系统工程是分析解决复杂系统的论证、设计、生产和使用中评价决策和权衡优化问题的有效方法和手段。系统工程不仅有完整的理论方法和技术手段构成的科学体系，而且在像航天系统这种经费预算多、研制周期长、运行使用风险高的复杂系统中的具体应用又体现出多样性和复杂性。如何有效地利用系统工程理论和方法针对复杂系统进行组织管理并达到预期目的，需要对系统工程思想有深刻的理解和丰富的工程实践经验。美国国家航空航天局（NASA）的系统工程手册是对其多年系统工程实践经验的总结，本书编译自该手册2016年的版本，主要包括三部分内容：第一部分（第1～3章）结合航天产品的寿命周期介绍由多个系统工程流程构成的航天产品设计开发和控制管理的系统工程引擎；第二部分（第4～6章）针对系统工程引擎中设计流程和管理流程的每个流程，详细介绍流程实施的过程和指南；第三部分（第7～8章）介绍在开展系统工程工作时应当把握的关键技术和相关标准。本书部分章节的阅读需参考“NASA项目寿命周期系统工程视图—飞行和地面系统工程流程”完整尺寸图，读者可登录www.hxedu.com.cn（华信教育资源网）搜索本书免费下载，或发送电子邮件到chenwk@phei.com.cn索取。本书内容翔实、图文并茂，许多问题的阐述结合实例，部分具体操作还在附录中给出了参考样板。本书可以作为工业领域产品开发和系统工程组织管理实践的有益读本，供从事产品研发与项目管理的人员参考阅读；也可以作为高等学校系统工程专业或相近专业高年级本科生、研究生的学习用书。
朱一凡，男，国防科学技术大学教授，博士生导师，长期从事系统工程的研究与教学工作。中国系统仿真学会理事，中国军事科学学会军事装备分会副秘书长。承担过国家重大专项项目1项，国家自然科学基金重点项目1项，重大计划培育项目1项，面上项目2项，国防领域项目多项。曾获得军队科技进步一等奖2项、二等奖多项，以及国家级教学成果二等奖1项。
目 录
第1章 引言 1
1.1 本手册的目的 1
1.2 本手册的适用范围 1
第2章 系统工程基础 2
2.1 通用技术流程与系统工程引擎 4
2.2 按照项目阶段概述系统工程引擎 6
2.3 运用系统工程引擎的示例 7
2.3.1 系统工程引擎详细示例：空间运输系统（航天飞机） 8
2.3.2 示例说明 9
2.4 产品验证和产品确认之间的区别 18
2.5 费用和效能方面的考虑 19
2.6 系统工程流程中的人因系统集成 22
2.7 系统工程师的任职能力模型 23
第3章 NASA工程/项目寿命周期 26
3.1 工程规划和论证阶段 29
3.2 工程实现和运用阶段 31
3.3 项目A前阶段：概念探索 32
3.4 项目阶段A：概念研究和技术开发 33
3.5 项目阶段B：初步设计和技术完善 35
3.6 项目阶段C：详细设计和生产制造 36
3.7 项目阶段D：系统组装、集成、试验和发射 38
3.8 项目阶段E：运行使用和维护 39
3.9 项目阶段F：项目终止（退役/废弃处置） 40
3.10 经费：预算周期 41
3.11 NPR 7123.1中相关需求的剪裁和客户定制 42
3.11.1 引言 43
3.11.2 剪裁的判定准则 43
3.11.3 使用合规矩阵剪裁NASA系统工程需求规范中的需求 44
3.11.4 实施系统工程需求剪裁的途径 45
3.11.5 剪裁和客户定制示例 47
3.11.6 剪裁的审批 49
第4章 系统设计流程 51
4.1 利益相关者期望开发流程 52
4.1.1 流程描述 52
4.1.2 利益相关者期望开发流程指南 58
4.2 技术需求开发流程 64
4.2.1 流程描述 65
4.2.2 技术需求开发流程指南 69
4.3 逻辑分解流程 76
4.3.1 流程描述 77
4.3.2 逻辑分解流程指南 80
4.4 设计方案开发 80
4.4.1 流程描述 81
4.4.2 设计方案开发流程指南 88
第5章 产品实现流程 99
5.1 产品方案实施流程 100
5.1.1 流程描述 100
5.1.2 产品方案实施流程指南 104
5.2 产品集成流程 105
5.2.1 流程描述 107
5.2.2 产品集成流程指南 109
5.3 产品验证流程 111
5.3.1 流程描述 112
5.3.2 产品验证流程指南 118
5.4 产品确认流程 127
5.4.1 流程描述 128
5.4.2 产品确认指南 133
5.5 产品交付流程 134
5.5.1 流程描述 135
5.5.2 产品交付指南 139
第6章 横向关联的技术管理 141
6.1 技术规划流程 141
