系统工程原理与实践(第2版)

本书旨在让立志学习航空航天专业的学生，初步了解航空航天工程的概念、发展历程、科学基础、工程技术及能力素质要求等。全书以空天工程为导引和框架，诠释工程理念，培育工程思维，帮助同学们学科学、学技术、学知识、学方法，提高学养和能力；促使同学们懂全局、懂集成、懂优化、懂权衡，增强工程素养。

本书可作为高等院校航空航天专业通识课程的配套教材，适用于航空航天专业的学生，也可供非航空航天专业的学生和感兴趣的读者参考。

作者简介

Alexander Kossiakoff是Johns Hopkins大学应用物理实验室的前主任和现任首席科学家，以及Johns Hopkins大学GWC Whiting工学院系统工程和技术管理硕士计划的主席。

译者简介

王英勋，男，研究员，博士生导师。北京航空航天大学无人系统研究院院长，飞行器控制一体化技术国防科技重点实验室副主任。中国航空学会理事、学术委员会委员、GNC分会名誉主任委员；无人驾驶航空器系统专门委员会副主任委员；中国民航局无人机人员资质专家组成员；中国航空器拥有者与驾驶员协会无人机专家委员会主任；全国专业标准化技术委员会委员；中国指控与控制学会多智能体协同控制专业委员会委员。研究方向为无人机总体技术、无人机自主控制技术。曾任中国航空工业集团公司无人机办专务、副主任、主任。曾任多个型号无人机的总师、副总师，荣获国家科技进步一等奖、国防科技进步一等奖。具有国际项目管理学会（IPMP）高级项目经理资质，是国际系统工程师协会（INCOSE）系统工程师培训课程高级讲师。享受政府特殊津贴。

蔡志浩，男，博士，高级工程师，硕士生导师。主讲航空系统工程、系统架构设计等本科生、研究生核心专业课程；参与了多型国家重点型号无人机系统研制；探索将系统工程与复杂系统架构方法应用于教学、科研实践；从事创新布局无人机系统设计、高动态飞行器自主感知与控制等方向科学研究；主持预研项目、探索项目、航空基金和多项军工企业合作项目；培养的研究生曾荣获国家奖学金等荣誉，参加国内、国际大赛，取得优异成绩。

赵江，男，博士，副教授，硕士生导师。本科毕业于西北工业大学自动化专业，硕士毕业于西北工业大学控制理论与控制工程专业，博士毕业于北京航空航天大学导航制导与控制专业。研究方向为自主飞行控制技术。主持参与研究课题20余项，发表学术论文50余篇。入选北京航空航天大学青年拔尖人才、Chinese Journal of Aeronautics高被引作者。主讲系统工程原理、系统思维与航空系统工程等课程。

