实用空间系统工程PDF电子书下载

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