内容简介

中国航天立足于自主创新发展，近年来取得了一系列举世瞩目的重大成就，支撑复杂航天工程取得成功的背后因素是系统理论和系统工程方法论的应用。《航天科技出版基金 系统工程方法论——从TBSE进阶到MBSE》以系统工程方法论为主题，共分成四大部分。第一部分介绍了系统与系统工程的基本概念和术语。第二部分介绍了基于文档的系统工程，内容既有概念描述，又有实例描述；既有技术过程，又有管理过程；既有航天的实践做法，又结合国际系统工程的标准。第三部分介绍了新发展的基于模型的系统工程，重点介绍其方法论和系统建模语言SysML的用法。第四部分针对当前新系统立项都要阐述系统的体系效能或贡献度，介绍了相关的体系工程方法。
　　《航天科技出版基金 系统工程方法论——从TBSE进阶到MBSE》面对的读者对象是从事系统与产品创新的设计师、管理人员，以及相关专业的大学生和研究生。

前言

1957年10月4日，苏联成功发射第一颗人造地球卫星“斯普特尼克（Sputnik）”，人类探索宇宙和应用空间的序幕由此拉开，开始进入了“空间时代”。未来，航天工程技术将与人工智能、量子、生物基因、可控核聚变、新材料等基础技术一起，成为21世纪推动人类科技发展的重大技术。
　　重大航天工程系统的建设往往有大量组织机构与人员参与，其成果是国家多领域、多学科综合科技进步的体现，支撑复杂航天工程取得成功极为重要的方面是系统理论和系统工程方法。通俗地说，系统工程是将众多单位与众多人员有序组织起来，快、好、省地完成一个工程系统建造的技术与管理方法。
　　系统工程方法的提出与应用可以追溯到第二次世界大战期间英国防空雷达的研制，而在公众中产生较大影响的是系统工程方法在极为复杂的原子弹——曼哈顿计划和载人登月——阿波罗计划中的应用。人们往往从不同的角度来谈论系统工程，他们谈论的可能是系统思想、系统思维、系统理论，或者是系统工程技术、系统工程方法。其中，系统理论主要涉及系统论、信息论、控制论、运筹学等基础理论；系统工程技术主要涉及系统建模分析、预测评价、优化决策等方面；系统工程方法则涉及系统寿命周期过程中使用的跨学科技术与管理过程模型和方法。
　　不同行业领域的组织机构提出了不同系统工程过程模型和方法。1995年，国际系统工程协会（INCOSE）正式成立，出版了ISO/IEC国际标准和系统工程手册，目标是在组织、项目、技术现实和工程管理层面，统一概念术语和建立相对统一的过程方法，以促进跨国家、跨组织的工程系统项目任务的协同。同时，INCOSE与面向对象组织（OMG）合作出版了规范化的系统建模语言SysML，以促进“基于文档系统工程”向“基于模型系统工程”方向发展。这些举措推进了系统工程在全球范围不同领域的广泛应用与发展。
　　中国航天经过六十多年的发展，从引进吸收消化到追踪式的创新，再到独立自主创新，成功实施了两弹一星、载人航天、探月工程、高分工程、北斗工程、火星探测工程等一系列航天重大工程，建立了较为完善的技术和管理体系。中国航天在重大工程实施过程中，一直就伴随着对系统工程方法的探索与实践，从成功与失败的洗礼中，总结出了在系统技术实现和工程管理方面许多好的经验做法，例如科研生产管理的28条、72条或80条，质量管理的“双五条归零”，技术状态控制的“五条”等，这些做法支撑了中国航天过去的成功与发展。当前，随着国家政治、经济、军事、科技、社会、文化、生态的发展，我国进入全面建设现代化强国的新时代，航天工业也步入建设航天强国的新时期。未来，如何适应新时期高质量、高效益、高效率发展目标，如何实现从“跟跑”到“并跑、领跑”创新模式的转变，如何面对信息化体系背景条件下系统的研制，如何应对科技发展和市场需求快速变化的环境，是未来航天领域系统工程探索与创新需要面对的重大问题。
　　本书仅对系统理论与系统工程技术进行简单描述，重点聚焦于在工程系统研制组织中需应用的过程方法，从技术和管理两方面阐述如何科学地组织研制一个大型工程系统。
　　本书是作者在给硕士研究生讲授课程基础上整理而成的，内容既包括国际、国内对系统工程方法的共性认识，也包括航天领域的实践体会，以及作者从事航天工程预先研究、工程研制与管理的经验体会。本书面对的读者对象是希望了解系统工程方法的高年级学生，以及有一定工程经验的从事系统研发、研制和管理的科技人员。
　　本书共分成四个部分10章。第一部分为基本概念和术语，包括2章，第1章描述了系统、系统工程、组织关系、过程活动、技术状态、系统度量等基本概念，阐述了利益相关者与技术成熟度等重要概念；第2章概述系统工程方法的基础，即“霍尔三维结构模型”的时间维、逻辑维、专业维的含义，介绍了寿命周期阶段划分、系统开发的V字形模型。第二部分为基于文档的系统工程，包括4章，第3章和第4章介绍系统设计过程和系统实现过程；第5章介绍项目级管理过程，包含计划管理、技术管理和产品保证；第6章介绍组织管理过程，包括组织管理的作用、协议过程、组织级项目管理过程。第三部分为基于模型的系统工程，包括2章，第7章介绍MBSE概念和SysML语言；第8章阐述MBSE方法的工程应用。第四部分为体系工程方法，包括2章，第9章描述体系结构理论与方法；第10章阐述如何应用体系结构方法来规划论证体系与系统。
　　最后，作者由衷地感谢在本书撰写过程中为作者提供帮助的多位专家。原国家航天局副局长郭宝柱研究员在系统工程概念描述方面给作者提供了有益的指导；上海航天技术研究院科技委“数字化设计与制造技术”专业组组长李少阳研究员和国家级特聘专家张文丰研究员审阅了全文，提出了宝贵的修改意见；特别是张文丰研究员团队，基于科技部重点研发计划“复杂产品设计制造一体化系统建模理论（2020YFB1708100）”，为本书第8章的建模框架提供了运载火箭方面的实践实例。

