3 系统工程过程及阶段
3 1 系统工程过程 系统工程过程描述了系统研制及管理的逻辑顺
序和步骤, 是系统工程的主要描述方 式。INCOSE 系统 工 程 手 册 ( 3 0 版) 、NASA 系 统 工 程 手 册 ( SP6105 版本) [ 7 8] 等都对系统工程过程及其相关的 活动和流程进行了阐述和分析。
在美国 20 世纪 50 年代到 70 年代实施的 北极 星 导弹核潜艇计划和阿波罗登月计划中, 现代系统 工程思想和方法得到了较大发展, 并获得成功应用。 随后, 美国、欧洲航天局等国家或组织在系统工程方 法论及具体方法的研究、系统工程标准规范及手册
指南的编制等方面又取得了重大进展, 这为系统工 程技术的深入发展及其系统工程能力的提升起到了
巨大的促进作用。 1978 年, 钱学森、许国志、王寿云在 文汇报 发
表了 组织管理的技术 系统工程 文章, 推动了 我国系统工程技术的大发展。目前, 系统工程技术
收稿日期: 2008 12 03; 修回日期: 2009 01 18 基金项目: 航天科技集团公司航天科技基 础研究项目 作者简介: 林益明( 1971- ) , 男, 研究员, 北京 空间飞行器总体设计部副部 长, 主 要从事卫星 总体设计、结构 设计与分析 等 工作。
1) 国际系统工程协会( INCOSE) 定义。系统工 程是成功建设系统的一种跨学科的方法和工具。
2) 美 国电 子工 业协 会标准 EIA / IS632 定义。 系统工程是一个综合全部技术工作的跨学科方法, 经这个方法的演化和验证, 得到关于系统中人和产 品及过程的、集成的系列解决方案, 它们在系统工程 全生命周期内协调发展, 并能满足用户需求。具体 包含: ( 1) 与系统产品 的开发、制 造、验证、部署、运 行、处置和用户培训相关的技术工作; ( 2) 系统技术 状态的定义和管理; ( 3) 系统定义向工作分解结构的 转化; ( 4) 管理决策所需信息的开发。
关键词 航天器 系统工程 系统工程框架 系统工程过程 中图分类号: V57 文献标志码: A 文章编号: 1673 8748( 2009) 01 0008 05
System Engineering Concept, Process and Framework
LIN Yim ing YUAN Jungang ( Beijing Instit ute of Spacecraf t Sy st em Engineering, Beijing 100094, China)
第1期
林益明 等: 系统工程内涵、过程及框架探讨
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已用于我国工业、农业、军事、社会等多个领域, 并取 得了重要应用成果, 其中载人航天、月球探测等重大 航天任务的圆满完成就是系统工程的成功应用。
我国航天器系统工程领域尽管取得了 众多成 就, 但对系统工程这门学科的研究还不够系统深入, 各类系统工程体系不够完善, 先进系统工程方法和 工具的开发和应用较为迟缓, 还没形成指导系统工 程工作开展的手册或指南, 这已在一定程度上限制 了我国航天器系统工程能力的跨越式发展。如何准 确、全面地认识系统工程内涵、过程及方法, 把握系 统工程框架及要素, 系统有效地开展系统工程研究 建设规划, 已成为航天器领域必须面对和解决的问 题。
关于系统工程管理过程, 业界一般仅将其定位 于对系统工程技术的计划、控制和评估过程[ 7, 9, 10] 。 因此, 航天器系统工程管理过程可分为以下 8 个子 过程: 1) 技术计划管理; 2) 技术要求管理; 3) 系统接 口管理; 4) 技术风险管理; 5) 技术状态管理; 6) 技术 数据管理; 7) 技术评估; 8) 质量保证。
4) 美国联邦航空委员会( F AA) 定义。系 统工 程是一门关注整个系统设计和应用的学科, 它将系
Hale Waihona Puke 统作为一个整体来看待, 考虑系统的所有方面和所 有变量, 并将系统的社会方面同技术方面相联系。
5) 日本学者三浦武雄定义。系统工程与其他学 科的不同之处在于, 它是跨越许多学科的科学, 而且 是填补这些学科边界空白的一种边缘学科。因为系 统工程的目的是研制一个系统, 而系统不仅涉及工 程学的领域, 还涉及社会、经济和政治等领域, 所以 为了适当解决这些领域的问题, 除了需要某些纵向 技术外, 还要有一种技术从横的方向把它们组织起 来, 这种横向技术就是系统工程。
本文首先概括了系统工程内涵及特点; 然后分 析了系统工程全寿命周期过程及阶段; 最后提出了 系统工程框架, 并初步探讨了航天器系统工程建设 的内容。
2 系统工程内涵及特点
2 1 系统工程内涵 系统工程是一门正处于发展阶段的新兴学科,
不同组织或学者分别从不同侧面给出了系统工程的 定义。下面将对几个典型的系统工程定义[ 2 6] 进行 介绍和分析, 并在此基础上概括系统工程内涵。
6) 钱学森定义。系统工程是组织管理系统的规 划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法, 是一 种对所有系统都具有普遍意义的方法。
