系统工程手册

系统工程手册 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

☆☆☆☆☆
出版者:机械工业出版社
作者:INCOSE
出品人:
页数:968
译者:张新国
出版时间:2017-4
价格:380
装帧:精装
isbn号码:9787111561743
丛书系列:
图书标签:
  • 系统工程
  • Expertise
  • 软件开发
  • 管理
  • 科研
  • 智能制造
  • 系统工程
  • 工程管理
  • 复杂系统
  • 系统分析
  • 系统设计
  • 项目管理
  • 方法论
  • 技术手册
  • 工业工程
  • 管理科学
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具体描述

系统工程国际委员会(INCOSE)《系统工程手册》为系统工程师所从事的关键流程活动提供说明。本手册的目标读者是新的系统工程师、需要从事系统工程的另一学科的工程师或需要便于参考的有经验的系统工程师。本手册的内容包括描述每个系统工程流程活动在可承受性和性能设计的背景中的必需性。

航天动力学基础:轨道设计与星间导航 本书内容简介 《航天动力学基础:轨道设计与星间导航》是一部全面而深入的教材与参考手册,旨在为航空航天工程、应用数学以及相关领域的科研人员、工程师和高年级学生提供坚实的理论基础和实用的工程方法。本书聚焦于航天器在复杂引力场中的运动规律、精确的轨道确定技术,以及实现深空探测和卫星星座间高效通信与协同操作的关键技术——星间导航。 本书结构严谨,内容涵盖了从基础的牛顿力学到高级的摄动理论,再到现代导航技术的前沿进展。全书共分为八个主要部分,系统地构建了航天动力学知识体系。 --- 第一部分:经典轨道力学与引力场理论 本部分奠定了整个动力学分析的数学基础。首先,详细阐述了牛顿万有引力定律在航天领域的应用,包括对二体问题(Keplerian Motion)的精确解析解的推导与应用,这是所有轨道计算的基石。随后,引入了高斯平带法、拉格朗日变分法等经典摄动理论,用于处理行星际空间中非二体力的影响,如太阳光压、大气阻力(针对近地轨道)和地球非球形引力场(如$J_2, J_3$项的影响)。特别地,书中用大量的篇幅讨论了地球椭球体模型(如WGS-84)下,对低地球轨道(LEO)和地球同步轨道(GEO)航天器轨道长期稳定性进行初步预测的方法。 第二部分:轨道表示与坐标转换 轨道动力学的精确计算依赖于精确的参考系定义。本部分系统地介绍了航天工程中常用的各类坐标系及其相互转换的数学机制。这包括地心惯性系(ECI)、地心固连系(ECEF)、地心瞬时速度惯性系(LVLH)等。书中详尽推导了从开普勒要素到地心笛卡尔坐标的转换矩阵,并着重讲解了现代导航中广泛应用的四元数(Quaternion)在描述航天器姿态和轨道转换中的优势,相比于欧拉角,四元数在避免万向锁问题上的重要性得到了充分论述。 第三部分:轨道机动与转移设计 轨道机动是航天任务实施的核心环节。本部分深入探讨了各种典型的轨道转移策略。详细分析了霍曼转移轨道(Hohmann Transfer)的能效,并扩展到更复杂的双椭圆转移、重力助推(Gravity Assist/Swing-by)技术,特别是对多体动力学(如太阳系行星间的转移)的初步建模方法进行了探讨。书中提供了优化转移轨道的数值方法,如求解两点边值问题(Two-Point Boundary Value Problem, TPBVP)的Shooting方法和直接配点法(Direct Collocation),这些方法对于高精度深空探测任务的轨迹优化至关重要。 第四部分:轨道确定与状态估计 准确地知道航天器“在哪里”是所有后续操作的前提。本部分聚焦于轨道确定的理论与工程实践。首先,介绍了基本的观测模型,包括地基雷达测距/测速、星敏感器、GPS/GNSS接收机观测量的处理。重点讲解了卡尔曼滤波(Kalman Filtering, KF)在实时轨道确定中的应用。书中详细区分了线性卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波(EKF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)在处理轨道运动非线性动力学模型时的适用性、收敛特性及计算复杂度,并提供了实际案例的误差分析。 第五部分:相对运动与编队飞行动力学 随着卫星星座和在轨服务(OOS)概念的兴起,航天器间的相对运动分析变得至关重要。本部分引入了卫星编队飞行(Formation Flying)的动力学模型。引入了基于地心惯性系的相对运动方程,并详细分析了相对位置误差的稳定性和可控性。特别关注了虚拟轨道(Virtual Orbit)和虚拟体(Virtual Body)的概念,以及如何设计控制律以维持或改变相对几何构型,确保编队成员间保持预设的间隔和姿态。 第六部分:星间导航(Inter-Satellite Navigation)原理 星间导航是实现自主协同任务的关键技术,其核心在于精确估计多个航天器之间的相对位置和速度。本部分从系统工程的角度,设计了星间导航的测量链。内容包括:激光测距与测速(LIDAR/Doppler)系统的误差源分析;基于相对观测数据的联合状态估计,即分布式卡尔曼滤波(Decentralized KF)和集中式滤波器的性能对比。书中还探讨了相对导航中时间同步和系统偏差(Bias)的建模与解耦技术,这是实现高精度相对定位的基础。 第七部分:长期轨道预报与空间态势感知 航天器的长期安全运行依赖于对轨道演化的精确预报,特别是在高风险的近地轨道环境中。本部分深入分析了周期性摄动(如地球重力场)和非周期性摄动(如太阳活动周期变化导致的日照变密度)对轨道的影响。重点介绍了用于长期预报的数值积分器(如Runge-Kutta族的高阶方法)的选择和步长控制策略。同时,结合了空间碎片监测数据,讨论了如何将碰撞风险评估(Conjunction Assessment)纳入到轨道预报模型中,以实现空间态势的实时感知和风险规避。 第八部分:先进控制方法在轨道维持中的应用 轨道控制的目标是使航天器保持在预期的轨道上。本部分超越了简单的脉冲推力模型,转而探讨了先进的轨道维持(Station-Keeping)控制策略。详细介绍了基于模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)的轨道保持算法,该方法能够预先考虑约束条件(如推力大小、燃料消耗限制)来优化未来一段时间内的控制序列。此外,还讨论了如何利用微推力推进器(如霍尔电推力器)进行连续、低推力的轨道维持,分析了电推进系统对长期轨道精度的影响和优化。 --- 本书特色: 本书的特色在于将理论分析与工程实践紧密结合。每一章的理论推导后都附有详细的算例和仿真提示,许多关键算法(如EKF、MPC)都提供了伪代码实现思路。它不仅是学习轨道力学基础的优秀教材,更是工程实践者在设计复杂航天任务时不可或缺的工具书。本书内容深度适中,既保证了对核心原理的严格论证,又注重实用性与前沿性,尤其适合于致力于深空探测、卫星星座构建及在轨服务的专业人士阅读。