目录

第一部分 基本概念和术语
第1章 系统概念和系统工程
1．1 系统概念
1．1．1 系统的定义
1．1．2 系统的特性
1．1．3 系统观与系统理论
1．1．4 系统的分类
1．2 系统工程概念
1． 2．1 系统工程的定义
1．2．2 系统技术与系统工程方法
1．2．3 现代系统工程的发展历程与发展趋势
1．3 组织关系
1． 3．1 组织层级与类型
1．3．2 组织内部矩阵结构
1．3．3 项目组合、项目群与项目
1．3．4 组织之间关系
1．3．5 组织中的人员类型
1．4 过程活动
1． 4．1 对象与过程
1．4．2 系统寿命周期
1．5 技术状态
1．5．1 产品技术状态
1．5．2 技术状态更改
1．5．3 系统评估过程
1．5．4 技术成熟度
1．6 系统度量
1．6．1 系统度量指标
1．6．2 系统效费比
1．7 本章要点
参考文献
第2章 系统工程方法概述
2．1 霍尔三维结构模型
2．2 时间维度
2．2．1 霍尔的时间维
2．2．2 寿命周期阶段
2．2．3 系统产品技术状态类别
2．2．4 里程碑控制节点
2．3 逻辑维度
2．3．1 霍尔的逻辑维
2．3．2 系统开发的V字形模型
2．3．3 Ⅵ模型实例
2．4 专业维度
2．4．1 霍尔的专业维
2．4．2 组织对系统开发的支撑和约束
2．5 全局视图
2．6 研发管理实例
2．7 其他方法
2． 7．1 切克兰德方法
2．7．2 协同设计方法
2．7．3 5WIH8C分析方法
2．7．4 基于模型的系统工程方法MBSE
2．8 本章要点
参考文献
……
第二部分 基于文档的系统工程
第三部分 基于模型的系统工程
第四部分 体系工程方法