6.1.1 流程描述 142
6.1.2 技术规划指南 162
6.2 需求管理流程 175
6.2.1 流程描述 175
6.2.2 需求管理指南 179
6.3 接口管理流程 180
6.3.1 流程描述 180
6.3.2 接口管理指南 182
6.4 技术风险管理流程 185
6.4.1 流程描述 187
6.4.2 技术风险管理流程指南 190
6.5 技术状态管理流程 190
6.5.1 流程描述 191
6.5.2 技术状态管理指南 197
6.6 技术数据管理流程 199
6.6.1 流程描述 199
6.6.2 技术数据管理指南 206
6.7 技术评估流程 207
6.7.1 流程描述 207
6.7.2 技术评估指南 213
6.8 决策分析 239
6.8.1 流程描述 241
6.8.2 决策分析指南 247
第7章 项目技术管理的相关专题 260
7.1 合同形式外包的工程 260
7.1.1 引言、目的和范围 260
7.1.2 采办策略 261
7.1.3 签订合同前的工作 265
7.1.4 履行合同期间的工作 272
7.1.5 合同验收 275
7.2 并行工程方法 278
7.2.1 引言 278
7.2.2 并行工程的目的和益处 279
7.2.3 并行工程的历史 280
7.2.4 成功的并行工程团队需具备的关键要素 282
7.3 选择工程设计工具需考虑的事项 290
7.4 环境、核安全和行星保护政策方面的约束 294
7.4.1 美国国家环境政策法案和第12114号行政法令 294
7.4.2 涉核发射的安全性审批 295
7.4.3 风险沟通交流 297
7.4.4 行星保护 298
7.5 公制度量单位的使用 299
7.6 多层级/多阶段工程中的系统工程 301
7.6.1 概念参考模型 302
7.6.2 管理层级命名法 302
7.6.3 多层级系统工程特性 302
7.6.4 多层级系统工程管理的考虑事项 303
7.6.5 多阶段设计与组装需考虑的事项 305
7.6.6 多层级/多阶段工程需要额外考虑的系统工程事项 307
7.6.7 多层级/多阶段工程开发在商业领域的相似场景 307
7.7 故障管理 308
7.7.1 故障管理的要件 308
7.7.2 故障管理和项目寿命周期 311
7.8 技术性余量 314
7.8.1 引言 314
7.8.2 定义 314
7.8.3 项目寿命周期全过程余量管理指南 315
7.8.4 一般性考虑 317
7.8.5 余量管理计划（技术指标体系计划） 318
7.8.6 额外阅读资料和参考文献 318
7.9 系统工程流程中的人因系统集成 319
7.9.1 人因系统集成的领域 320
7.9.2 人因系统集成的角色和责任 321
7.9.3 将人因系统集成映射到系统工程引擎 323
7.9.4 人因系统集成活动 324
7.9.5 产品和工具 326
7.9.6 人因系统集成与寿命周期费用缩减 328
7.9.7 NASA人因系统集成知识体系 329
第8章 其他相关专题 331
8.1 作为工具的统计工程 331
8.2 基于模型的系统工程 333
8.2.1 引言 333
8.2.2 实施基于模型的系统工程 335
8.2.3 系统工程引擎和MBSE 337
8.2.4 模型 339
8.2.5 MBSE方法论 341
8.2.6 实施MBSE所面临的挑战 343
8.2.7 MBSE的益处 344
8.3 概念成熟度水平 345
附录A 英文缩略语 348
附录B 专用术语表 357
附录C 如何撰写一个好的需求—查验清单 386
附录D 需求验证矩阵 390
附录E 创建包含需求确认矩阵的确认计划 391
附录F 功能分析、时序分析和状态分析 393
附录G 技术评估/技术引入 400
附录H 集成计划编写提纲 407
附录I 验证和确认计划编写提纲 409
附录J 系统工程管理计划编写提纲 416
附录K 技术工作计划 427
附录L 接口需求文档编写提纲 428
附录M 技术状态管理计划概要 431
附录N 技术同行评审/检查指南 432
附录O 权衡示例 436
附录P 任务说明评审内容清单 438
附录Q 项目防护规划编写提纲 441
附录R 人因系统集成计划编写提纲 444
附录S 带注释说明的运行使用构想编写提纲 451
附录T 项目阶段E中的系统工程 454
参考文献 460
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