作者简介

国际系统工程协会(International Council on Systems Engineering,INCOSE)是一个致力于开发系统工程学科和流程集并提高系统工程师专业技能和使命的全球性非营利会员组织。其宗旨在于推进系统工程在学术界、工业界的技术水平和实践能力,通过促进跨学科、可扩展的方法不断为工程领域提供恰当的系统解决方案,以满足产业和产品向更具复杂度发展的需求,并且积极推动和协调全球范围内应用的系统工程的标准。从1990年成立至今,洛克希德•马丁、波音、诺斯洛普•格鲁门等航空航天/防务(A&D)巨头公司始终是国际系统工程协会的学术、技术和业务发展的强力推手。时至今日,国际系统工程协会已吸纳众多包括国际知名的航空航天和防务领域的公司咨询委员会(CAB)会员以及来自于科学研究、工程技术、企业管理等方面的个人会员,共同致力于为人类及其生存的星球谋求福祉的跨越全球的系统工程佳实践的共享、促进和发展。

目录信息

目录
1 系统工程手册的范围3
1.1 目的3
1.2 适用性3
1.3 内容5
1.4 格式7
1.5 常用术语的定义11
2 系统工程概览13
2.1 引言13
2.2 系统的定义和概念13
2.3 一个系统内部的层级结构19
2.4 系统之系统的定义21
2.5 使能系统29
2.6 系统工程的定义31
2.7 系统工程的起源和演变35
2.8 系统工程的使用和价值39
2.9 系统科学与系统思考49
2.10 系统工程的领导力63
2.11 系统工程职业发展67
3 一般生命周期阶段73
3.1 引言73
3.2 生命周期特性75
3.3 生命周期阶段81
3.4 生命周期方法95
3.5 什么最适合你的组织、项目或团队?109
3.6 案例研究简介115
4 技术流程141
4.1 业务或任务分析流程147
4.2 利益攸关者需要和需求定义流程155
4.3 系统需求定义流程173
4.4 架构定义流程195
4.5 设计定义流程217
4.6 系统分析流程227
4.7 实施流程237
4.8 综合流程245
4.9 验证流程257
4.10 转移流程271
4.11 确认流程277
4.12 运行流程293
4.13 维护流程299
4.14 处置流程315
5 技术管理流程323
5.1 项目规划流程323
5.2 项目评估和控制流程339
5.3 决策管理流程345
5.4 风险管理流程359
5.5 构型配置管理流程389
5.6 信息管理流程409
5.7 测度流程419
5.8 质量保证流程435
6 协议流程445
6.1 采办流程449
6.2 供应流程457
7 组织的项目使能流程465
7.1 生命周期模型管理流程467
7.2 基础设施管理流程481
7.3 项目群管理流程487
7.4 人力资源管理流程495
7.5 质量管理流程503
7.6 知识管理流程513
8 系统工程的剪裁流程和应用525
8.1 剪裁流程527
8.2 特定产品行业或领域应用的剪裁533
8.3 用于产品线管理的系统工程应用551
8.4 用于服务的系统工程应用557
8.5 用于复杂组织体的系统工程应用571
8.6 极小型和微型组织体的系统工程的应用581
9 跨领域/学科系统工程方法585
9.1 建模和仿真585
9.2 基于模型的系统工程615
9.3 基于功能的系统工程方法619
9.4 面向对象的系统工程方法629
9.5 原型构建641
9.6 接口管理641
9.7 综合的产品和流程开发649
9.8 精益系统工程663
9.9 敏捷系统工程677
10 专业工程活动687
10.1 可承受性/成本效能/生命周期成本分析687
10.2 电磁兼容性711
10.3 环境工程/影响分析715
10.4 互操作性分析719
10.5 后勤工程719
10.6 制造及可生产性分析731
10.7 质量特性工程731
10.8 可靠性、可用性和可维护性733
10.9 可恢复性工程745
10.10 系统安全性工程753
10.11 系统安保性工程763
10.12 培训需要分析773
10.13 可用性分析/人与系统综合773
10.14 价值工程789
附录A:参考文献800
附录B:首字母缩写词825
附录C:术语和定义839
附录D:系统工程流程的N2图857
附录E:输入/输出描述861
附录F:致谢913
附录G:意见表917
索引919
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

