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導讀
引用
Kossiakoff, A., Seymour, S. J., Flanigan, D. A., & Biemer, S. M. (2020). Systems Engineering Principles and Practice (3rd ed.). John Wiley & Sons (Wiley Series in Systems Engineering and Management).
章節概要
第三版分五個部分共23章，正文約640頁（Wiley 標註全書688頁），並保留了三個版本的全部序言。幾位作者現為或曾為約翰斯·霍普金斯大學懷廷工程學院系統工程學程的教師；該學程的主任正是約翰斯·霍普金斯大學應用物理實驗室前主任兼首席科學家 Alexander Kossiakoff。Wiley 將本書介紹為面向高年級大學部學生和研究所學生、講授複雜技術系統開發與採辦的入門教材，其編排旨在教讀者「像系統工程師一樣思考」，並列出了更新的內容：風險、原型開發、建模與模擬，以及軟體系統工程。每章以小結一節結束；免費公開的第1章節選顯示，小結之後還有習題和延伸閱讀書目。
第一部分 第1章：系統工程與現代系統的世界
開篇一章可作為免費節選閱讀。它把系統工程的職能定義為引導複雜系統的工程開發，並把「系統」限定為要素多樣、關係錯綜的工程系統（洗衣機不在此列）。本章說明系統工程與傳統工程學科的不同（著眼於整個系統、主導概念開發、在各專業之間架橋）以及它與專案管理的關係，隨後概述系統工程的全景、「系統工程視角」、需要系統工程的系統實例、典型活動與文件、作為職業的系統工程，以及一個以經驗、導師指導和兼具廣度與深度的「T 型」結構為基礎的職業發展模型。
第一部分 第2–4章：複雜系統的結構；系統開發過程；系統工程管理
第2章把系統分解為要素、層級、構建模組、環境和介面，並討論複雜性。第3章介紹貫穿全書的系統生命週期、開發過程的演進特徵、「系統工程方法」以及貫穿開發全程的測試。第4章討論開發管理：工作分解結構、系統工程管理計畫以及系統工程的組織。
第二部分 第5–8章：需求分析；要求分析；功能分析；評價與選擇
概念開發階段。第5章討論新系統的提出、系統思維、作戰（執行）分析、可行性和需求確認。第6章展開系統要求：其來源、屬性、層級、度量、驗證與確認，並比較傳統方式與敏捷方式的要求開發。第7章討論概念選擇、功能分析與分配、功能分析產物和可追溯性。第8章討論備選方案分析、運籌學技術、經濟性與可承受性、概念選擇與確認，同樣比較了傳統方式與敏捷方式。
第二部分 第9–12章：系統架構設計；基於模型的系統工程（MBSE）；決策分析與支援；風險管理
第9章介紹架構的類型、架構框架與視圖，以及架構的開發、追溯和確認。第10章介紹 MBSE 及其語言、工具和在整個生命週期中的應用，並附有實例。篇幅最長的章節之一第11章討論決策、建模、模擬、權衡分析和評價方法。第12章把風險管理放在生命週期之中，討論風險的追溯與分析技術。
第三部分 第13–17章：先期開發；軟體系統工程；工程設計；系統整合；測試與評價
工程開發階段。第13章討論如何降低不確定性，包括把原型開發作為降低風險的手段以及開發測試。全書最長的第14章討論軟體：其組成、複雜性與抽象、生命週期模型、分析與設計、編碼、整合與測試以及管理。第15章討論部件設計、設計確認和構型管理。第16章討論整合層級、整合類型、規劃和設施。第17章討論研製測試與使用測試評價、人因測試、測試規劃與測試追溯，以及體系的測試。
第四部分 第18–20章：生產；使用與保障；體系工程
開發後階段：工廠中的系統工程以及從開發到生產的過渡（第18章）；安裝、在役保障和重大升級，以及應當影響開發的使用因素（第19章）；體系工程（system of systems engineering）與傳統系統工程的差異、體系的類型、屬性和挑戰（第20章）。
第五部分 第21–23章：企業系統工程；系統安全工程；系統工程的未來
三個討論更廣泛領域的短章：企業系統工程的定義、過程和挑戰；安全的類型及其在系統工程中的應用；系統方法可以應用的領域以及未來系統工程師的教育。
核心概念
第一部分：基礎
- 系統工程：以整個系統的成功為中心目標，引導複雜系統的工程與開發。
