系统架构:复杂系统的产品设计与开发
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作者(美)爱德华·克劳利(Edward Crawley) 等 著;爱飞翔 译 著
出版社机械工业出版社
ISBN9787111551430
出版时间2017-01
装帧平装
开本16开
定价119元
货号1201436640
上书时间2024-12-19
商品详情
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作者简介
爱德华·克劳利，是俄罗斯莫斯科斯科尔科沃科学与技术学院的校长，也是MIT的航空航天学及工程系统学教授。他从MIT取得航空与航天专业的学士学位及硕士学位，并获得航空航天结构专业的博士学位。
目录
系统架构原则
译者序
推荐序
前言
致谢
作者介绍
第一部分系统思维
第1章系统架构简介2
1.1复杂系统的架构2
1.2良好架构的优势2
1.3学习目标5
1.4本书结构6
1.5参考资料7
第2章系统思维8
2.1简介8
2.2系统与涌现8
2.2.1系统8
2.2.2涌现10
2.3任务一：确定系统及其形式与功能13
2.3.1形式与功能13
2.3.2工具-过程-操作数：这是人类的标准思维模式吗16
2.4任务二：确定系统中的实体及其形式与功能16
2.4.1具备形式与功能的实体17
2.4.2确定如何将系统初步分解为恰当的实体18
2.4.3用整体思维找出系统中的潜在实体19
2.4.4集中注意力，找出系统中的重要实体21
2.4.5为实体创建抽象或从实体中发现抽象22
2.4.6定义系统的边界，并将其与外围环境隔开24
2.5任务三：确定实体之间的关系25
2.5.1关系的形式与功能25
2.5.2外部接口28
2.6任务四：涌现28
2.6.1涌现的重要性28
2.6.2系统故障29
2.6.3预测涌现物30
2.6.4涌现物依赖于实体及其关系31
2.7小结32
2.8参考资料33
第3章思考复杂的系统34
3.1简介34
3.2系统中的复杂度34
3.2.1复杂度34
3.2.2引入TeamXT这一范例系统35
3.3系统的分解38
3.3.1分解38
3.3.2体系39
3.3.3层级分解39
3.3.4简单的系统、复杂度适中的系统以及复杂的系统41
3.3.5原子部件42
3.4特殊的逻辑关系43
3.4.1类/实例关系43
3.4.2特化关系43
3.4.3递归44
3.5对复杂系统进行思索44
3.5.1自顶向下及自底向上式的思考44
3.5.2交替思考45
3.6架构展示工具：SysML与OPM45
3.6.1视图与投射45
3.6.2SysML46
3.6.3OPM46
3.7小结49
3.8参考资料50
第二部分系统架构的分析
第4章形式53
4.1简介53
4.2架构中的形式53
4.2.1形式53
4.2.2用解析表示法来表现形式：对象56
4.2.3形式的分解57
4.3对架构中的形式进行分析58
4.3.1定义系统58
4.3.2确定形式实体59
4.3.3把泵作为复杂度适中的系统来分析61
4.4对架构中的形式关系进行分析63
4.4.1形式关系63
4.4.2空间/拓扑形式关系65
4.4.3用图和图表来展现形式关系：OPM67
4.4.4用表格及类似矩阵的视图来展现形式关系：DSM70
4.4.5连接性的形式关系71
4.4.6其他的形式关系74
4.5形式环境75
4.5.1伴生系统、整个产品系统及系统边界75
4.5.2使用情境77
4.6软件系统中的形式77
4.6.1软件系统：信息形式及其二元性77
4.6.2软件中的形式实体与形式关系79
4.6.3软件系统所在的整个产品系统、软件系统的边界及使用情境81
4.7小结82
4.8参考资料82
第5章功能83
5.1简介83
5.2架构中的功能84
5.2.1功能84
5.2.2把功能视为过程加操作数84
5.2.3用解析表示法来展现功能85
5.3分析对外展现的功能和价值89
5.3.1对外界展现的主要功能89
5.3.2与价值有关的操作数90
5.4对内部功能进行分析93
5.4.1内部功能93
5.4.2确定内部功能94
5.5分析功能交互及功能架构97
5.5.1功能交互与功能架构97
5.5.2确定功能交互98
5.5.3价值通路100
5.5.4涌现与细分101
5.5.5软件系统中的功能架构102
