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第1章 空间系统工程1

1.1系统工程的艺术和科学2

1.1.1系统工程的范围3

1.1.2系统工程师所需具备的特质4

1.1.3复杂系统设计的现实情况7

1.1.4系统工程师的流程11

1.1.5应对系统工程挑战12

1.2全生命周期中应用系统工程13

1.2.1定义14

1.2.2 NASA模型14

1.2.3 DoD模型16

1.3创建并保持技术基线17

1.4建立系统工程框架20

1.5识别系统工程师的能力23

1.6 FireSAT卫星终端-终端案例研究导论25

1.7关键点小结27

参考文献28

第2章 利益相关方期望与要求定义30

2.1确定客户初始期望31

2.1.1客户期望来源32

2.1.2明确表述客户期望32

2.1.3传统背景34

2.2确定利益相关方36

2.2.1主动利益相关方36

2.2.2被动利益相关方36

2.2.3赞助者37

2.3征求和综合利益相关方的期望与要求38

2.3.1利益相关方期望与要求的优先级38

2.3.2客户意见39

2.3.3与利益相关方的面谈42

2.4明确表述利益相关方的期望与要求45

2.5任务要求排序和确定关键验收准则45

2.5.1任务要求的优先次序45

2.5.2验收准则46

2.6综合基本任务要求48

2.7确认要求和确定要求基线，并转化为技术要求48

参考文献50

第3章 运行方案和系统运行体系51

3.1确认任务范围和系统边界52

3.2描述系统运行环境、主要约束条件与驱动因素56

3.3制定运行情景与时间线59

3.4综合、分析与评估系统及其要素的关键实施方案63

3.5记录运行方案和系统运行体系；应用体系框架66

3.6确认系统运行体系并制定基线70

参考文献73

第4章 建立和管理系统要求74

4.1制定要求之前的工作76

4.1.1理解范围76

4.1.2综合系统运行方案79

4.1.3识别实施驱动因素和约束条件80

4.1.4确认外部接口81

4.2制定系统要求82

4.2.1把握客户需求83

4.2.2导出和开发系统要求84

4.2.3制定要求的工具87

4.2.4性能要求87

4.2.5制定组件要求93

4.3记录要求93

4.3.1什么是好的要求94

4.3.2如何改进要求96

4.4制定要求的基线99

4.4.1确认范围99

4.4.2确认要求达到基线100

4.4.3使确认具有连续性100

4.4.4遵守断续确认的流程101

4.5要求管理102

4.5.1管理和测量要求属性103

4.5.2管理变更104

参考文献108

第5章 系统功能划分与物理划分109

5.1明确系统背景115

5.2定义功能划分116

5.2.1理解术语和要素117

5.2.2确定功能划分的方法119

5.2.3确定功能121

5.2.4确定哪些功能接收外部输入，哪些功能产生外部输出127

5.2.5使用情景追溯来验证功能互动128

5.2.6对整个功能体系迭代应用相同的流程133

5.3建立物理划分，并对物理组件分配功能134

5.3.1了解如何定义物理体系134

5.3.2建立物理划分136

5.3.3对物理组件分配功能138

5.3.4定义物理接口141

5.4评估体系143

5.4.1建立体系评估的方法与度量标准143

5.4.2系统或分系统建模146

5.4.3基于评估结果更新系统体系和风险规划148

5.5对组件分配要求，并产生详细规范148

5.5.1将要求追溯到物理组件149

5.5.2处理功能要求和非功能要求149

5.6追溯要求150

5.6.1使用要求管理工具150

5.6.2开发要求和可追溯性验证矩阵153

5.7小结153

参考文献155

第6章 决策156

6.1确定我们需要决策什么157

6.2构建决策框架159

6.2.1对风险和不确定性的处理160

6.2.2了解组织和任务的背景161

6.3选择各种方案的评估方法163

6.3.1力场分析164

6.3.2决策树165

6.3.3决策准则165

6.3.4评分和加权167

6.3.5层次分析167

6.3.6优化法169

6.4产生各种方案170

6.5选择最佳解决方案171

6.5.1决策中直觉和逻辑过程的使用171

6.5.2避免认知偏差和决策陷阱172

6.6试验与评估175

6.7案例研究175

6.7.1产生各种方案176

6.7.2树立目标和构建决策框架177

6.7.3挑选最佳方法178

6.7.4评估各种方案178

6.7.5选择方案并评估180

参考文献183

第7章 生命周期成本分析184

