「新书推荐」《飞行器系统工程理论与最佳实践》

系统工程理论研究,特别是工程研制经验总结得到的最佳实践是指导高科技复杂产品研制成功的保障。系统工程以跨学科的方式来解决总体优化问题,已经广泛应用于航空航天等领域科研、生产和管理的各个环节。

目前,国际上关于系统工程的著作多是通用方法研究,侧重于理论描述和学术探讨,有些甚至偏离了主流系统工程的原则和流程方法。即使有部分系统工程出版物涉及系统工程在航空航天项目的介绍,但是不够系统,也不够全面,与具体工程项目中运用系统工程开展项目管理和工程实践还有较大差距。《飞行器系统工程理论与最佳实践》一书是李小光教授对其30多年来在中美前沿航空项目和系统工程及集成实践经验的总结。

写 作 特 色

全书从飞行器研制成功的角度,把系统工程背景知识、系统工程标准、手册和指南,以及国内外顶尖航空制造公司的系统工程与集成的最佳实践等进行了逐一介绍和分析,具有理论联系实践的全面性、成功项目最佳案例的指导性,非常具有权威性和参考价值,对于飞行器特别是工业级无人机和商用飞机研制具有很大的帮助。本书文字简明流畅,内容全面完整,向读者传递了作者的系统工程思维和其多年的研究与实践成果。

内 容 简 介

本书由李小光负责编写大纲和统稿,房峰、黄博、裘旭冬共同参与编写完成。全书分两个部分共计13章,第一部分“系统工程基础”详细阐述和介绍了几个国际主流的系统工程的理论、标准、方法和工具及其关系,提供了一个比较全面的系统工程体系全貌;第二部分“飞行器系统工程最佳实践”总结了美国波音公司、欧洲空客公司以及中国航空工业集团有限公司应用系统工程的最佳实践,对系统工程在航空领域的典型应用与实践进行了总结,并对未来系统工程的发展进行了展望。

《飞行器系统工程理论与最佳实践》

李小光 房峰 黄博 裘旭冬主编

定 价:150.00元

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精 彩 片 段

B777的需求管理

在B777的研制过程中,系统工程被理解为“定义飞机级顶层需求、综合系统架构、分配需求、确认需求、定义系统元素、制造系统元素、验证和确认系统级设计、交付飞机的全过程”。B777研制的“系统性”,一方面体现在从飞机级需求(requirement)出发,将需求向下追溯到各系统元素,并及时验证(verification)和确认(validation);另一方面体现在所有的研制人员遵循统一的有序流程,共享相同的里程碑,以保证沟通和协作的顺畅。同时,系统工程也是一种思维方式和态度,一旦研发人员达成共识并努力实践,研制流程将很快变得清晰有序。B777的研制经验表明,系统工程这一方法应该尽早使用,并被尽可能多的相关人员使用。

波音公司认为,系统工程是一个自上而下管理复杂性问题的整体方法,是实现产品生命周期的多学科方法。系统工程允许我们从整体上了解每个产品——从策划、设计/开发到制造和维护过程中改进产品。波音使用系统来模拟/分析系统组件之间的关系、需求、子系统、约束和单元产品间的关系,并优化和权衡整个产品生命周期中的重要决策。在整个产品生命周期中,系统工程师使用各种建模技术和工具来捕获、组织、优化、传递和管理系统信息。同空客公司一样,波音公司对作为复杂系统的飞机项目研发也是采用向下分解的方法,波音公司要求分解后的需求有结构化的关系,并且要确保分解出的子需求有用且有效。

与空客公司的“Slice the Elephant”异曲同工,波音公司也是从多维度分解飞机项目,如图10.1所示,波音公司从功能、需求、物理三个视角对客户的要求进行逐层分解,不同视角间也存在着联系。

△ 图10.1波音对客户要求的分解

波音公司对需求建立的过程如下:

1)识别/收集利益攸关者的需求,这一步的需求更多的是指来自利益攸关者提出的需要(needs);

2)将上述需要转变为产品的顶层需求;

3)根据顶层需求进行功能分析和分解;

4)对分解后的需求进行分配;

5)明确衍生需求;

6)细化产品的完整需求和设计约束条件。

从波音公司的需求建立过程可以清晰地看出系统工程“NFRP”(需要—功能—需求—物理)过程的脉络,由此也建立了“功能视角”与“需求视角”的联系。如图10.2所示,展示了“功能视角”与“需求视角”的关系,图中数字代表着上述需求建立的过程步骤。

△ 图10.2 客户要求分解后“功能视角”与“需求视角”的对应关系

由图10.2可以看出,需求建立的第1步获取利益攸关者的需要后有了完整产品的功能概念,这样就产生了需求建立第2步的产品顶层需求,从而给需求建立的第3步提供了输入,将顶层需求和功能继续向下分解,分解过程融入需求建立的第4步中,将分解后的需求和功能相匹配起来,在需求分配的过程中,进行反复地分析和迭代会产生需求建立的第5步的衍生需求,最后将所有的需求梳理清楚,再与相应的产品功能对应起来并进行确认,就完成了需求建立的第6步,给细分后要实现相应功能的产品赋予明确的需求和设计约束。

