《複雜系統的產品設計與開發》是於2016年12月機械工業出版社出版的一本圖書，作者是愛德華·克勞利。
基本介紹
- 中文名：複雜系統的產品設計與開發
- 出版時間：2016年12月
- 出版社：機械工業出版社
- 作者：愛德華·克勞利
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書由系統架構領域3位領軍人物親筆撰寫，該領域資深專家Norman R. Augustine作序推薦，Amazon全五星評價。
全書共分四部分。第一部分（第1~3章）的重點是引出系統架構。第1章通過一些範例來展示架構理念，指出良好的架構，並給出本書的概要；第2章列出進行系統分析必備的思路；第3章給出分析系統架構所用的思維模式。
全書共分四部分。第一部分（第1~3章）的重點是引出系統架構。第1章通過一些範例來展示架構理念，指出良好的架構，並給出本書的概要；第2章列出進行系統分析必備的思路；第3章給出分析系統架構所用的思維模式。
圖書目錄
第一部分系統思維
第1章 系統架構簡介 2
1.1 複雜系統的架構 2
1.2 良好架構的優勢 2
1.3 學習目標 5
1.4 本書結構 6
1.5 參考資料 7
第2章 系統思維 8
2.1 簡介 8
2.2 系統與湧現 8
2.2.1 系統 8
2.2.2 湧現 10
2.3 任務一：確定系統及其形式與功能 13
2.3.1 形式與功能 13
2.3.2 工具-過程-運算元：這是人類的標準思維模式嗎 16
2.4 任務二：確定系統中的實體及其形式與功能 16
2.4.1 具備形式與功能的實體 17
2.4.2 確定如何將系統初步分解為恰當的實體 18
2.4.3 用整體思維找出系統中的潛在實體 19
2.4.4 集中注意力，找出系統中的重要實體 21
2.4.5 為實體創建抽象或從實體中發現抽象 22
2.4.6 定義系統的邊界，並將其與外圍環境隔開 24
2.5 任務三：確定實體之間的關係 25
2.5.1 關係的形式與功能 25
2.5.2 外部接口 28
2.6 任務四：湧現 28
2.6.1 湧現的重要性 28
2.6.2 系統故障 29
2.6.3 預測湧現物 30
2.6.4 湧現物依賴於實體及其關係 31
2.7 小結 32
2.8 參考資料 33
第3章 思考複雜的系統 34
3.1 簡介 34
3.2 系統中的複雜度 34
3.2.1 複雜度 34
3.2.2 引入Team XT這一範例系統 35
3.3 系統的分解 38
3.3.1 分解 38
3.3.2 體系 39
3.3.3 層級分解 39
3.3.4 簡單的系統、複雜度適中的系統以及複雜的系統 41
3.3.5 原子部件 42
3.4 特殊的邏輯關係 43
3.4.1 類/實例關係 43
3.4.2 特化關係 43
3.4.3 遞歸 44
3.5 對複雜系統進行思索 44
3.5.1 自頂向下及自底向上式的思考 44
3.5.2 交替思考 45
3.6 架構展示工具：SysML與OPM 45
3.6.1 視圖與投射 45
3.6.2 SysML 46
3.6.3 OPM 46
3.7 小結 49
3.8 參考資料 50
第二部分 系統架構的分析
第4章 形式 53
4.1 簡介 53
4.2 架構中的形式 53
4.2.1 形式 53
4.2.2 用解析表示法來表現形式：對象 56
4.2.3 形式的分解 57
4.3 對架構中的形式進行分析 58
4.3.1 定義系統 58
4.3.2 確定形式實體 59
4.3.3 把泵作為複雜度適中的系統來分析 61
4.4 對架構中的形式關係進行分析 63
4.4.1 形式關係 63
4.4.2 空間/拓撲形式關係 65
4.4.3 用圖和圖表來展現形式關係：OPM 67
4.4.4 用表格及類似矩陣的視圖來展現形式關係：DSM 70
4.4.5 連線性的形式關係 71
4.4.6 其他的形式關係 74
4.5 形式環境 75
4.5.1 伴生系統、整個產品系統及系統邊界 75
4.5.2 使用情境 77
4.6 軟體系統中的形式 77
4.6.1 軟體系統：信息形式及其二元性 77
4.6.2 軟體中的形式實體與形式關係 79
4.6.3 軟體系統所在的整個產品系統、軟體系統的邊界及使用情境 81
4.7 小結 82
4.8 參考資料 82
第5章 功能 83
5.1 簡介 83
5.2 架構中的功能 84
5.2.1 功能 84
5.2.2 把功能視為過程加運算元 84
5.2.3 用解析表示法來展現功能 85
5.3 分析對外展現的功能和價值 89
5.3.1 對外界展現的主要功能 89
5.3.2 與價值有關的運算元 90
5.4 對內部功能進行分析 93
5.4.1 內部功能 93
5.4.2 確定內部功能 94
