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系统工程是分析解决复杂系统的论证、设计、生产和使用中的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样经费预算多、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的目的，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。本手册是美国国家航空航宇局（NASA）对多年系统工程实践经验的总结，主要有三个部分的内容：第一部分（第1～3章）是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开发和控制管理的系统工程引擎，第二部分（第4～5章）针对系统工程引擎中的每个流程详细介绍流程实施的过程和指南，第三部分（第6～7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。本手册内容翔实、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。NASA系统工程手册不仅可以作为工业工程领域产品开发和系统工程组织管理实践的有益借鉴，也可以作为从事产品研发与项目管理的科技人员和高等院校系统工程专业或相近专业研究生和高年级本科生的学习参考。

目    录
第1章  引言	1
1.1  本手册的目的	1
1.2  本手册的范围和深度	1
1.3  关于NASA	1
第2章  系统工程基础	4
2.1  通用技术流程与系统工程引擎	5
2.2  按照项目阶段概述系统工程引擎	6
2.3  使用系统工程引擎的示例	7
2.3.1  示例导言	9
2.3.2  详细示例	9
2.4  产品验证和产品确认的区别	16
2.5  系统工程的费用	16
第3章  NASA工程/项目寿命周期	19
3.1  工程规划论证	20
3.2  工程实施执行	21
3.3  项目A前阶段：概念探索	22
3.4  项目阶段A：概念研究和技术开发	23
3.5  项目阶段B：初步设计和技术完善	24
3.6  项目阶段C：详细设计和制造	25
3.7  项目阶段D：系统组装、集成、试验和投产	27
3.8  项目阶段E：运行使用与维护	28
3.9  项目阶段F：退役处置	28
3.10  经费：预算周期	29
第4章  系统设计	31
4.1  明确利益相关者的期望	32
4.1.1  流程描述	32
4.1.2  明确利益相关者期望流程指南	35
4.2  技术需求定义	39
4.2.1  流程描述	39
4.2.2  技术需求定义指南	41
4.3  逻辑分解	48
4.3.1  流程描述	48
4.3.2  逻辑分解指南	51
4.4  设计方案定义	54
4.4.1  流程描述	54
4.4.2  设计方案定义指南	61
第5章  产品实现	69
5.1  产品实施执行	69
5.1.1  流程描述	70
5.1.2  产品实施执行指南	73
5.2  产品集成	74
5.2.1  流程描述	75
5.2.2  产品集成指南	77
5.3  产品验证	80
5.3.1  流程描述	80
5.3.2  产品验证指南	86
5.4  产品确认	94
5.4.1  流程描述	95
5.4.2  产品确认指南	101
5.5  产品交付	102
5.5.1  流程描述	102
5.5.2  产品交付指南	106
第6章  技术管理	108
6.1  技术规划	108
6.1.1  流程描述	109
6.1.2  技术规划指南	120
6.2  需求管理	129
6.2.1  流程描述	129
6.2.2  需求管理指南	133
6.3  接口管理	134
6.3.1  流程描述	134
6.3.2  接口管理指南	135
6.4  技术风险管理	136
6.4.1  流程描述	137
6.4.2  技术风险管理指南	139
6.5  技术状态管理	149
6.5.1  流程描述	149
6.5.2  技术状态管理指南	155
6.6  技术数据管理	156
6.6.1  流程描述	157
6.6.2  技术数据管理指南	163
6.7  技术评估	164
6.7.1  流程描述	164
6.7.2  技术评估指南	166
6.8  决策分析	193
6.8.1  流程描述	194
6.8.2  决策分析指南	199
第7章  相关专题	212
7.1  与合同相关的工程技术	212
7.1.1  引言、目的和范围	212
7.1.2  采办策略	212
7.1.3  签订合同前的工作	216
7.1.4  履行合同期间	222
7.1.5  合同完成	224
7.2  一体化设计平台	227
7.2.1  引言	227
7.2.2  CACE概述及其重要性	228
7.2.3  CACE目标和益处	228
7.2.4  CACE人员组织	229
7.2.5  CACE流程	229
7.2.6  CACE工程的工具和技巧	231
7.2.7  CACE设施、信息架构和人员组织	231
7.2.8  CACE产品	232
7.2.9  CACE最佳实践	233
7.3  选择工程设计工具	234
7.3.1  工程和项目考虑的事项	234
7.3.2  政策和流程	235
7.3.3  协同	235
7.3.4  设计标准	235
7.3.5  现有的信息体系结构	236
7.3.6  工具接口	236
7.3.7  互操作性和数据格式	236
7.3.8  向后兼容性	236
7.3.9  平台	237
7.3.10  工具技术状态控制	237
7.3.11  保密性/访问控制	237
7.3.12  培训	237
7.3.13  许可证	237
7.3.14  供应商和用户保障的稳定性	238
7.4  人因工程	238
7.4.1  基础人因模型	239
7.4.2  人因分析和评估技术	240
7.5  环境、核安全、行星保护和资产保护政策约束	245
7.5.1  国家环境政策法令和行政法令	245
7.5.2  关于放射性物质的环境影响	247
7.5.3  行星保护	248
7.5.4  空间资产设施保护	249
7.6  公制度量单位的使用	250
附录A  缩略词	253
附录B  专用词汇表	258
附录C  如何撰写一个好的需求	271
附录D  需求验证矩阵	274
附录E  创建确认计划（包括需求确认矩阵）	275
附录F  功能、时序和状态分析	276
附录G  技术评估/技术引入	283
附录H  集成计划概要	290
附录I   验证和确认范例概要	292
附录J  系统工程管理计划内容概要	294
附录K  计划	299
附录L  接口需求文档概要	301
附录M  技术状态管理（CM）计划概要	303
附录N  技术同行评审/检查	304
附录O  权衡示例	308
附录P  任务书（SOW）评审清单	309
附录Q  项目防护规划概要	312
分章节参考文献	314
按作者参考文献	319

