1设计结构矩阵
DSM模型作为一种基于矩阵的、紧凑的表达模型，能站在全局的角度，采用可视化的方法反映任务之间关系（信息流）并分析信息流，图2(c)表示采用聚类的方法对过程结构进行优化。DSM建模方法由于矩阵本身不受任务数目限制，并且易于使用计算机编程计算，具有良好的可操作性和稳健性。根据领域的不同，DSM矩阵可以分为4种类型[5]，包括产品架构、组织架构、过程架构以及综合产品、组织、过程的多领域模型。其中组织架构DSM模型的分析主要是通过聚类的方式，把信息交流需求最大的成员分为一组，将矩阵变换成为成员之间具有高度交互性的类———系统团队。矩阵变换的目的是使类内部具有高耦合度，而类外具有尽可能低的耦合度。通过关注不同成员的沟通需求，从而得到有效的组织设计模式。
2基于DSM的建筑工程协同设计
2.1传统建筑工程设计的过程及其局限性
传统的建筑设计一般采用串行设计，即“抛过墙”式建筑产品设计模式，图3(a)为传统建筑设计过程，3(b)为传统建筑设计组织结构图。由图可以看出，传统的设计模式从时间上和功能上把各学科的专职人员彼此孤立开来，存在一系列问题：信息流动是单向的，下游的设计结果不能及时反馈给上游进行设计评价和修改，项目集成性差；设计信息交流不畅、沟通困难而出现的潜在危险，往往在施工过程中才能发现；设计修改频繁，设计质量难以得到保证：建筑工程设计周期长，项目开发成本高，建筑质量受到影响等问题。设计过程中信息的管理是目前建筑设计企业必须面对的一个难题，在当今知识经济社会，沟通和协调比命令和控制更为重要，据权威机构研究表明，良好的信息沟通和协调可以减少工程建设费用的20％左右[6]。因此引入新方法、新工具对建筑设计过程进行管理是非常必要的。
2.2建筑工程设计初始
DSM模型的建立本文采用图1表示的普通楼宇设计工程中常见的12项设计任务为例，把各设计活动间的信息流关系用DSM矩阵表示出来，如图4，然后采用DSM聚类规则进行聚类分析。
2.3DSM聚类基本原则
DSM聚类原则以下列步骤展开[7]：（1）设计优化的目的是使DSM尽量成为下三角矩阵。（2）根据DSM，若矩阵中某一行全为零，则说明对应该行的设计行为不需要其他设计行为提供信息，因此应尽可能早地执行，将这些设计移到DSM的顶端。每次移动一个学科，且需将其行列及相关标记一起移动。移动结束，再对矩阵其他设计重复进行步骤（1），直到再无这样的设计。（3）根据DSM，若矩阵中某一列全为零，则说明对应该列的设计行为没有对其他设计行为提供信息，因此应尽可能晚地执行，将这些专业设计移到DSM的底端。每次移动一项专业设计，且需将其行列及相关标记一起移动。移动结束，再对矩阵其他专业设计重复进行步骤(2)，直到再无这样的专业设计活动。（4）如果经过步骤(1)、(2)DSM中再无未调整的专业设计，则矩阵已经达到最优化；否则，剩余的专业设计必定包含信息循环（至少一个）。（5）找出信息循环，使用所谓的“路径搜索”方法。在该方法中，从某一专业设计开始，向前或向后跟踪信息流，直到第二次追溯到同一个专业设计，这之间的所有专业设计构成一个信息流循环。（6）将简单循环中的专业设计合并起来，并用另一代表专业设计代替，并重新开始步骤（1）的操作。对于小型矩阵，只要通过一系列的行列变换就可以获得新的DSM优化矩阵，对于大型的矩阵则可以通过相关智能算法如遗传算法等获得新的优化结果矩阵。由于建筑工程设计各活动间的耦合性较强,所以本案例中没有空行空列,可以直接从步骤（3）开始,根据图4初始信息流,利用以上规则进行优化，得到新的DSM矩阵，如图5所示。不难看出，通过DSM聚类优化，使得原来隶属于不同专业领域的设计活动之间复杂的设计迭代关系转化为4个工作团队之间的关系，其中总体规划设计和结构选型设计组成一协同设计团队，在设计的初期就考虑到了建筑设计与结构设计间的关系,避免了传统设计过程中结构设计发现建筑设计不合理而引起的设计大返工。同样，功能要求和局部细化设计人员组成协同设计团队；局部细化、空调系统设计、管道通风设计、楼板梁柱墙体设计组成一协同设计团队；梁柱墙体设计和电气装配设计组成以协同设计团队。其中局部细化、梁柱设计、墙体设计同时属于两个协同设计团队，说明需要加强这些活动和两个团队间的协调沟通。通过DSM聚类，可以首先在团队内部进行信息交互，并行协同地进行设计；然后再以团队为单位进行更高层面的信息交互，可以减少由于不同专业领域间耦合带来频繁更改，返工等影响，既缩短了设计周期，减少了返工成本，又保证了建筑工程设计质量。因此，笔者认为，在建筑工程设计企业，有必要建立协同设计团队，专门负责跨专业、跨部门、耦合关系强的设计活动间的协调与沟通，并以正式的组织形式确定下来，避免设计人员只为参会而来的临时心理，直到建筑工程项目设计工程结束。
3结语
目前，建筑工程设计由于专业的分割形成了一个个的“学科孤岛”，本文采用DSM分解聚类方法，确定任务之间的耦合关系，通过对设计任务重新规划，建立协同设计团队，让参与整个系统设计的全部人员都能了解到其他专业的约束要求和优化目标，使设计从项目初始阶段就具有全局观，减少设计过程中由于设计冲突而导致的频繁设计更改，提高设计效率。
作者：刘志林 单位：北京科技大学