5.5 分析功能互動及功能架構 97
5.5.1 功能互動與功能架構 97
5.5.2 確定功能互動 98
5.5.3 價值通路 100
5.5.4 湧現與細分 101
5.5.5 軟體系統中的功能架構 102
5.6 與價值相關的次要外部功能及內部功能 105
5.7 小結 106
5.8 參考資料 107
第6章 系統架構 108
6.1 簡介 108
6.2 系統架構：形式與功能 109
6.2.1 形式與功能之間的映射 109
6.2.2 確定形式與過程之間的映射 114
6.2.3 形式結構承載並展現功能互動 116
6.2.4 確定形式結構是如何承載功能和性能的 118
6.3 系統架構中的非理想因素、支持層及接口 119
6.3.1 系統架構中的非理想因素 119
6.3.2 系統架構中的支持功能及支持層 120
6.3.3 形式與功能中的系統接口 121
6.4 操作行為 123
6.4.1 操作者 124
6.4.2 行為 124
6.4.3 操作成本 126
6.5 用各種表示法來推究系統架構 127
6.5.1 能夠對系統架構進行簡化的幾種方式 127
6.5.2 用投射法來表示系統的架構 128
6.5.3 把過程投射到對象 129
6.5.4 把過程和運算元投射到形式 130
6.6 小結 133
6.7 參考資料 134
第7章 與特定解決方案無關的功能和概念 135
7.1 簡介 135
7.1.1 正向工程與更加複雜的系統 135
7.1.2 對與特定解決方案無關的功能和概念所做的介紹 136
7.2 確定與特定解決方案無關的功能 138
7.3 概念 140
7.3.1 作為一種觀念的概念 140
7.3.2 對概念構想有所幫助的框架 142
7.3.3 構想概念時所應依循的步驟 144
7.3.4 為概念命名 145
7.3.5 對候選的概念進行整理 146
7.3.6 由更為廣闊的概念所形成的體系 150
7.4 整體概念 152
7.5 操作概念與服務概念 156
7.6 小結 158
7.7 參考資料 159
第8章 從概念到架構 160
8.1 簡介 160
8.2 研發系統之下第1級的架構 161
8.2.1 把概念擴展為功能架構 161
8.2.2 定義形式 162
8.2.3 把功能映射為形式 164
8.3 研發系統之下第2級的架構 166
8.3.1 第2級的功能意圖以及對第2級所做的遞歸思考 166
8.3.2 研發第2級中的架構 166
8.4 家庭數據網路系統的第2級架構 170
8.5 為系統之下的第1級架構做模組化處理 173
8.6 小結 176
8.7 參考資料 177
第三部分 創建系統架構
第9章 架構師的角色 180
9.1 簡介 180
9.2 歧義與架構師的角色 180
9.2.1 架構師的角色 180
9.2.2 減少歧義 182
9.2.3 架構師可以交付的成果 185
9.3 產品開發過程 186
9.3.1 各企業所使用的PDP之間的異同 187
9.3.2 通用的產品開發過程 191
9.4 小結 195
9.5 參考資料 199
第10章 上游和下游對系統架構的影響 200
10.1 簡介 200
10.2 上游的影響因素：公司策略 201
10.3 上游的影響因素：行銷 204
10.3.1 內向行銷 205
10.4 上游的影響因素：法規及類似法規的因素 207
10.4.1 法規的來源 208
10.4.2 與法規類似的因素：可能出台的法規、標準和法律責任 209
10.5 上游的影響因素：技術融合 210
10.6 下游的影響因素：實現—編碼、製造及供應鏈管理 212
10.7 下游的影響因素：操作 214
10.7.1 系統的登場與退場 215
10.7.2 偶發操作、應急操作與獨立操作 216
10.8 下游的影響因素：Design for X 216
10.9 下游的影響因素：產品與系統的演化、產品系列 218
10.9.1 復用與遺留元素 219
10.9.2 產品系列 220
10.9.3 平台與架構 221
10.10 產品論證：架構商業論證決策框架（ABCD） 224
10.11 小結 226
10.12 參考資料 229
第11章 將需求轉換為目標 231
11.1 簡介 231
11.2 確定受益者和利益相關者 232
11.2.1 受益者和利益相關者 232
11.2.2 確定受益者和利益相關者的需求 235
11.2.3 從交換中確定利益相關者及其需求 238
11.2.4 對利益相關者進行分組 240
11.3 描述需求的特徵 242
11.3.1 從各種維度來描述利益相關者的需求 242
11.3.2 將利益相關者作為系統：間接的價值交付及利益相關者關係圖 244
11.3.3 在各個利益相關者的需求之間排定優先次序 247
