系统工程原理14-6

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1、系统工程原理(2060120023)3-14周：周四5-8节，研教楼-303室荣莉莉大连理工大学管理与经济学部管理科学与工程学院系统工程研究所llrong@dlut.edu.cn84708073(o)第6章系统的设计与集成第1节系统的初步设计第2节工程技术设计第3节系统的运行可行性设计第4节系统集成第5节系统集成创新第6节系统集成创新的方法论第1节系统的初步设计当系统建构完成之后，就要进入工程阶段。系统的工程阶段是从工程设计开始的。一般的工程设计分成三个阶段：初步设计、技术设计、施工图设计或详细设计。产品的设计与建设工程的设计在这方面比较成熟

2、，设计的阶段划分和具体内容比较明确。软件的设计就有所不同了，至于组织机构的设计、服务项目的设计就更有各自的专业特殊要求。但也可吸收技术系统设计的一些规律和做法。系统工程师并不直接参加技术系统的专业设计，而只是对设计工作进行协调和支持。系统的工程阶段的第一步是进行初步设计。初步设计的目的在于证实所选的概念符合原定的系统性能和设计规格，并能以现有的技术和资源在成本、进度的约束下建造出系统来。在进行系统的功能分析时，要进行功能的确定和功能的分配，而在系统的初步设计阶段：要落实到子系统或部件的功能分配之上。要准备子系统的开发规格，选择适当的设计工具和

3、技术。在这个过程中还要进行协调研究。最后进行设计评审。当功能分析向下扩展到子系统或者更下层时，需要回答子系统或部件应该完成什么目标的问题。这时要研究每一功能的输入是什么，输出是什么，要受到什么约束:输入是对它的要求、可用的资源与环境因素。输出是达到的能力。约束则包括技术、环境、经济、社会、法律、政治等方面的限制条件。当功能分析确定该子系统的运行功能之后，还要确定它的维护功能，包括预防性维护、检查、服务、支持设备等。功能分配实现的是需求的分配，是逐级向下的。在分配时，要考虑系统各方面的因素：1)系统性能与物理参数，这是系统内在的性能与参数，包括

4、工作范围、容量、精度、尺寸、功率、体积等。2)系统的效率因素，这是系统表现出来的性能，如运行可靠性、可用性、可维护性、可生产性、可信任性、可支持性、兼容性等。3)系统的支持能力，这是外界对系统的供应、支撑能力，例如运输时间、备件、维修周转时间、测试设备及其可靠性、工具使用、信息传输效率、人力资源等。4)系统生命周期的价值因素，例如研究开发价值、投资或生产价值、运行与维护价值、再制造或报废价值。设计所需要考虑的方面和内容功能性设计：功能性的根据是前面所说的工作范围、容量、精度、尺寸、功率、体积等是如何实现的。可靠性设计：这涉及到系统能否成功地工

5、作。可维护性设计：可维护性反映了系统工作的连续性和方便性。可用性设计：关系到系统的使用方便性和安全性。可支持性与实用性设计：涉及到系统能否提供服务。可生产性与可任意使用性设计：关系到系统是否易于建造和便于使用。经济性设计：如何在预算约束下建成系统。第2节工程技术设计在各类工程项目，例如土木建设工程、产品开发、网络设施建设、软件开发中，工程技术设计各有各的特点，各有各的技术设计方法和步骤。在工程设计过程中应注意现代化的分析与设计方法与工具的应用。包括数学模型的方法，现代化的计算机技术工具：CAD、CAM、CALS、3D打印技术……设计的方法传统

6、的方法包括计算与绘图方法，此外，建立模型也是有效的方法之一。在需求分析和概念设计过程中表述概念的模型和描述结构的模型能够发挥很大的作用，而在工程阶段，数学模型是抽象模型中常用的一种。数学模型的优越性表现在：可以用数学描述来解释问题中口头不容易说清楚的某些内容。容易比较不同方案的好坏，帮助设计人员迅速选出满意方案。能够显示出难以或者无法说明的因果关系。在一定程度上作出预测，特别是像可靠性、可维护性等。可以帮助辨识一些不确定性，像风险等。设计的工具计算机辅助设计（CAD）已经应用得很广泛，无论是土木工程结构、机械装备、印刷电路板，甚至于住宅装修都

7、有相应的软件系统可以应用。有些软件系统还能够和下一步的计算机辅助制造（CAM）相联系。还可以和“计算机辅助采办和全寿命支持(CALS)”相连接。CALS的另一个名称是“持续采办和全寿命支持”。CALS的主要内容是：在系统从策划构思、合同签约、研制设计到生产制造或施工、交付使用、培训维护、报废退役的全寿命过程中，各单位、各环节应用计算机和网络等信息技术，对技术数据按照标准进行数字化，尽量作到数据一次生成，多次传递使用，便于交换，逐步通过网络集成实现共享。应用CALS可以使有关各方协调合作，提高工作效率，缩短工作周期，有效地降低成本，提高产品质量

8、。计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）和计算机辅助采办和全寿命支持(CALS)集成在一起，形成了宏观计算机辅助设计（MacroCAD）。优点：1)设计