评分☆☆☆☆☆

我必须说,这本书的叙事方式简直是一股清流。不像市面上许多技术书籍那样,上来就是一堆晦涩难懂的公式和概念,这本书更像是在与一位经验丰富的导师对话。作者以一种非常平缓且引人入胜的语调,引导读者一步步走进系统工程的世界。我尤其喜欢书中对“系统生命周期”的阐释,它清晰地勾勒出了一个系统从诞生到消亡的完整轨迹,并且在每个阶段都提供了切实可行的行动指南。这让我不再对项目开发过程中那些看似零散的环节感到迷茫,而是能将它们有机地串联起来,形成一个连续的、有逻辑的工作流程。举个例子,书中在讲到“集成与测试”时,并不是简单地罗列各种测试方法,而是深入分析了不同测试阶段的目的、关键点,以及如何有效地进行验证和确认。这对于我这种需要在复杂环境中确保系统稳定可靠的人来说,简直是及时雨。我一直觉得,很多项目之所以失败,不是因为技术不够先进,而是因为在集成和测试环节出现了严重的疏漏。这本书通过大量的实例,生动地展示了如何避免这些潜在的风险,如何构建一个健壮且可维护的系统。而且,作者并没有回避系统工程中的挑战和难点,相反,他坦诚地探讨了“变更管理”、“风险评估”等棘手问题,并提供了富有洞察力的解决方案。这种真实性和实用性,让我深感这本书的价值。它不是一本“纸上谈兵”的书,而是真正能够指导我们解决实际问题的工具。读完这本书,我感觉自己就像获得了一张详细的地图,能够清晰地规划出项目前进的每一步,并且预见到可能遇到的障碍。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值在于它提供了一个全新的视角来理解“复杂性”。我以前总是觉得,复杂性是难以逾越的障碍,然而读完这本书,我才意识到,复杂性并非全然是负面的,它也可以是系统强大和灵活的来源。书中深入探讨了如何“管理”和“利用”复杂性,而不是仅仅去“避免”它。我尤其欣赏书中关于“适应性”和“鲁棒性”的章节。它教我如何设计出能够在不断变化的环境中保持稳定运行,并且能够从意外情况中快速恢复的系统。这对于我目前正在进行的一些高风险项目来说,简直是及时雨。书中还提到了很多关于“涌现行为”的例子,让我对复杂系统的自组织能力有了更深的认识。我感觉,这本书就像一位哲学家,在引导我思考事物的本质,如何在看似混乱的表象下,发现隐藏的秩序和规律,并利用这些规律来创造更有价值的系统。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节设置非常合理,循序渐进,让人在阅读过程中不会感到 overwhelmed。我最喜欢的是其中关于“决策支持”的部分。在复杂的系统工程项目中,总会面临各种各样的决策,而这些决策往往会直接影响项目的成败。书中提供了一套系统性的方法,来帮助我们进行决策分析,包括如何识别关键的决策点,如何评估不同的选项,以及如何权衡各种因素。这对于我这种需要在不确定性中做选择的人来说,简直是如获至宝。它教会我如何去理性地分析问题,而不是凭着直觉或者经验去拍脑袋做决定。而且,书中还提到了很多关于“模型构建”的技巧,包括如何利用数学模型、仿真模型等工具来辅助决策。这让我看到了系统工程在科学决策方面的强大潜力。我感觉,这本书就像一位经验丰富的战略家,在教你如何运用智慧和工具,在错综复杂的局势中找到最优的行动路线。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最大的感受是它的“实操性”。它不是那种让你看了之后,觉得“啊,我懂了”但却不知道如何落地的书。相反,它非常贴近实际工作中的各种场景。我尤其喜欢书中关于“需求演进”的章节。在实际项目中,需求往往不是一成不变的,它会随着时间的推移、市场的变化而发生调整。如何在这种动态的环境中,有效地管理和响应需求的变化,书中给出了非常清晰的步骤和方法。它不仅仅是告诉你要记录变化,更重要的是如何去评估这些变化对现有系统的影响,如何去沟通和协调,从而最小化负面效应。这一点对我来说意义重大,因为我经常需要面对这类挑战。此外,书中在讲解“系统优化”时,也提供了非常多的量化分析工具和方法。它不是让你凭感觉去调整,而是基于数据和模型,告诉你如何去识别瓶颈,如何去找到提升效率的最佳途径。这对于追求精益求精的我来说,简直是福音。我感觉,这本书就像一个经验丰富的项目经理,在手把手地教你如何把一个项目从概念变成现实,并且在过程中不断打磨和完善。读完这本书,我不仅对系统工程有了更深的理解,更重要的是,我获得了一套切实可行的工具箱,能够直接运用到我的工作中。

