基于模型的系統(tǒng)工程 運(yùn)載火箭MBSE研制范式與工程實(shí)踐 張文豐 劉雄 趙志杰 系統(tǒng)建模
定 價(jià)：79 元
- 作者：張文豐 劉雄 趙志杰
- 出版時(shí)間：2025/10/1
- ISBN：9787111752066
- 出 版 社：機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：
- 頁(yè)碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開(kāi)本：16開(kāi)
本書(shū)介紹了系統(tǒng)工程、敏捷工程以及基于模型的系統(tǒng)工程的演變和關(guān)聯(lián)，闡述了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的全生命周期過(guò)程中，需求工程、功能設(shè)計(jì)、邏輯架構(gòu)設(shè)計(jì)、物理架構(gòu)設(shè)計(jì)以及基于模型的協(xié)同設(shè)計(jì)，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)師提供了基于模型的系統(tǒng)工程概念、方法和落地實(shí)踐參考。本書(shū)通過(guò)建模實(shí)踐展示了如何運(yùn)用基于模型的系統(tǒng)工程理論和方法提升系統(tǒng)工程的效能，即需求開(kāi)發(fā)精準(zhǔn)完備、功能設(shè)計(jì)優(yōu)化合理、邏輯架構(gòu)重用解耦、物理架構(gòu)設(shè)計(jì)性價(jià)比高，以及協(xié)同設(shè)計(jì)快速高效。同時(shí)也展示了基于模型的協(xié)同設(shè)計(jì)可以減少迭代，促進(jìn)流程優(yōu)化完善，從而提質(zhì)增效。本書(shū)主要內(nèi)容如下:1）區(qū)別界定出傳統(tǒng)的系統(tǒng)工程、敏捷工程和基于模型的系統(tǒng)工程的特色和技術(shù)。2）講述了需求工程的內(nèi)涵，需求分析、需求定義和需求管理的工作流程。3）提供了功能設(shè)計(jì)原則、基于模型的功能設(shè)計(jì)方法以及功能定義。4）闡述了基于模型的邏輯架構(gòu)和物理架構(gòu)的設(shè)計(jì)原則、方法和實(shí)踐技巧。5）研究了基于模型的設(shè)計(jì)與仿真、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)的協(xié)同方法、設(shè)計(jì)與驗(yàn)證的協(xié)同方法。6）介紹了基于模型的系統(tǒng)工程環(huán)境。本書(shū)可作為系統(tǒng)工程師、系統(tǒng)設(shè)計(jì)師、信息化管理人員和數(shù)字化轉(zhuǎn)型領(lǐng)導(dǎo)者了解基于模型的系統(tǒng)工程的資料，也可作為系統(tǒng)工程研究者的參考書(shū)。
本書(shū)遵循教指委相關(guān)指導(dǎo)文件和高等院校學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律編寫(xiě)而成。踐行四新理念，融入思政元素，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合。
前言1978年9月27日，錢(qián)學(xué)森、許國(guó)志和王壽云聯(lián)名在《文匯報(bào)》發(fā)表了一篇題為《組織管理的技術(shù)——系統(tǒng)工程》的文章，這篇文章開(kāi)創(chuàng)了中國(guó)系統(tǒng)工程的研究熱潮。錢(qián)學(xué)森等構(gòu)建了一套完整的復(fù)雜產(chǎn)品研制框架和思路，組建了總體工程研究所、分系統(tǒng)工程研究所和單機(jī)工程研究所的組織機(jī)構(gòu)，開(kāi)展了以“兩彈一星”為實(shí)例的最佳實(shí)踐，形成了中國(guó)完備的系統(tǒng)工程研制體系。其研制手段采用了基于文檔的系統(tǒng)工程，串接了總體、分系統(tǒng)、單機(jī)各個(gè)設(shè)計(jì)鏈路，覆蓋了方案論證、方案設(shè)計(jì)、工程研制、部署交付等各個(gè)階段，其局部的技術(shù)手段和技術(shù)點(diǎn)隨著計(jì)算機(jī)、信息化和工業(yè)軟件的不斷發(fā)展，不斷被吸納更新進(jìn)復(fù)雜產(chǎn)品研制活動(dòng)里，形成了一系列局部意義上的系統(tǒng)工程創(chuàng)新實(shí)踐。