7.1建立工作分解结构186

7.2收集空间系统特征188

7.3计算系统研制成本194

7.3.1新设计百分比194

7.3.2学习和效率的影响197

7.3.3 SLaTS基准运输器的成本估算198

7.4估算运行和支持成本204

7.4.1运行和支持成本的因素——哪些应该考虑205

7.4.2运行和支持问题207

7.4.3运行和支持成本分析流程209

7.4.4样本案例——估算SLaTS基准运输器的运行和支持成本213

7.5估算发射场基础设施的研制成本227

7.6估计全生命周期成本和评估成本风险230

7.7进行成本-风险分析232

7.8总结233

参考文献234

第8章 技术风险管理235

8.1准备技术风险管理策略239

8.2识别和记录技术风险240

8.2.1识别风险240

8.2.2制定重大风险清单241

8.3进行技术风险评估242

8.3.1定性评估方法242

8.3.2定量评估方法243

8.4确定初始风险处理方法255

8.5策划风险减轻和触发器256

8.6监控风险状态258

8.6.1风险早期预警工具258

8.6.2报告项目风险260

8.7实施风险减轻261

8.8获得技术风险管理产品261

参考文献262

第9章 产品实现264

9.1准备产品实现265

9.1.1确定建造、采购或重新使用策略267

9.1.2理解赞助商、主承包商和分包商之间的合作267

9.1.3计划长线采购269

9.2参与产品采购269

9.2.1赞助商-主承包商的接口管理269

9.2.2审视主承包商-分包商的接口270

9.2.3分系统或部组件验证与确认的监督271

9.2.4采办产品271

9.2.5实施告别评审273

9.2.6支持设备273

9.3参与可重复使用产品的采办273

9.4评估使能产品实现项目的准备状况274

9.5制造产品274

9.5.1技术状态控制275

9.5.2制造和装配的策划275

9.5.3开展制造评审276

9.5.4成立材料评审委员会277

9.5.5编制软件277

9.5.6软硬件集成278

9.5.7验证分系统或组件279

9.5.8开展告别评审280

9.6准备合适的产品支持文档280

9.7获取产品实现工作产品280

9.8确保有效沟通281

9.9总结282

参考文献283

第10章 系统集成284

10.1定义系统工程中系统集成的作用284

10.1.1系统集成定义285

10.1.2系统集成的目标和挑战286

10.1.3系统工程与结构中的集成286

10.1.4过程视图287

10.2选择系统集成方法和策略288

10.2.1接口规范288

10.2.2从组件向系统集成288

10.2.3集成方法289

10.3制定测试与集成计划295

10.3.1装配、集成与验证295

10.3.2模型理念295

10.3.3试验类型296

10.3.4试验方法298

10.3.5试验级别299

10.3.6试验建议299

10.3.7并行集成300

10.4有未知情况下的进度301

10.4.1集成计划与进度301

10.4.2评审301

10.4.3解决中断性事件302

10.5成立集成小组302

10.6技术状态变化管理303

10.6.1集成试验和重复生产的并行性304

10.6.2试验环境和分析技术的作用304

10.6.3变化的影响和传播305

10.7使集成满足项目规范要求305

10.7.1集成商业现货产品306

10.7.2分包和外购306

10.7.3小型空间项目的集成306

10.8解决典型问题306

10.9小结308

参考文献309

第11章 验证与确认310

11.1确认要求314

11.2确认模型318

11.2.1准备模型确认321

11.2.2实施模型确认323

11.2.3记录模型确认结果324

11.3验证产品324

11.3.1准备产品验证327

11.3.2实施产品验证344

11.4确认产品347

11.4.1准备产品确认348

11.4.2实施产品确认355

11.5飞行认证产品356

11.6应对商业现货和非开发项验证中的特殊挑战361

11.7验证与确认软件364

11.7.1软件特有的验证与确认挑战367

11.7.2软件验证与确认的开发方面368

11.7.3软件验证与确认在系统级的几个问题376

11.7.4其他验证与确认论题377

11.8文件与归档378

参考文献382

第12章 产品转运384

12.1制定转运计划386

12.1.1确定转运流程386

12.1.2转运后勤387

12.1.3确定产品转运输入388

12.1.4明确产品转运输出389