5.6与价值相关的次要外部功能及内部功能105
5.7小结106
5.8参考资料107
第6章系统架构108
6.1简介108
6.2系统架构：形式与功能109
6.2.1形式与功能之间的映射109
6.2.2确定形式与过程之间的映射114
6.2.3形式结构承载并展现功能交互116
6.2.4确定形式结构是如何承载功能和性能的118
6.3系统架构中的非理想因素、支持层及接口119
6.3.1系统架构中的非理想因素119
6.3.2系统架构中的支持功能及支持层120
6.3.3形式与功能中的系统接口121
6.4操作行为123
6.4.1操作者124
6.4.2行为124
6.4.3操作成本126
6.5用各种表示法来推究系统架构127
6.5.1能够对系统架构进行简化的几种方式127
6.5.2用投射法来表示系统的架构128
6.5.3把过程投射到对象129
6.5.4把过程和操作数投射到形式130
6.6小结133
6.7参考资料134
第7章与特定解决方案无关的功能和概念135
7.1简介135
7.1.1正向工程与更加复杂的系统135
7.1.2对与特定解决方案无关的功能和概念所做的介绍136
7.2确定与特定解决方案无关的功能138
7.3概念140
7.3.1作为一种观念的概念140
7.3.2对概念构想有所帮助的框架142
7.3.3构想概念时所应依循的步骤144
7.3.4为概念命名145
7.3.5对候选的概念进行整理146
7.3.6由更为广阔的概念所形成的体系150
7.4整体概念152
7.5操作概念与服务概念156
7.6小结158
7.7参考资料159
第8章从概念到架构160
8.1简介160
8.2研发系统之下第1级的架构161
8.2.1把概念扩展为功能架构161
8.2.2定义形式162
8.2.3把功能映射为形式164
8.3研发系统之下第2级的架构166
8.3.1第2级的功能意图以及对第2级所做的递归思考166
8.3.2研发第2级中的架构166
8.4家庭数据网络系统的第2级架构170
8.5为系统之下的第1级架构做模块化处理173
8.6小结176
8.7参考资料177
第三部分创建系统架构
第9章架构师的角色180
9.1简介180
9.2歧义与架构师的角色180
9.2.1架构师的角色180
9.2.2减少歧义182
9.2.3架构师可以交付的成果185
9.3产品开发过程186
9.3.1各企业所使用的PDP之间的异同187
9.3.2通用的产品开发过程191
9.4小结195
9.5参考资料199
第10章上游和下游对系统架构的影响200
10.1简介200
10.2上游的影响因素：公司策略201
10.3上游的影响因素：营销204
10.3.1内向营销205
10.4上游的影响因素：法规及类似法规的因素207
10.4.1法规的来源208
10.4.2与法规类似的因素：可能出台的法规、标准和法律责任209
10.5上游的影响因素：技术融合210
10.6下游的影响因素：实现—编码、制造及供应链管理212
10.7下游的影响因素：操作214
10.7.1系统的登场与退场215
10.7.2偶发操作、应急操作与独立操作216
10.8下游的影响因素：DesignforX216
10.9下游的影响因素：产品与系统的演化、产品系列218
10.9.1复用与遗留元素219
10.9.2产品系列220
10.9.3平台与架构221
10.10产品论证：架构商业论证决策框架（ABCD）224
10.11小结226
10.12参考资料229
第11章将需求转换为目标231
11.1简介231
11.2确定受益者和利益相关者232
11.2.1受益者和利益相关者232
11.2.2确定受益者和利益相关者的需求235
11.2.3从交换中确定利益相关者及其需求238
11.2.4对利益相关者进行分组240
11.3描述需求的特征242
11.3.1从各种维度来描述利益相关者的需求242
11.3.2将利益相关者作为系统：间接的价值交付及利益相关者关系图244
11.3.3在各个利益相关者的需求之间排定优先次序247
11.3.4对排列各需求的优先次序所做的小结251
11.4把需求转换为目标252
11.4.1设定目标时所依据的标准253
11.4.2人类可以解决的目标：系统问题陈述255
11.5排列目标之间的优先次序259
11.5.1具备一致性与可达成性的目标262
11.6小结263