歷經(jīng)幾代人的工程實(shí)踐，系統(tǒng)工程學(xué)科取得了迅猛發(fā)展，其里程碑事件如下：1）傳統(tǒng)的串接復(fù)雜產(chǎn)品研制從研制總要求、方案論證報(bào)告、方案設(shè)計(jì)報(bào)告、任務(wù)書(shū)、各類技術(shù)要求、測(cè)試大綱、測(cè)試要求、測(cè)試細(xì)則、發(fā)射流程，到終點(diǎn)的發(fā)射總結(jié)報(bào)告,從早期的手寫(xiě)階段到電子化階段，形成了Word、Excel、Visio等各類電子文檔。2)傳統(tǒng)的基于手畫(huà)的理論圖、復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)二維圖，歷經(jīng)二維電子文檔、AutoCAD等，到三維全要素的CAD模型，完成了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的全三維模型的升級(jí)。3)傳統(tǒng)的基于手算的各類公式和分析，完全被計(jì)算機(jī)各類專業(yè)軟件，如MATLAB、CAE類軟件等取代，完成了計(jì)算分析類以模型為核心的專業(yè)化、精細(xì)化、快速化升級(jí)轉(zhuǎn)變。4)技術(shù)狀態(tài)管控的升級(jí)，從早期的檔案室文檔管理、電子化文檔管理到現(xiàn)在的基于模型的PDM技術(shù)狀態(tài)管控。面向未來(lái)的智能設(shè)計(jì)，當(dāng)前系統(tǒng)工程存在不足，分析如下：1）針對(duì)各類文檔，形式化嚴(yán)重不足，是未來(lái)復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造服務(wù)智能化的一塊短板。隨著面向?qū)ο蟮募夹g(shù)日漸成熟，借鑒三維CAD思想，運(yùn)用全要素模型化和唯一數(shù)據(jù)源思想，開(kāi)展文檔模型化，有機(jī)組織系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)研制過(guò)程和系統(tǒng)屬性，形成全要素的系統(tǒng)模型，為未來(lái)智能設(shè)計(jì)奠定良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。2）針對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化不足，以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型和系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的系統(tǒng)模型、專業(yè)仿真模型和各類算法模型的互操作性不足，需要繼續(xù)加強(qiáng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域的模型元素資源化和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。3）針對(duì)技術(shù)狀態(tài)管控領(lǐng)域，目前技術(shù)狀態(tài)管控領(lǐng)域與產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型互操作性良好，如Windchill與Creo、3DE與CATIA、TC與NX，不足之處是技術(shù)狀態(tài)管控與其他電子電氣、軟件產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型的互操作性不足。截至目前，電子電氣學(xué)科模型、軟件學(xué)科模型等各類模型的元素級(jí)的技術(shù)狀態(tài)管控在工程實(shí)踐中尚不充分。此外，針對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的系統(tǒng)模型的元素級(jí)管控，技術(shù)狀態(tài)管控平臺(tái)和軟件尚在發(fā)展中，暫無(wú)成熟的實(shí)踐案例。4）全生命周期多源異構(gòu)模型的建立和數(shù)據(jù)互聯(lián)互通也是亟待解決的問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題，基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）是很好的解決方案。