรียงลำดับเป็นเมทริกซ์แนวทแยงมุมแบบบล็อก) ที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบของโดเมนเดียวกัน และเมทริกซ์การแมปโดเมน (DMM) ที่สอดคล้องกัน^{[ 10 ]} ที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบของโดเมนที่แตกต่างกัน

การใช้ DSM ได้รับการขยายเพื่อแสดงภาพและเพิ่มประสิทธิภาพการไหลของข้อมูลและการโต้ตอบที่มองไม่เห็นซึ่งเกี่ยวข้องกับงานสำนักงาน การแสดงภาพผ่าน DSM นี้ทำให้สามารถนำองค์ความรู้ Lean ไปใช้กับงานสำนักงานและการไหลของข้อมูลที่มีความเข้มข้นสูงได้^{[ 11 ]}

การปรับแต่ง MDM ได้รับการแสดงให้เห็นใน^{[ 12 ]}สำหรับการวิเคราะห์ระบบที่ไม่ได้ระบุรายละเอียด

• เว็บไซต์ของชุมชน DSM: http://www.dsmweb.org
• การประชุมนานาชาติว่าด้วยโครงสร้างเมทริกซ์การออกแบบ: http://www.dsm-conference.org

• หนังสือ DSM: http://mitpress.mit.edu/books/design-structure-matrix-methods-and-applications
• Karniel, Arie; Reich, Yoram (2011). การจัดการพลวัตของกระบวนการพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่: กระบวนทัศน์ใหม่ของการจัดการวงจรชีวิตผลิตภัณฑ์ . Springer. ISBN 978-0-85729-569-9.