- 系統工程視角：讓各個部分的目標服從於整個系統的目標。
- 系統生命週期：從概念開發經工程開發到開發後的各個階段，也是全書的組織框架。
- 工作分解結構與 SEMP：規劃和管理系統工程的主要工具。
第二部分：概念開發
- 需求分析與執行分析：確認新系統是必要且可行的。
- 要求層級與可追溯性：組織要求，並透過功能和設計對其進行追溯。
- 功能分析與分配：確定系統必須做什麼，並把功能分配給各要素。
- 架構框架與 MBSE：透過架構視圖和形式化模型來描述系統。
- 權衡分析與風險管理：在備選方案中作出選擇並控制不確定性。
第三至五部分：開發、部署與領域
- 以原型降低風險：在全面開發之前構建原型以減少不確定性。
- 整合與測試評價：組裝系統，並在研製測試和使用測試中加以驗證。
- 體系：必須協同工作的獨立系統的集合。
- 企業與安全系統工程：把系統方法擴充套件到組織和安全領域。
評析
優點
- 清晰的生命週期結構。 各部分從基礎和概念開發，經工程開發，一直追蹤到生產、使用與保障，因此本書可以當作整個學科的地圖來用。
- 深入討論概念開發。 第二部分用八章討論需求、要求、功能、評價、架構、MBSE、決策分析和風險——正如第1章所說，這是系統工程師主導設計的階段。
- 按當前實踐更新。 本版新增了 MBSE 一章、在要求和概念評價中對傳統與敏捷方式的比較，以及關於體系、企業和安全工程的章節。
- 對職業的論述充分。 第1章討論了系統工程與其他學科及專案管理的區別，以及系統工程師如何成長，有助於學生理解這一角色意味著什麼。
局限
- 新話題重廣度輕深度。 MBSE、企業系統工程、安全和體系各只有一章，篇幅13–21頁，足以入門但不足以實踐；例如，SysML 建模需要專門的教材。
- 數學較少。 定量方法集中在第8章和第11章，目錄中沒有關於可靠性、維修性或壽命週期費用模型的章節；需要這些內容的學生必須另找資料。
- 大型專案取向。 作者在應用物理實驗室的背景，以及對複雜系統開發與採辦的強調，使本書帶有大型專案取向；小型產品團隊的讀者需要對其中的流程加以裁剪。
- 篇幅長。 約640頁，一門課難以講完，必須有所取捨。
在課程中的定位
在這門系統工程課程中，Kossiakoff 等人的書是以過程為導向的主教材。Blanchard 與 Fabrycky 的 Systems Engineering and Analysis 覆蓋同樣的生命週期，但包含多得多的定量分析（決策模型、經濟性、最佳化、可靠性和壽命週期費用）；Kossiakoff 的第1章也把它列為延伸閱讀，兩者可以很好地互補。Jon Holt 的 Systems Engineering Demystified 是圍繞 MBSE 和 SysML 的入門書，是第10章的良好配套讀物。
Buede 與 Miller 的 The Engineering Design of Systems 以基於模型的方式討論要求和架構，延伸了第6–10章的內容；Crawley、Cameron 與 Selva 的 System Architecture 是一本研究所教材，把本書第9章所講的架構設計發展為一門完整的決策學科。Dym 等人的 Engineering Design: A Project-Based Introduction 是工程設計的入門課程用書，可以在本書之前閱讀。
如何使用本書
本書適合工程或理科的高年級大學部學生和研究所學生，以及正在轉向系統崗位的工程師；熟悉至少一個工程學科有助於理解書中的例子。Wiley 網站上免費公開的第1章節選，是在決定使用前判斷本書風格的好辦法。
一個學期的實用安排：
- 核心： 先讀第一部分（第1–4章）掌握術語和生命週期模型，再讀概念開發的核心第5–8章。
- 按重點選擇： 架構與 MBSE 看第9–10章，決策與風險分析看第11–12章；以專題為基礎的課程四章都會用到。
- 開發與部署： 工程開發、整合與測試看第13章和第15–17章；從事軟體密集型系統的學生看第14章；生產與保障看第18–19章。
- 選讀： 第五部分和第20章，適合討論課或學期論文。
完成章末習題（例如第1章的習題要求的是解釋和討論，而不是計算），並利用延伸閱讀書目深入學習。第10章可搭配一本建模教材或工具使用；如果課程要求計算，可把第8章和第11章與 Blanchard 和 Fabrycky 的定量章節結合起來。