本書(shū)將重點(diǎn)介紹通過(guò)模型化傳統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的文檔，構(gòu)建系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)理論與建模實(shí)踐，講述系統(tǒng)模型與傳統(tǒng)各類模型的協(xié)同方法，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程的模型化、系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果的模型化和系統(tǒng)研制過(guò)程的全鏈路協(xié)同。本書(shū)試圖說(shuō)明基于模型的系統(tǒng)工程基礎(chǔ)理論、設(shè)計(jì)原則及良好的實(shí)踐流程，輔以具體的工程實(shí)踐示例，建立型號(hào)實(shí)踐與基于模型的系統(tǒng)工程理論之間的橋梁，便于工程界更好地開(kāi)展系統(tǒng)工程實(shí)踐，但不強(qiáng)調(diào)完成某個(gè)具體型號(hào)任務(wù)。本書(shū)包含7個(gè)核心章節(jié)：①基于模型的系統(tǒng)工程概述；②基于模型的需求工程；③基于模型的功能設(shè)計(jì)；④基于模型的邏輯架構(gòu)設(shè)計(jì)；⑤基于模型的物理架構(gòu)設(shè)計(jì)；⑥基于模型的協(xié)同設(shè)計(jì)；⑦基于模型的系統(tǒng)工程環(huán)境。本書(shū)可為系統(tǒng)工程師、系統(tǒng)設(shè)計(jì)師、信息化管理人員和數(shù)字化轉(zhuǎn)型領(lǐng)導(dǎo)者提供自頂向下的參考，同時(shí)本書(shū)可為系統(tǒng)工程學(xué)者和研究者提供工業(yè)界的系統(tǒng)工程流程、實(shí)踐方法和所需理論及技術(shù)。在此，感謝劉振東、羅珊、趙國(guó)毅、靳益利、蔡小雙、俞壬棟、洪蓉、龍廣宇、蔡承志等各位同志對(duì)建模實(shí)踐提供的支持和幫助。感謝科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造服務(wù)一體化系統(tǒng)建模理論”(2020YFB1708100)、民用航天技術(shù)預(yù)先研究重大項(xiàng)目“基于MBSE的航天運(yùn)輸系統(tǒng)體系設(shè)計(jì)與驗(yàn)證技術(shù)”(D020101)和中央軍委裝備發(fā)展部“十四五”預(yù)研項(xiàng)目“多系統(tǒng)建模與設(shè)計(jì)空間智能決策技術(shù)”（50923010101）等基金的支持。在本書(shū)編寫(xiě)過(guò)程中，作者參考并引用了大量國(guó)內(nèi)外相關(guān)著作和資料，在此一并對(duì)其作者表示衷心的感謝。由于作者學(xué)識(shí)水平有限，書(shū)中難免出現(xiàn)疏漏和不妥，懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。作者
高等院校教師
目錄序前言第1章基于模型的系統(tǒng)工程概述1.1系統(tǒng)工程1.1.1系統(tǒng)工程核心1.1.2系統(tǒng)工程應(yīng)用1.1.3系統(tǒng)工程主要活動(dòng)1.2敏捷工程1.2.1敏捷軟件工程1.2.2敏捷系統(tǒng)工程1.2.3敏捷方法的益處1.3基于模型的系統(tǒng)工程概念內(nèi)涵及發(fā)展歷程1.3.1基于模型的系統(tǒng)工程概念內(nèi)涵1.3.2基于模型的系統(tǒng)工程發(fā)展歷程1.3.3敏捷的基于模型的系統(tǒng)工程1.3.4基于模型的系統(tǒng)工程理論體系1.4運(yùn)載火箭基于模型的系統(tǒng)工程1.4.1術(shù)語(yǔ)映射1.4.2運(yùn)載火箭的基于模型的系統(tǒng)工程方法論1.4.3運(yùn)載火箭的MBSE總體研制技術(shù)流程第2章基于模型的需求工程2.1需求捕獲與開(kāi)發(fā)2.1.1輸入2.1.2流程活動(dòng)2.1.3輸出2.2需求定義2.2.1需求集合定義與規(guī)范2.2.2需求條目編寫(xiě)規(guī)范2.3需求管理2.3.1輸入2.3.2流程活動(dòng)2.3.3輸出2.4需求工程實(shí)踐2.4.1運(yùn)載火箭全箭需求捕獲與開(kāi)發(fā)2.4.2運(yùn)載火箭全箭需求定義2.4.3運(yùn)載火箭全箭需求管理第3章基于模型的功能設(shè)計(jì)3.1功能設(shè)計(jì)原則3.2功能設(shè)計(jì)3.2.1設(shè)計(jì