评分☆☆☆☆☆

这本书绝对是为那些对“系统”这个概念感到困惑,或者希望将复杂问题拆解得更清晰的朋友们量身定做的。我一直觉得,很多时候我们所谓的“困难”并非问题本身难以解决,而是我们看待和处理问题的方式不够系统化。当我们能从一个宏观的视角去审视,然后层层剥离,找到关键的节点和相互关联的要素时,那些曾经令人望而却步的难题,就会变得井然有序。我尤其欣赏书中对于“需求分析”部分的处理,它不像许多技术文档那样枯燥乏味,而是通过大量的案例和通俗易懂的语言,将如何准确捕捉、理解和定义一个系统需求的过程娓娓道来。读完这部分,我才真正明白,原来一个项目能否成功,很大程度上取决于我们一开始有没有把“要什么”搞清楚。书中提到的“权衡取舍”原则,更是让我醍醐灌顶。在实际操作中,我们总会面临资源、时间、技术等方面的限制,不可能事事完美。如何在这个约束条件下,找到最优的解决方案,书中给出了非常有条理的指导。它不是简单地告诉你“要这样做”,而是引导你去思考“为什么这么做”,以及这么做会带来哪些潜在的影响。这种启发式的教学方式,让我受益匪浅。而且,它对不同类型的系统,无论是软件系统、硬件系统,还是组织管理系统,都展现出了普适性的方法论。这大大拓展了我对系统工程的理解边界,让我意识到,原来很多跨领域的知识,都可以用系统工程的思维来整合和优化。这本书就像一本武功秘籍,它没有直接告诉你如何打败敌人,而是传授你一套完整的武学体系,让你能够根据不同的对手和场景,灵活运用所学的招式。我已经迫不及待地想将书中的方法论应用到我目前正在负责的项目中了,相信这次一定会事半功倍。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常独特,它既有严谨的技术深度,又不失活泼有趣的表达方式。我尤其欣赏书中对“质量保障”的全面阐述。它不仅仅是停留在测试层面,而是将质量的理念贯穿于系统设计、开发、部署和运维的整个生命周期。书中提到的“预防为主,检测为辅”的理念,让我深受启发。它强调了在早期阶段就建立完善的质量控制机制,从而从根本上减少后期出现问题的可能性。而且,书中还提供了很多关于“度量”的实用方法,例如如何定义和收集关键的质量指标,以及如何利用这些指标来评估系统的性能和可靠性。这对于我这种需要向管理层汇报项目进展和质量状况的人来说,非常有价值。我感觉,这本书就像一位追求极致的工匠,在向你展示如何打造一件精益求精的艺术品。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为,要掌握一项技能,最重要的是要理解它的“底层逻辑”。这本书恰恰在这方面做得非常出色。它没有过于强调某个具体的技术或工具,而是深入地剖析了系统工程背后的通用原理和思维模式。我尤其喜欢书中关于“解耦”和“模块化”的论述。它让我明白了,为什么将一个庞大的系统分解成更小、更独立的模块,能够带来如此多的好处,例如提高可维护性、可重用性,以及便于并行开发。书中通过大量的比喻和类比,将这些抽象的概念变得生动有趣,让我能够深刻地理解其背后的价值。此外,书中对于“系统边界”的探讨也让我茅塞顿开。明确一个系统的边界,才能更好地界定它的功能、责任以及与其他系统的交互方式。这对于避免项目范围蔓延,确保项目能够按时、按质完成,具有至关重要的意义。我感觉,这本书就像一位严谨的建筑师,在教你如何打好地基,如何规划蓝图,如何搭建框架,让你能够从根本上理解一个强大而稳定的系统是如何构建起来的。