11.7参考资料270
附：对利益相关者提出的系统需求所进行的特征分析271
第12章用创造力生成概念272
12.1简介272
12.2对概念进行创新273
12.2.1创新273
12.2.2无结构的创新274
12.2.3结构化的创新274
12.2.4确定概念277
12.3提出概念278
12.4扩充概念并提出概念片段279
12.4.1对推进功能进行扩充279
12.4.2混合动力车的另外7个内部功能所对应的概念片段282
12.5演化并完善整体概念285
12.6选出几个整体概念，做进一步的发展288
12.7小结291
12.8参考资料295
第13章把分解作为复杂度管理工具来使用296
13.1简介296
13.2理解复杂度296
13.2.1复杂度296
13.2.2复杂与难懂299
13.2.3必要的复杂度301
13.3管理复杂度305
13.3.1选定分解方式305
13.3.2模块化程度与分解308
13.4小结312
13.5参考资料317
第四部分作为决策的架构
第14章作为决策制定过程的系统架构321
14.1简介321
14.2对阿波罗计划的架构决策问题进行公式化处理322
14.2.1做决策时可以考虑的经验法则322
14.2.2阿波罗计划的决策323
14.2.3约束及衡量指标325
14.2.4计算各种阿波罗架构的得分327
14.3决策与决策支持328
14.4决策支持系统的四项主要任务330
14.5基本的决策支持工具331
14.5.1形态矩阵332
14.5.2设计结构矩阵332
14.5.3决策树334
14.6为系统架构提供决策支持338
14.7小结339
14.8参考资料340
第15章探求架构的权衡空间343
15.1简介343
15.2权衡空间的基本知识344
15.3帕累托前沿347
15.3.1帕累托前沿与占优347
15.3.2GNC范例系统的帕累托前沿348
15.3.3模糊的帕累托前沿及其好处351
15.3.4在模糊的帕累托前沿上挖掘数据352
15.3.5帕累托前沿的运用机理354
15.4权衡空间的结构355
15.5敏感度分析359
15.6整理架构决策364
15.6.1对其他决策的影响364
15.6.2对衡量指标的影响366
15.6.3决策空间视图367
15.6.4对决策进行排序368
15.6.5对决策及其顺序的总结370
15.7小结371
15.8参考资料372
第16章系统架构优化问题的表述与求解374
16.1简介374
16.2对系统架构优化问题进行表述375
16.3NEOSS范例：NASA的地球观测卫星系统379
16.4系统架构决策中的模式381
16.4.1从程序化的决策到模式382
16.4.2DECISION-OPTION模式383
16.4.3DOWN-SELECTING模式386
16.4.4ASSIGNING模式389
16.4.5PARTITIONING模式395
16.4.6PERMUTING模式399
16.4.7CONNECTING模式402
16.5对大规模的系统架构问题进行表述406
16.5.1模式之间的重合407
16.5.2把问题分解为子问题409
16.6解决系统架构优化问题410
16.6.1介绍410
16.6.2全因子排列411
16.6.3启发式的架构优化算法412
16.6.4基于种群的通用启发式优化413
16.6.5生成初始种群414
16.6.6把某些固定的架构包含在初始种群中415
16.6.7通用的启发式和元启发式高效搜索416
16.6.8遗传算法中的启发式策略416
16.6.9用更多的启发式技术来强化遗传算法418
16.7小结419
16.8参考资料420
附录A根据所选的架构集来计算衡量指标对决策的敏感度423
附录B聚类算法及其在系统架构中的运用425
附录C基于规则的系统及其在系统架构中的应用430
附录D经典的组合优化问题436
各章问题441
内容摘要
本书首先讲解了什么是系统，什么是系统架构，并从形式和功能两个方面讲解了如何分析系统。之后开始讲解如何创建良好的系统架构。在将概念演化为架构的过程中，架构师需要对系统进行分解，以看清这些组件的结构以及它们之间的交互情况，因此需要根据一些衡量指标来构建权衡空间，以便使用优化算法找出优势较大的架构。
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