)輸入3.2.2流程活動(dòng)3.2.3設(shè)計(jì)輸出3.3功能定義3.4功能建模實(shí)踐3.4.1運(yùn)載火箭全箭功能設(shè)計(jì)3.4.2運(yùn)載火箭全箭功能定義第4章基于模型的邏輯架構(gòu)設(shè)計(jì)4.1邏輯架構(gòu)設(shè)計(jì)原則4.2邏輯架構(gòu)設(shè)計(jì)4.2.1設(shè)計(jì)輸入4.2.2流程活動(dòng)4.2.3設(shè)計(jì)輸出4.3邏輯架構(gòu)定義4.4邏輯架構(gòu)建模實(shí)踐4.4.1運(yùn)載火箭全箭邏輯架構(gòu)設(shè)計(jì)4.4.2運(yùn)載火箭一二級(jí)分離系統(tǒng)邏輯架構(gòu)設(shè)計(jì)案例第5章基于模型的物理架構(gòu)設(shè)計(jì)5.1物理架構(gòu)設(shè)計(jì)原則5.2物理架構(gòu)設(shè)計(jì)5.2.1設(shè)計(jì)輸入5.2.2流程活動(dòng)5.2.3設(shè)計(jì)輸出5.3物理架構(gòu)定義5.4物理架構(gòu)建模實(shí)踐5.4.1運(yùn)載火箭供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)輸入5.4.2運(yùn)載火箭供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程5.4.3運(yùn)載火箭供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)輸出第6章基于模型的協(xié)同設(shè)計(jì)6.1基于系統(tǒng)模型的模型協(xié)同6.1.1轉(zhuǎn)階段協(xié)同6.1.2跨系統(tǒng)協(xié)同6.1.3數(shù)據(jù)協(xié)同6.2多源異構(gòu)系統(tǒng)的協(xié)同6.2.1基于模型的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真協(xié)同6.2.2基于模型的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)協(xié)同6.2.3底層數(shù)據(jù)交互機(jī)制6.3多源異構(gòu)系統(tǒng)的協(xié)同實(shí)踐6.3.1運(yùn)載火箭一二級(jí)分離系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真協(xié)同實(shí)踐6.3.2運(yùn)載火箭系統(tǒng)設(shè)計(jì)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)協(xié)同實(shí)踐第7章基于模型的系統(tǒng)工程環(huán)境7.1基于模型的系統(tǒng)工程研制范式7.1.1基于模型的需求工程7.1.2基于模型的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)與定義7.1.3基于模型的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與定義7.1.4基于數(shù)字孿生的運(yùn)行和服務(wù)7.2基于模型的系統(tǒng)工程實(shí)踐流程7.3基于模型的系統(tǒng)工程范式下軟件功能架構(gòu)7.4國(guó)外基于模型的系統(tǒng)工程工具鏈的發(fā)展歷程7.4.1國(guó)外基于模型的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與定義發(fā)展歷程7.4.2國(guó)外基于模型的技術(shù)狀態(tài)管理發(fā)展歷程7.4.3基于模型的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與集成驗(yàn)證7.4.4發(fā)展路線圖7.5國(guó)內(nèi)基于模型的系統(tǒng)工程工具鏈的現(xiàn)狀7.6基于模型的系統(tǒng)工程研制平臺(tái)技術(shù)7.6.1方法論7.6.2建模語(yǔ)言7.6.3多源異構(gòu)模型與數(shù)據(jù)的互操作7.6.4軟硬件資源任務(wù)統(tǒng)籌調(diào)度技術(shù)7.7基于模型的系統(tǒng)工程標(biāo)準(zhǔn)7.8基于模型的系統(tǒng)工程未來(lái)參考文獻(xiàn)
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