12.2验证产品具备转运条件390

12.3准备将产品运输到发射场391

12.4运输到发射场391

12.4.1空间系统运输392

12.4.2产品转运演练（探路）393

12.5产品卸货和储存394

12.5.1在发射场进行产品接收和测试394

12.5.2运行准备状态评审395

12.6与运载火箭总装397

12.7将运载火箭转运到发射塔架399

12.8在发射塔架上总装399

12.9产品发射和早期运行401

12.10转交给终端用户404

12.10.1发射后评估评审404

12.10.2产品转运后的保障404

12.11记录转运405

参考文献406

第13章 计划和管理技术工作407

13.1准备技术策划408

13.1.1明确相关系统408

13.1.2对相似的研制进行总结411

13.2定义技术工作412

13.2.1明确可交付产品412

13.2.2使技术基线不断成熟413

13.2.3决定技术集成方法419

13.2.4计划硬件和软件集成422

13.3技术工作的进度安排、组织和成本425

13.3.1制定工作分解结构425

13.3.2组织技术团队426

13.3.3制定责任分配矩阵428

13.3.4安排技术工作进度430

13.3.5确定工作包436

13.3.6对技术资源进行评估438

13.4准备系统工程管理计划和其他技术计划440

13.4.1确定分散的技术计划440

13.4.2准备系统工程管理计划440

13.4.3准备软件管理计划441

13.4.4准备安全和任务保证计划442

13.5使利益相关方认可技术计划442

13.6执行技术计划444

13.6.1发布经批准的技术工作指令444

13.6.2报告技术状态444

13.7编制文件和归档445

13.8总结446

参考文献447

第14章 技术指导和管理：研制中的系统工程管理计划453

14.1系统工程管理计划简介453

14.1.1目的、目标和任务454

14.1.2时间线454

14.2确定系统工程管理计划的内容455

14.2.1通用结构455

14.2.2扩展大纲455

14.3制定系统工程管理计划463

14.3.1责任和权力464

14.3.2编写系统工程管理计划464

14.3.3裁剪和超差放行465

14.3.4与其他计划的关系468

14.3.5获得利益相关方的承诺469

14.3.6项目过程中的持续改进471

14.4好计划和差计划的特征471

14.4.1清晰471

14.4.2简洁472

14.4.3完整473

14.4.4时效474

14.4.5正确474

14.5执行系统工程管理计划的必要元素474

14.5.1领导475

14.5.2技术管理准则475

14.5.3协作环境477

14.5.4范围控制477

14.5.5利益相关方的参与477

14.6国防部系统工程计划简介478

参考文献482

第15章 管理接口483

15.1准备或更新接口管理程序485

15.2从物理上和功能上分解系统487

15.3列出接口并准备初级接口要求文件490

15.4开发N×N和I×I框图491

15.5开发针对生命周期接口设计与验证任务的分级工作分解结构496

15.6为每个接口开发接口控制文件496

15.6.1软件接口控制文件498

15.6.2接口控制文件模板499

15.7在产品集成期间管理接口503

15.8设计接口、迭代与权衡505

15.9建造接口506

15.10验证接口，包括接口与系统的集成507

15.11记录、迭代与控制技术状态507

15.12开发操作程序和培训508

15.13小结510

参考文献511

第16章 管理技术状态512

16.1技术状态管理流程512

16.2制定技术状态管理计划514

16.2.1建立组织的技术状态管理政策和计划515

16.2.2剪裁项目技术状态管理，满足特定的项目需求515

16.2.3确定项目技术状态管理计划内容515

16.3建立技术状态标识519

16.3.1选择和指定技术状态项519

16.3.2分配专用的标识符521

16.3.3建立项目层次522

16.4管理变更522

16.4.1建立变更准则、程序和职责523

16.4.2接收、记录和评估变更请求523

16.4.3获得批准526

16.4.4纳入批准的变更527

16.4.5发布修订的技术状态文件527

16.4.6跟踪变更请求528

16.4.7监控实施529

16.5沟通技术状态现状530

16.5.1开发和维护技术状态管理数据库530

16.5.2为共享技术状态管理数据提供工具和流程531

16.6进行验证和审核532

参考文献535

第17章 管理技术数据536