INCOSE 和 EIA/ IS632 将系 统工程定 义为成 功建设系统的一种跨学科的方法和工具; M art in 从 系统工程的过程角度定义了系统工程的构成要素; F AA 定义阐明了系统工程的整体性和综合性特点; 三浦武雄的定义说明了系统工程技术与其他专业技 术的联系, 即系统工程就是将各种专业技术合理组 织起来成功开发系统的一门工程技术; 钱学森对系 统工程定义进行了精辟阐释, 认为系统工程就是按 照系统规划、研究、设计、制造、试验和使用的过程开 发与优化系统工程流程, 并综合多类专业技术开展 系统工程活动的方法, 以及对系统工程活动及其他 要素进行协调管理的方法。
3) 美国学者 Mart in 定义。系统工 程由以下 3 个要素组成: 系统工程管理( 计划、组织、控制及指导 系统及其产品的开发) ; 系统技术要求定义及系统方 案确定( 包含系统技术要求定义、系统结构确定、系 统技术要求向部件级的分配) ; 系统集成与验证( 系 统在各层次的集成及各层次产品的验证) 。
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航天器工程 SPA CECR AF T EN GIN EERIN G
第 18 卷 第 1 期 2009 年 1 月
系统工程内涵、过程及框架探讨
林益明 袁俊刚
( 北京空间飞行器总体设计部, 北京 100094)
摘 要 旨在探讨系统工程内涵、过程及框架, 初步思考航天器系统工程的建设内容。首先在 对数个典型系统工程定义的分析基础上, 概括了系统工程内涵及特点; 然后分析了系统工程全寿命 周期过程及系统研制阶段; 最后提出了具有三层次结构的系统工程框架, 分析了系统工程组成要 素, 并初步探讨了航天器系统工程建设思路。
2) 突出系统总体, 强调整体优化 系统工程把整个系统作为研究对象, 并突出系 统总体层面的研究; 充分强调系统的综合优化, 而不 是单一目标或单个分系统的优化, 同时还追求实现 目标的具体方法和途径的优化。 3) 以分解 集成思想为基础 系统工程按照从整体出发、分解综合的思路解 决问题。先根据任务需求, 从整体出发确定系统的 性能指标和功能结构; 然后再在总体指导下, 对系统 进行分解与分析研究, 确定分系统/ 部件的技术要求 和结构方案; 最后在分解研究的基础上进行综合集 成, 实现系统整体功能的涌现。 4) 包含系统工程技术与系统工程管理两大过程 系统工程包含技术与管理两大并行优 化的过 程。系统工程技术是制定系统工程流程, 并按系统 工程流程, 综合多种专业技术, 运用适当的系统工程 方法和工具开展系统工程活动, 最终成功获得系统 的过程; 系统工程管理是运用技术状态管理、技术接 口管理、技术数据管理、技术风险管理、技术评估管 理等手段, 对系统工程技术过程、活动及要素进行管 理和控制, 确保系统工程目标实现的过程。
需要说明的是, 狭义上的系统工程仅指将用户 需求转化为系统产品的系统工程过程。 2 2 系统工程特点
与其他专业技术相比, 系统工程具有以下突出 特点:
1) 多学科交叉, 专业综合性强 系统工程是一门跨学科的边缘性交叉学科, 要
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航天器工程
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用到自然科学、系统科学、数学科学、社会科学等多 个科学技术门类的知识, 需要综合光、机、热、电、可 靠性、仿真等多个工程专业的工程技术, 需要不同专 业、不同部门的专家共同参与, 并且紧密配合、协同 一致地开展工作。
Abstract: T his paper aims at discussing system engineering concept , pro cesses and f ramew o rk, and pr elim inarily discussing t he development of spacecraf t system engineering . First ly, t he sys t em engineering concept and it s charact erist ics are sum marized based o n analyzing sev eral t ypical syst em eng ineering def init ions. Secondly, t he life cycle pro cesses and phases o f syst em eng ineer ing are analyzed. Subsequent ly, t he system engineering fram ew or k w it h characterist ic o f t hree hi erarchies is present ed, and it s element are analyzed. Finally, T he paper discusses t he w ays to im prov e t he spacecraft syst em eng ineering capabilit y. Key words: spacecraf t; syst em eng ineering; syst em eng ineering framew ork; system engineering pro cesses