专 家 推 荐

全书从飞行器高效成功研制的角度,深入浅出地把系统工程背景知识、系统工程标准、手册和指南,以及国内外知名航空航天制造公司的系统工程与集成的最佳实践等进行了逐一介绍和分析,结合成功项目最佳案例,阐述系统工程理论在实际工程中的应用,具有很强的系统性和指导性,是一本学习系统工程思想方法非常好的参考书,对于从事飞行器特别是工业级无人机和商用飞机研制的工程技术人员具有很大的帮助。

《飞行器系统工程理论与最佳实践》一书,文字简明流畅,内容全面完整,向读者传递了作者的系统工程思维和其多年的研究与实践成果。本书将会受到飞行器系统工程初学者,从事复杂航空航天系统工程与实际工程项目的科研工作者,以及所有希望了解或运用系统工程理论与最佳实践人士的欢迎,特此予以推荐!

——包为民

中国科学院院士、中国航天科技集团科技委主任

“系统工程为高复杂系统飞机的集成提供了行之有效、最佳实践的方法,被各国航空航天研发、制造企业普遍采用,并被这些企业视为自身的核心竞争力,特别是工程研制经验总结得到的最佳实践是军用航空器研发、民用飞机适航取证等一系列高度复杂产品研制活动成功实施的重要保障。美国国家航空航天局、波音公司,欧洲空客公司等国际顶尖航空航天科研、制造单位,以及中国航天科技、中航工业、中国商飞等都普及使用系统工程与系统集成方法。对从事系统工程研究的工作者来说,本书对系统工程理论学习至航空领域系统工程实践均具有很大帮助,尤其本书实践部分,可以作为运用系统工程理论在具体项目中实践的重要参考资料。”

——钱仲焱

中国商飞公司系统工程与项目管理部部长

“虽然不是每个航空产业的从业者都有机会参与到系统工程理论的研究与项目方案的制定和管理中,但只要其参与的项目运用了系统工程方法,那么他一定是系统工程诸多活动的参与者之一。了解和掌握系统工程的理论与方法将有助于对本职工作中各类流程的理解以及项目的成功完成。而对于正在寻找如何在工程项目中运用系统工程方法的航空产业从业者而言,这是一本“授人以渔”的书,它不仅梳理了行业内的系统工程理论与方法,而且展示了航空产业系统工程应用的现实案例与最佳实践,值得每一位航空产业从业者参考和学习。”

——张灏野

清华大学教授/博士生导师、国家北斗系统专家

作 者 简 介

李小光教授,国家特聘专家,博士生导师,国际500强企业集团副总裁、无人机首席科学家,美国普渡大学航空与机械工程博士。曾任教于北京理工大学、南京航空航天大学,曾在美国多家顶级飞机及动力系统制造公司任资深专家和团队/项目负责人,多次获得中国和美国的高科技奖励。曾在中国商飞作为特聘高级专家从事C919和ARJ21飞机的型号研发。作为无人机首席科学家和试飞总指挥指导京东大型物流无人机成功首飞。2018年荣获中国无人机杰出贡献奖。2019年创办了北京无人科技研究院,任理事长兼院长。

房峰,南京航空航天大学工程博士,2013年起入职上海飞机设计研究院,获得中国商飞公司注册系统工程师和注册项目经理人等证书。先后从事国产大型客机C919飞机飞控系统总体设计、CR929飞机总体设计和系统集成、计划管理和组织绩效考核等工作,具有丰富的民机型号研制、适航取证、计划管理等经验。

黄博,中国航发商用航空发动机有限责任公司高级工程师,国际系统工程协会(INCOSE)认证CSEP,PMI项目经理认证(PMP),西北工业大学工程博士。先后参与国产大型客机C919飞行控制系统和电气布线互联系统(EWIS)研制。曾担任中国航空工业集团信息技术中心资深业务顾问,负责系统工程推进及适航管理信息化业务。目前负责商用航空发动机研发体系及仿真技术能力建设。曾先后获得中国商飞公司“优秀技术文件”,航空工业集团信息技术中心“卓越品质奖”、“优秀共产党员”等荣誉,具有丰富的民机型号研制、适航取证、工程信息化等经验。

裘旭冬,南京航空航天大学工程博士,2006年起入职上海飞机设计研究院,参与国产新支线飞机ARJ21-700、国产大型客机C919的机翼、尾翼设计和系统集成安装,并负责多个飞机试验平台的开发。作为中国商飞注册系统工程师筹备组织2016年和2017年SAE上海年会。

本文来源:“上海科学书店”微信公众号。

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