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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 3192100433B
《大设计》无所不在。在会议室和战场上;在工厂车间中也在超市货架上;在自家的汽车和厨房中;在广告牌和食品包装上;甚至还出现在电影道具和电脑图标中。然而,设计却并非只是我们日常生活环境中的一种常见现象,它...
本书分为上篇“平面构成”和下篇“色彩构成”两个部分,每一部分的最后章节选编了一些本校历年来学生的优秀作品作为参考,图文并茂、深入浅出。此外,本书最后部分附有构成运用范例及题型练习,可供自考学生参考。本...
本书从招贴的起源、发展到现代招贴设计的运用,阐述了招贴的分类、功能及设计形式等基本知识。全书以图文并茂的形式讲述了如何将理论知识运用到实际的招贴设计中。全文内容基础,表述深度恰当,以简单的理论知识引领...
NASA系统工程过程概要分析
概述NASA宇航项目系统工程通用过程与要求,简要分析NASA系统工程过程的内容和特点,并给出启示与建议。
公共广播系统工程手册
公共广播系统工程手册 一、 公共广播系统概述 广播音响系统涉及面很广,从工厂、学校、宾馆、车站、码头、广场 到会场、影剧院、体 育馆、住宅小区等无不与之有密切关系。 在民用建筑工程设计中,广播系统可分为以下几类: 面向公众区 (广场、 车站、码头、商场、餐厅、走廊、 教室等) 和停车场等的公共广播系统。 这种系统主要用于语音广播, 因此清晰度是首要的。 而且,这种系统往往平时进行背景音乐 广播,在出现灾害或紧急情况时,又可转换为紧急广播。 面向宾馆客房的广播音响系统。 这种系统包括客房音响广播和紧急广播, 常由设在客房中的床头柜放送, 客房广播含有多个 可供自由选择的波段,在紧急广播时,客房广播即自动中断,自动切换为紧急广播 以礼堂、剧场、体育馆为代表的厅堂扩声系统。 这是专业性较强的扩声系统, 它不仅要考虑电声技术问题, 还要涉及建筑声学问题。 两者都 要统筹兼顾, 不可偏废, 这类广播
NASA技术开发部门三年来一直在资助一个名为“千瓦级动力”(Kilopower)的小型核裂变发电项目,计划2017年9月~2018年1月对该系统进行测试。
一、原理
千瓦级动力”小型核裂变电源系统利用裂变反应堆产生的热能带动“斯特林”引擎产生电能。反应堆相当于热源,利用热管将反应堆产生的热能传输给小型“斯特林”发动机,并将其转换为电能输出。
测试反应堆高约1.9米,可产生高达1千瓦的电力,但测试装置并未包含“斯特林”引擎,引擎方面使用了热模拟机来验证核反应堆的输出功率。
二、目标及需求
NASA最近已经完成了“小型核裂变电源系统”(FPS)的可行性研究。该机构目前正在寻求获得改变游戏规则的技术来提高美国的航天能力,FPS可减少NASA对钚的依赖,千瓦级的FPS将对NASA未来的最重要的太空探索任务产生重要影响。
该项目的目标是将应用于航天的1~10kWe(千瓦电能)小型裂变电源系统的技术成熟度从2~3级提高到5级。试验要求在热真空环境下,反应堆产生的800瓦热能可通过热管传递给“斯特林”发动机,进而产生150瓦电力(至少90瓦)。
该项目将面向两种任务需求:一是面向勘探前哨和核动力推进系统的10~100kWe电力需求;二是用于机器人科学和小型勘探系统的1~10kWe电力需求。
三、项目内容
该项目包含三部分:首先是千瓦级系统原型试验,其中包括建立在800瓦标准太空科学电力需求基础上的小型裂变电源系统电能输出和全热能地面技术演示验证;第二部分是火星千瓦级动力系统概念,其中包括针对3~10kWe火星表面电力需求对放大800瓦标准系统进行分析和设计;第三部分是设计并开发一款千瓦级高温热管散热器试验原型,为国际空间站2019财年或晚些时候进行的飞行试验开发及测试做准备。
第一部分是该计划的核心。一套800瓦的千瓦级系统将采用四对“斯特林”发动机,每对发动机可生成200瓦电力。所有技术目标都可利用一对全尺寸发动机实现。演示验证试验包括反应堆堆芯、从堆芯传递热能到电力转换系统的热管、电力转换系统和排放电力转换废热的散热器。反应堆的设计将由洛斯阿拉莫斯国家实验室主导;Y-12国家安全综合体负责制造部分;NASA格伦研究中心(GRC)将设计、建造并验证千瓦级原型的设备热转换,负责电力转换和散热部分设计的权衡;NASA马歇尔航天中心将开发用于无核试验和核试验防护的电反应堆模拟器;最后,钠热管传热、“斯特林”发动机电力转换和散热的非核电热演示验证将在格伦研究中心进行。一旦设备权衡试验结束,反应堆堆芯制造完成,设备系统将针对核地面试验进行重新配置。
四、应用前景
目前,放射性同位素电源在行星际探索中已经得到非常广泛地应用。但放射性同位素电源的热电转换效率低,输出电功率最大也仅能达到百瓦级。美国单个放射性同位素电源的功率水平达到了300瓦左右。然而,大多数深空探测器需要600~700瓦的电力,千瓦级的小型FPS或将使未来的重大科学任务和勘探先期任务成为可能。
来源:美国NextBigFuture网站/图片来自互联网
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