17.1管理技术数据准备策略537

17.1.1确定技术数据的工程生命周期要求538

17.1.2根据国际标准或协议，确定所需的数据内容、格式和电子数据交换接口540

17.1.3在项目的技术流程中建立与承包商之间的技术数据流框架541

17.1.4为技术数据管理分配职责和权限544

17.1.5为保留、传递和访问技术数据建立权利、义务和承诺545

17.1.6为存储、转化、传递和展示数据建立标准和约定547

17.1.7为技术工作的方法、工具和指标以及管理技术数据制定策略548

17.1.8制定培训策略549

17.2收集和存储工程生命周期内必要的技术数据549

17.2.1确定作为通用技术流程输入的技术数据的来源550

17.2.2按照技术数据管理的策略和程序收集和存储技术数据550

17.2.3记录和分配经验教训550

17.2.4检查收集的技术数据的完整性551

17.2.5为收集和存储技术数据排序、评审和更新程序552

17.3维护存储的技术数据552

17.3.1评审和发布系统工程产出物552

17.3.2更新和修改系统工程产出物554

17.3.3管理数据库的质量、完整性、安全性和对授权用户的可用性554

17.3.4维护技术数据555

17.3.5防止人们不当使用或访问存储的数据557

17.3.6维护存储的技术数据，预防可预见危险558

17.3.7为恢复和未来使用对产出物进行备份和归档560

17.4向授权方提供技术数据560

17.4.1维护信息库或参考索引，提供可用数据和访问说明560

17.4.2接收和评价有关技术数据和交付说明的请求561

17.4.3确认要求和请求的技术数据得到适当分配563

17.4.4确认电子访问符合规则566

17.4.5证明发送给收件人的技术数据的正确性、可靠性和安全性566

17.5有效利用系统和流程产出物进行协作566

17.5.1使用协作工具和技术567

17.5.2使用搜索和检索的工具与方法567

参考文献572

第18章 技术评估和评审573

18.1确定评审主题和范围574

18.2建立进入准则575

18.3确定和邀请评审团队575

18.4进行评审576

18.5保证系统满足成功准则577

18.6明确和记录决策577

18.7明确和记录行动项578

18.8建立设计基线578

18.8.1评审任务基线方案578

18.8.2评审系统基线和要求579

18.8.3评审功能基线和系统定义580

18.8.4评审分配基线和初步设计581

18.8.5完成设计基线和关键设计582

18.8.6其他技术评审583

18.8.7详细技术评审583

18.9改进技术评审流程584

参考文献585

第19章 FireSAT端到端案例研究586

19.1认证实际部署基线587

19.1.1前提条件588

19.1.2最终结果——发射后评估评审产品588

19.1.3流程的工作量级590

19.1.4典型的问题、事项和事件591

19.1.5结论592

19.2定义任务基线592

19.2.1前提条件593

19.2.2任务方案评审产品593

19.2.3流程的工作量级596

19.2.4结果597

19.2.5典型问题、事项和事例615

19.2.6结论617

19.3创造系统基线617

19.3.1前提条件618

19.3.2最终项——系统要求评审项目618

19.3.3流程的工作量级621

19.3.4成果621

19.3.5有代表性的问题、项和典型事件631

19.3.6结论634

19.4建立功能基线634

19.4.1前提条件636

19.4.2最终项——系统定义评审产品636

19.4.3系统定义评审产品637

19.4.4流程的工作量级639

19.4.5成果640

19.4.6具有代表性的问题、项和典型事例651

19.4.7结论652

19.5达到设计基线652

19.5.1前提条件652

19.5.2最终项——初步设计评审产品652

19.5.3流程的工作量级655

19.5.4成果655

19.5.5有代表性的问题、项和典型事例663

19.5.6结论664

19.6设置构造基线664

19.6.1前提条件665

19.6.2最终项——关键设计评审产品665

19.6.3流程的工作量级668

19.6.4成果668

19.6.5有代表性的问题、项和典型事例677

19.6.6结论678

19.7完成实际建造基线679

19.7.1前提条件679

19.7.2最终项——系统验收评审产品679

19.7.3流程的工作量级681

19.7.4成果682

19.7.5有代表性的问题、项和典型事件689

19.7.6结论692

参考文献693