评分☆☆☆☆☆

坦白讲,我本来以为这本书会是一本厚重的理论书籍,充斥着各种抽象的概念和复杂的模型。然而,事实却完全出乎我的意料。这本书以一种极其亲民的方式,将系统工程这个庞大的领域展现在我面前。我最欣赏的是书中对于“系统思维”的强调,它不是让你死记硬背一套流程,而是引导你培养一种看待和分析问题的全新视角。书中通过很多生动的生活化案例,将抽象的系统工程原理具象化,让我能够轻松理解那些原本可能难以捉摸的概念。例如,在解释“反馈回路”时,作者并没有直接抛出数学公式,而是通过描述一个简单的恒温器的工作原理,就将这个核心概念讲得明明白白。这种寓教于乐的方式,极大地提升了我的学习兴趣和理解效率。另外,书中对于“接口定义”的讲解也让我印象深刻。它不仅仅是关于技术层面的接口,更是关于系统之间、人与系统之间的沟通和协作。理解如何清晰、准确地定义这些接口,对于保证整个系统的顺畅运行至关重要,这本书在这方面提供了非常宝贵的指导。我感觉,这本书不仅仅是一本技术手册,更是一本关于如何构建高效、和谐系统的哲学著作。它教会我如何去思考,如何去规划,如何去执行,最终如何去实现一个真正意义上的“系统”。这本书就像一位睿智的长者,用最朴实的语言,点拨了我许多困惑已久的难题。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得,技术书籍如果只讲技术,那就太枯燥了。这本书的魅力在于它将技术与管理、与人的因素巧妙地融合在一起。我非常喜欢书中关于“团队协作”和“沟通机制”的探讨。在大型系统工程项目中,有效的团队协作和顺畅的沟通是项目成功的关键。书中提供了一些非常实用的方法和建议,例如如何建立清晰的沟通渠道,如何进行有效的会议管理,以及如何处理团队内部的冲突。这对于我这种需要协调多个部门、多个团队来共同完成项目的人来说,非常有帮助。它让我明白了,技术再先进,如果团队之间无法有效合作,项目也很难成功。而且,书中还提到了“组织架构”的优化,如何通过合理的组织设计来提升整个系统的运行效率。我感觉,这本书就像一位出色的管理者,在教你如何构建一个高效、和谐的团队,并将其力量最大化。

评分☆☆☆☆☆

这本书的独特之处在于它对“用户体验”的关注。在很多系统工程的讨论中,技术实现往往是重点,而用户的使用感受却常常被忽略。然而,这本书却将用户置于系统设计的核心位置,强调了理解用户需求、设计符合用户习惯的交互方式的重要性。我非常欣赏书中关于“用户画像”和“场景分析”的部分。它不是简单地让你去猜测用户想要什么,而是教你如何通过深入的调研和分析,真正理解用户的行为模式、痛点和期望。这对于我来说,极大地拓宽了我的设计思路。以前我可能更关注系统的功能是否完整,现在我则会更多地思考,用户在使用这个系统时,是否感到便捷、高效和愉悦。书中也提到了很多关于“可用性测试”的方法,这些方法都非常具体,易于实施,能够帮助我们在系统上线前就发现和解决潜在的用户体验问题。我感觉,这本书不仅仅是一本关于如何构建系统的技术手册,更是一本关于如何构建“人性化”系统的指南。它让我意识到,一个成功的系统,最终一定是能够被用户所接受和喜爱的。

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