11.3.4 對排列各需求的優先次序所做的小結 251
11.4 把需求轉換為目標 252
11.4.1 設定目標時所依據的標準 253
11.4.2 人類可以解決的目標：系統問題陳述 255
11.5 排列目標之間的優先次序 259
11.5.1 具備一致性與可達成性的目標 262
11.6 小結 263
11.7 參考資料 270
附：對利益相關者提出的系統需求所進行的特徵分析 271
第12章 用創造力生成概念 272
12.1 簡介 272
12.2 對概念進行創新 273
12.2.1 創新 273
12.2.2 無結構的創新 274
12.2.3 結構化的創新 274
12.2.4 確定概念 277
12.3 提出概念 278
12.4 擴充概念並提出概念片段 279
12.4.1 對推進功能進行擴充 279
12.4.2 混合動力車的另外7個內部功能所對應的概念片段 282
12.5 演化並完善整體概念 285
12.6 選出幾個整體概念，做進一步的發展 288
12.7 小結 291
12.8 參考資料 295
第13章 把分解作為複雜度管理工具來使用 296
13.1 簡介 296
13.2 理解複雜度 296
13.2.1 複雜度 296
13.2.2 複雜與難懂 299
13.2.3 必要的複雜度 301
13.3 管理複雜度 305
13.3.1 選定分解方式 305
13.3.2 模組化程度與分解 308
13.4 小結 312
13.5 參考資料 317
第四部分 作為決策的架構
第14章 作為決策制定過程的系統架構 321
14.1 簡介 321
14.2 對阿波羅計畫的架構決策問題進行公式化處理 322
14.2.1 做決策時可以考慮的經驗法則 322
14.2.2 阿波羅計畫的決策 323
14.2.3 約束及衡量指標 325
14.2.4 計算各種阿波羅架構的得分 327
14.3 決策與決策支持 328
14.4 決策支持系統的四項主要任務 330
14.5 基本的決策支持工具 331
14.5.1 形態矩陣 332
14.5.2 設計結構矩陣 332
14.5.3 決策樹 334
14.6 為系統架構提供決策支持 338
14.7 小結 339
14.8 參考資料 340
第15章 探求架構的權衡空間 343
15.1 簡介 343
15.2 權衡空間的基本知識 344
15.3 帕累托前沿 347
15.3.1 帕累托前沿與占優 347
15.3.2 GNC範例系統的帕累托前沿 348
15.3.3 模糊的帕累托前沿及其好處 351
15.3.4 在模糊的帕累托前沿上挖掘數據 352
15.3.5 帕累托前沿的運用機理 354
15.4 權衡空間的結構 355
15.5 敏感度分析 359
15.6 整理架構決策 364
15.6.1 對其他決策的影響 364
15.6.2 對衡量指標的影響 366
15.6.3 決策空間視圖 367
15.6.4 對決策進行排序 368
15.6.5 對決策及其順序的總結 370
15.7 小結 371
15.8 參考資料 372
第16章 系統架構最佳化問題的表述與求解 374
16.1 簡介 374
16.2 對系統架構最佳化問題進行表述 375
16.3 NEOSS範例：NASA的地球觀測衛星系統 379
16.4 系統架構決策中的模式 381
16.4.1 從程式化的決策到模式 382
16.4.2 DECISION-OPTION模式 383
16.4.3 DOWN-SELECTING模式 386
16.4.4 ASSIGNING模式 389
16.4.5 PARTITIONING模式 395
16.4.6 PERMUTING模式 399
16.4.7 CONNECTING模式 402
16.5 對大規模的系統架構問題進行表述 406
16.5.1 模式之間的重合 407
16.5.2 把問題分解為子問題 409
16.6 解決系統架構最佳化問題 410
16.6.1 介紹 410
16.6.2 全因子排列 411
16.6.3 啟發式的架構最佳化算法 412
16.6.4 基於種群的通用啟發式最佳化 413
16.6.5 生成初始種群 414
16.6.6 把某些固定的架構包含在初始種群中 415
16.6.7 通用的啟發式和元啟發式高效搜尋 416
16.6.8 遺傳算法中的啟發式策略 416
16.6.9 用更多的啟發式技術來強化遺傳算法 418
16.7 小結 419
16.8 參考資料 420
附錄A根據所選的架構集來計算衡量指標對決策的敏感度 423
附錄B聚類算法及其在系統架構中的運用 425
附錄C基於規則的系統及其在系統架構中的套用 430
附錄D經典的組合最佳化問題 436
各章問題 441
