基于结构化方法的复杂研发项目多领域集成分析与优化研究

China is implementing the national strategy of "innovation-driven development", in the precess the new product develpoment is an important aspect of enterprise's independent innovation. Due to the R&D project is a complex coupling system architecture comprised by product, process and organziation domains, how to integrately analyze and optimize multi-domain has become a key factor to increase the rate of project's success. Hence, based on structured methods including Design Structure Matrix (DSM) and Multi-Domain Matrix (MDM), this research project proposes a theory outline that integrates the complexity analysis of system architecture, DSM optimization/clustering and simulation. And accordint to the theory outline, we do the research work of multi-domain modeling, optimization and simulation analysis of complex R&D projects. From the theory aspect, we will study on the complexity related to coupling dependency relationships between elements of system architecture, the uncertainty and ambiguity analysis using simulation, and build the mechanism of combing DSM optimization and clustering with the minimial coordination complexity and so on. From the method aspect, we will build the model of measuring dependency strength between element intra-domains based on MDM, the coordination cost and time model, the heuristic algorithms of clustering and GA optimization algorithms of DSM. From the practice aspect, case studies from China aerospace projects and globle product development projects will be provided to illustrate the utility of these proposed models and methods. This reaearch project will not only contributie the theory and pratice of R&D project management, but also it is urgent and important for China enterprises to improve their capacity of independent innovation.

中国正在实施"创新驱动发展"国家战略，新产品研发是自主创新的重要方面。由于研发项目是由"产品-流程-组织"领域高度耦合构成的复杂系统架构，多领域集成分析与优化成为提高项目成功率的关键。为此，本课题基于设计结构矩阵(DSM)和多领域矩阵(MDM)结构化方法，提出"系统架构的复杂性研究-DSM优化与聚类-仿真"三者集成的理论框架，以此展开研发项目多领域依赖关系建模、优化与仿真分析。本课题从理论上: 开展各领域内以元素耦合性为特征的复杂性研究、基于仿真的不确定性和含混性等研究，构建以"协同复杂性"最小化为目标的集成优化准则；方法上:建立基于MDM的跨领域元素间依赖度测量模型、时间与协调成本模型、启发式DSM聚类算法和遗传优化算法；实践上:以航天和全球产品开发项目为实例，验证与修正提出的模型和方法。本研究不仅对完善项目管理理论有重要的科学意义，而且对提升企业自主创新能力，具有迫切、重要的现实意义。

研发项目是由"产品-流程-组织"领域高度耦合构成的复杂系统架构，系统架构是指系统的结构，它包括：其组成元素、元素之间的相互作用和元素与系统环境的相互作用，以及可以提升系统功能与行为的设计与演化机理。设计结构矩阵（DSM）和多领域矩阵(MDM)方法是量化分析复杂研发项目系统架构的有效工具，本课题采用DSM和MDM方法，从流程、组织和产品架构DSM、及"产品-流程-组织" MDM等方面对研发项目多领域集成分析与优化开展研究。.在系统架构DSM建模方面，从复杂性角度研究了复杂研发项目各领域架构的基本特征；在流程DSM的排序优化方面，开展了基于DSM和QFD分析功能变更对研发项目的影响研究，构建了基于重叠/迭代的DSM排序优化和仿真模型，开展了返工风险传播和预处理的研发项目流程DSM优化研究；在组织/产品DSM的聚类方面，建模了产品架构中基于功能/需求的部件依赖关系模型，构建了基于信息熵和网络节点相似性的DSM聚类方法，并在此基础上开展了全球产品开发项目管理研究；在多领域MDM集成方面，对研发项目中“团队-产品-功能”多领域集成与组织聚类开展了研究，构建了基于MDM的跨领域元素间依赖度测量模型；此外，还开展了大数据环境下的工程项目管理研究，以及无形资源和能力的投资对可持续的竞争优势和企业绩效的影响研究。.总之，本课题在基于MDM的研发项目系统架构建模、DSM优化/聚类、基于仿真的不确定性分析等多个方面开展交叉研究，构建了集成的“产品-流程-组织”MDM模型和相互映射的关系准则，综合分析跨领域元素间的相互影响。本课题以中国企业在实施“集成产品开发”（IPD）过程中面临的问题为导向，仅仅抓住研发项目管理中产品-流程-组织架构的分解、集成与优化这个关键问题，达到缩短研发项目时间、降低成本、提高质量的目的。研究成果既可为企业实践IPD提供指南，也可以为企业优化项目的产品、流程与组织架构提供科学依据。