序
我国航天事业经过50多年的发展，取得了举世瞩目的成就。在钱学森等老一辈科学家的带领下，我国航天系统工程伴随着中国航天事业的发展而逐步成长、成熟。航天系统工程是运用系统工程的理论和方法对航天工程从需求论证到设计研制、生产制造，以及运行维护等全寿命过程所进行的技术和管理活动的统称，主要关注并解决复杂工程系统总体权衡与优化问题，在“两弹一星”、“载人航天”、“北斗”等大型复杂工程的建设实践中得到充分运用，对保障我国航天工程的顺利实施、增强我国综合实力、带动科技进步、促进经济发展发挥了重大作用。
我国正处于由航天大国向航天强国迈进的关键时期，航天工程的使命任务更加多样化，系统功能越来越复杂，需要进一步探索航天系统工程规律，提升现代宇航能力，积极推动航天事业科学发展。中国卫星导航系统管理办公室一直致力于促进航天系统工程理论和方法在北斗卫星导航系统建设和应用实践中的运用。2012年底北斗卫星导航系统将完成区域系统建设，提供覆盖亚太地区的导航服务，2020年将建成全球卫星导航系统。面对前所未有的系统规模、高可靠高质量的应用服务要求、日趋激烈的国际竞争，迫切需要进一步研究航天系统工程理论和方法，有力保障北斗卫星导航系统建设和应用的顺利实施。
在中国卫星导航系统管理办公室的支持下，由国防科技大学系统工程系组织开展了《NASA系统工程手册》的翻译、出版工作。该书是NASA对航天系统工程管理方法、技术和经验的最新概括和总结，反映了NASA在航天系统工程领域积累的成功经验。书中介绍的航天系统工程技术和管理方法，对我国航天工程组织实施具有积极的借鉴意义。