第一部分系统工程基础

第1章系统工程与现代系统世界/3

1.1什么是系统工程/3

1.2系统工程的起源/4

1.3需求系统工程的系统示例/8

1.4系统工程专业/10

1.5系统工程师职业发展模型/15

1.6系统工程的力量/17

1.7小结/18

习题/20

扩展阅读/21

第2章系统工程概览/22

2.1系统工程视角/22

2.2系统工程的透视图/26

2.3系统域/27

2.4系统工程领域/28

2.5系统工程方法/29

2.6系统工程活动和产品/30

2.7小结/31

习题/32

扩展阅读/32

第3章复杂系统的结构/33

3.1系统的构建块和接口/33

3.2复杂系统的层级/33

3.3系统的构建块/36

3.4系统环境/41

3.5接口和交互/46

3.6现代系统的复杂性/48

3.7小结/51

习题/53

扩展阅读/54

第4章系统开发流程/55

4.1贯穿系统生命周期的系统工程/55

4.2系统生命周期/55

4.3开发流程的演化特性/64

4.4系统工程方法/68

4.5系统开发中的测试/80

4.6小结/82

习题/83

扩展阅读/84

第5章系统工程管理/86

5.1管理系统的开发和风险/86

5.2工作分解结构/87

5.3系统工程管理计划/90

5.4风险管理/93

5.5系统工程的组织/100

5.6小结/102

习题/103

扩展阅读/104

第二部分概念开发阶段

第6章需求分析/109

6.1创建一个新系统/109

6.2运行分析/114

6.3功能分析/118

6.4可行性定义/119

6.5需求确认/120

6.6系统运行需求/123

6.7小结/126

习题/127

扩展阅读/127

第7章概念探索/129

7.1系统需求的开发/129

7.2运行需求分析/132

7.3性能需求的制定/138

7.4概念探索的实现/143

7.5性能需求的确认/146

7.6小结/148

习题/149

扩展阅读/150

第8章概念定义/151

8.1选择系统概念/151

8.2性能需求分析/153

8.3功能分析与表达/157

8.4功能分配/162

8.5概念选择/163

8.6概念确认/165

8.7系统开发计划/167

8.8系统架构/170

8.9系统建模语言：UML和SysML/175

8.10基于模型的系统工程/185

8.11系统功能规范/188

8.12小结/189

习题/191

扩展阅读/193

第9章决策分析和支持/195

9.1制定决策/195

9.2贯穿系统开发过程的建模/200

9.3为决策建模/200

9.4仿真/208

9.5权衡分析/215

9.6概率检查/225

9.7评估方法/227

9.8小结/234

习题/237

扩展阅读/238

第三部分工程开发阶段

第10章高级开发/241

10.1降低项目风险/241

10.2需求分析/244

10.3功能分析与设计/248

10.4作为降低风险技术的原型开发/252

10.5开发测试/258

10.6降低风险/265

10.7小结/266

习题/267

扩展阅读/269

第11章软件系统工程/270

11.1应对复杂性和抽象性/271

11.2软件开发的本质/273

11.3软件开发生命周期模型/277

11.4软件概念开发：分析和设计/283

11.5软件工程开发:编码和单元测试/292

11.6软件集成与测试/299

11.7软件工程管理/302

11.8小结/307

习题/309

扩展阅读/310

第12章工程设计/312

12.1实现系统构建块/312

12.2需求分析/315

12.3功能分析与设计/317

12.4部件设计/319

12.5设计确认/329

12.6配置管理/333

12.7小结/334

习题/336

扩展阅读/337

第13章集成与评估/339

13.1集成、测试与评估整个系统/339

13.2测试计划和准备/343

13.3系统集成/347

13.4开发系统测试/352

13.5运行测试与评估/357

13.6小结/362

习题/365

扩展阅读/365

第四部分后开发阶段

第14章生产/369

14.1工厂的系统工程/369

14.2生产的工程化/370

14.3从开发到生产的交付/373

14.4生产运行/376

14.5获取生产的基础知识/379

14.6小结/381

习题/383

扩展阅读/384

第15章运行和支持/385

15.1安装、维护和升级系统/385

15.2安装与测试/387

15.3运行支持/390

15.4主要系统的升级： 现代化/394

15.5系统开发中的运行因素/396

15.6小结/398

习题/399

扩展阅读/400

无人驾驶航空器系统工程高精尖学科丛书简介

无人驾驶航空器在军、民用及融合领域的应用需求与日俱增，在设计、制造、系统综合与产业应用方面发展迅速，其系统架构日趋复杂，多学科专业与无人驾驶航空器系统学科结合更加紧密；在无人驾驶航空器系统设计、运用、适航和管理等方面，需要大量无人驾驶航空器系统工程综合性专业人才。为此，应加强无人驾驶航空器系统工程专业建设，加快培养无人机系统设计、运用和指挥人才，以及核心关键技术研究人员。有必要围绕无人驾驶航空器系统和复杂系统工程两方面，为人才培养、科学研究和实践提供教科书或参考书，系统地阐述系统工程理论与实践，以期将无人驾驶航空器系统工程打造为高精尖学科专业。

2018年，教育部设立了无人驾驶航空器系统工程专业，旨在以无人驾驶航空器行业需求为牵引，培养具有系统思维、创新意识与领军潜质的专门人才。北京航空航天大学有幸成为首批设立此专业的学校。

本丛书包括两大板块：系统工程理论基础与工程应用方法、无人驾驶航空器系统技术。第一板块由《系统工程原理与实践(第2版)》《需求工程基础》《面向无人驾驶航空器的SysML实践基础》《基于模型的系统工程有效方法》《人与系统集成工程》《系统工程中的实践创造与创新》构成，主要介绍系统工程相关概念、原理、方法、语言等；第二板块由《无人驾驶航空器气动控制一体化设计》《无人驾驶航空器系统分析与设计》《高动态无人机感知与控制》《事件驱动神经形态系统》构成，主要介绍基于系统思维与系统工程的方法，凸显无人驾驶航空器系统设计、开发、试验、运行和维护等方面发挥的作用和优势。

希望本丛书的出版能够帮助无人驾驶航空器系统工程专业学生夯实理论基础，增强系统思维及创新意识，增加系统工程与专业知识储备，为成为无人驾驶航空器及相关专业领域的优秀人才打下坚实的基础。

本丛书可作为无人驾驶航空器系统工程专业在读本科生与研究生的教材和参考书，也可为无人驾驶航空器系统研发人员、设计与应用领域相关专业的从业者提供有益的参考。

页　　数：242

开　　本：16开