                                      中国科学院院士  孙家栋

译  者  序
自20世纪后半叶，在钱学森先生创导下，系统工程如雨后春笋蓬勃发展，在我国的社会发展和经济建设中得到广泛应用并发挥了积极作用。而随着系统工程理论和方法的日渐丰富，以及系统工程技术在社会、经济和军事领域应用的不断深入，对于如何利用系统工程有效解决复杂系统问题，还存在不少认识误区和实践偏差。甚至某些时候复杂的系统工程成为了某些部门回避困难的借口。实际上，在系统的设计研发过程中，系统工程不仅仅是对于系统预测、评价和优化等技术的应用，更多情况下是从宏观上和整体上分析系统，在系统集成设计框架下采用专门技术解决具体问题，寻求系统整体最优的理念和过程。系统工程的实践过程是长期和复杂的，其核心作用在于将所涉及的人员、技术和资源有机地结合在一起，以最有效的方式达到系统目标，而这一点恰恰就是系统工程实践中的困难所在。
美国国家航空航宇局（NASA）曾经组织过多个大型复杂航天系统项目，有着丰富的经验积累和理论沉淀；“阿波罗”载人登月工程和天地往返运输系统（“航天飞机”）就是系统工程应用的成功典范。《NASA系统工程手册》是对系统工程应用实践经验的总结，该手册结合系统全寿命周期，对系统寿命周期各个阶段对应的系统工程流程，以及各个系统工程流程中的系统工程管理技术进行了详细说明。可以说，这本手册对于系统前期论证和产品设计开发过程中系统工程方法运用和实践具有极高的借鉴和参考价值。
复杂的航天系统各项工程都有各自具体的问题，解决问题的手段和途径也不尽相同，但利用系统工程方法解决系统问题的思路是相通的。《NASA系统工程手册》一公布，就引起了“北斗”卫星导航专项管理办公室的极大关注。在“北斗”卫星导航专项管理办公室的鼓励和支持下，我们组织力量对《NASA系统工程手册》进行了翻译，希望这项工作能够对像“北斗”卫星导航工程这样的复杂系统工程项目中的产品设计和项目管理起到辅助作用。由于手册中涉及的学科专业知识广泛、工程历史背景繁杂，翻译中难免有不准确和不精致之处，敬请读者批评指正。
在本手册的翻译过程中，得到了许多同行和专家的指导和帮助，在此表示感谢！感谢“北斗”卫星导航专项管理办公室的领导对本手册的翻译给予的支持和协作；感谢电子工业出版社工业技术出版分社的徐静分社长和陈韦凯编辑为本手册的顺利翻译出版在版权联系和文稿编辑方面付出的努力和给予的指导；感谢王维平教授、郭波教授对于本手册翻译的理解和鼓励，以及总体上的把关和具体事务上的支持。


译者   
2012年5月


前    言
自从1995年编写NASA/SP-6105之后，在美国和国际标准的框架下，作为一门学科，美国国家航空航宇局（NASA）的系统工程已经有了迅猛的发展。其主要进步包括实现了国际标准组织的ISO9000标准，采用了卡内基梅隆大学软件工程研究所的一体化能力成熟度模型（CMMI）来提升产品的开发和发布，以及减少任务失败的影响。在系统工程方面的经验教训已经写入NASA一体化行动小组（NIAT）报告、哥伦比亚号事故调查委员会报告，以及随后的迪亚兹报告。由此产生了NASA总工程师办公室（OCE）提高NASA系统工程基础和能力的倡议，以获得更有效的NASA工程系统，生产更高质量的产品，以实现使命任务的成功。此外，NASA的系统工程政策和要求已经建立，这本更新后的手册是OCE发起的全NASA范围的系统工程倡议的一部分。
1995年SP-6105的出版是为了将系统工程的基本概念和技术带给NASA的技术人员，以此使他们认识NASA系统和NASA环境的性质。SP-6105的修订本保留了这个最初的理念，并更新了NASA系统工程知识结构，提供了对了解当前NASA最佳实践的指导，并根据新的NASA系统工程政策修订了手册。
本手册的更新体现在两个方面：自顶向下兼容NASA的高层政策和自底向上汇集NASA在本领域从业者的智慧。这种方法建立了科技情报与NASA系统工程过程之间的桥梁，便于在NASA内部更好地开展系统工程实践。本手册试图说明良好实践及方案的原则，而不是强调完成某个使命任务的特定方法。本手册集成的是NASA系统工程实践独特的顶层实现方法。本手册的更新过程中采用的材料有多种来源，包括NASA工程上的要求、外场系统工程手册和流程，以及非NASA的系统工程教材和指导书。
本手册包括6个核心章节：（1）系统工程基础讨论；（2）NASA工程/项目寿命周期；（3）从概念到设计的系统工程流程；（4）从设计到最终产品的系统工程流程；（5）系统工程流程的交互关联技术管理；（6）与系统工程相关的特别专题。用于充实这些核心章节的附录提供各章主题的要点、案例及其他附加信息。本手册还使用注记和图形用于核心章节中的概念定义、理论深化、具体说明和概念拓展，而不会使读者的兴趣偏离各章节中的主要内容。
本手册为良好的系统工程实践提供自顶向下的指导，而不是以任何方式提出指令。
NASA/SP-2007-6105修订版就此取代1995年6月颁布的SP-6105。

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