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系统架构：复杂系统的产品设计与开发

作者: [美] 爱德华著 , 克劳利（Edward Crawley）著 , 布鲁斯著 , 卡梅隆（Bruce Cameron）著

出版社: 机械工业出版社

出版时间: 2016-12

版次: 1

ISBN: 9787111551430

定价: 119.00

装帧: 其他

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 469页

字数: 450千字

分类: 计算机与互联网

326人买过

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。作者介绍Edward F. CrawleyEdward Crawley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。 Crawley于1996～2003年担任MIT航空航天学系的主管。他与其他人共同主导了一项国际协作，以推动工程学教育的改革。Crawley是《Rethinking Engineering Education: The CDIO Approach》一书的第一作者。Crawley于2003～2006年担任剑桥-MIT研究所（Cambridge-MIT Institute）的执行董事，这是由MIT与剑桥大学合办的机构，受到英国政府及业界的资助。该机构的目标是了解大学如何有效地发挥创新与经济增长引擎的作用，以及如何推广这种效用。 Crawley博士创立了多家公司，其中包括产品研发与生产公司ACX、生物分子探测器公司BioScale、互联网广告投放公司Dataxu，以及针对企业的能源投资组合分析公司Ekotrope。2003～2012年，他任职于轨道科学公司（Orbital Sciences Corporation）的董事会。 Crawley教授是AIAA（American Institute of Aeronautics and Astronautics，美国航天航空学会）及英国皇家航空学会（Royal Aeronautical Society）的会员，也是瑞典皇家工程科学院（Royal Swedish Academy of Engineering Science）、英国皇家工程学院（Royal Academy of Engineering）、中国工程院（Chinese Academy of Engineering）及美国国家工程院（National Academy of Engineering）的成员。 Bruce G. CameronBruce Cameron是咨询公司Technology Strategy Partners（TSP）的创始人，也是MIT System Architecture Lab的董事。Cameron博士从多伦多大学（University of Toronto）取得学士学位，从MIT取得硕士学位。身为TSP的合伙人，Cameron博士为系统架构、产品研发、技术策略及投资评估提供咨询服务。他曾在60多家高科技、太空、运输及消费品行业的财富500强企业任职，其中包括英国石油公司（British Petroleum，BP）、戴尔（Dell）、诺基亚（Nokia）、卡特比勒（Caterpillar）、安进（AMGEN）、威瑞森（Verizon）及美国国家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）。 Cameron博士在MIT的斯隆管理学院（Sloan School of Management）及工程学院（School of Engineering）讲授系统架构与技术策略课程。Cameron博士曾经开办MIT Commonality Study，这是由30多家公司所组成的研究项目，持续了8年。 Cameron博士原来曾经在高科技企业和银行任职，并构建了用来管理复杂研发计划的高级分析工具。在早期职业生涯中，他曾经是MDA Space Systems的系统工程师，并参与过一些航空设备的构建工作，这些设备目前还在轨道中运行。他是多伦多大学董事会的前成员。 Daniel SelvaDaniel Selva是康奈尔大学（Cornell）机械与航天工程系（Mechanical and Aerospace Engineering）的副教授。他从加泰罗尼亚大学（Polytechnic University of Catalonia，UPC）、法国国立高等航空航天学院（Supaero）及MIT获得电气工程与航空工程学位。 Selva教授的研究重点是在设计活动的初期运用系统架构、知识工程（knowledge engineering）与机器学习工具。他的研究成果运用于NASA的地球科学十年调查（Earth Science Decadal Survey）、Iridium GeoScan Program及NASA的跟踪与数据中继卫星系统（Tracking and Data Relay Satellite System，TDRSS）等项目，在这些项目中，他利用架构分析技术来为系统架构师和管理者提供支持。他也是Best Paper及Hottest Article奖项的获得者。 Selva在2004～2008年就职于法属圭亚那（French Guiana）库鲁（Kourou）的阿利安太空公司（Arianespace），是阿丽亚娜5型火箭发射团队（Ariane 5 Launch team）的成员，专门从事设备的数据处理与制导、导航及控制工作。他以前曾经在Cambrian Innovation公司研发供轨道卫星使用的新型生物机电系统，并在惠普公司从事银行网络的监控工作。他是财富管理公司NuOrion Partners的顾问团成员。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 21.1　复杂系统的架构 21.2　良好架构的优势 21.3　学习目标 51.4　本书结构 61.5　参考资料 7第2章　系统思维 82.1　简介 82.2　系统与涌现 82.2.1　系统 82.2.2　涌现 102.3　任务一：确定系统及其形式与功能 132.3.1　形式与功能 132.3.2　工具-过程-操作数：这是人类的标准思维模式吗 162.4　任务二：确定系统中的实体及其形式与功能 162.4.1　具备形式与功能的实体 172.4.2　确定如何将系统初步分解为恰当的实体 182.4.3　用整体思维找出系统中的潜在实体 192.4.4　集中注意力，找出系统中的重要实体 212.4.5　为实体创建抽象或从实体中发现抽象 222.4.6　定义系统的边界，并将其与外围环境隔开 242.5　任务三：确定实体之间的关系 252.5.1　关系的形式与功能 252.5.2　外部接口 282.6　任务四：涌现 282.6.1　涌现的重要性 282.6.2　系统故障 292.6.3　预测涌现物 302.6.4　涌现物依赖于实体及其关系 312.7　小结 322.8　参考资料 33第3章　思考复杂的系统 343.1　简介 343.2　系统中的复杂度 343.2.1　复杂度 343.2.2　引入Team XT这一范例系统 353.3　系统的分解 383.3.1　分解 383.3.2　体系 393.3.3　层级分解 393.3.4　简单的系统、复杂度适中的系统以及复杂的系统 413.3.5　原子部件 423.4　特殊的逻辑关系 433.4.1　类/实例关系 433.4.2　特化关系 433.4.3　递归 443.5　对复杂系统进行思索 443.5.1　自顶向下及自底向上式的思考 443.5.2　交替思考 453.6　架构展示工具：SysML与OPM 453.6.1　视图与投射 453.6.2　SysML 463.6.3　OPM 463.7　小结 493.8　参考资料 50第二部分　系统架构的分析第4章　形式 534.1　简介 534.2　架构中的形式 534.2.1　形式 534.2.2　用解析表示法来表现形式：对象 564.2.3　形式的分解 574.3　对架构中的形式进行分析 584.3.1　定义系统 584.3.2　确定形式实体 594.3.3　把泵作为复杂度适中的系统来分析 614.4　对架构中的形式关系进行分析 634.4.1　形式关系 634.4.2　空间/拓扑形式关系 654.4.3　用图和图表来展现形式关系：OPM 674.4.4　用表格及类似矩阵的视图来展现形式关系：DSM 704.4.5　连接性的形式关系 714.4.6　其他的形式关系 744.5　形式环境 754.5.1　伴生系统、整个产品系统及系统边界 754.5.2　使用情境 774.6　软件系统中的形式 774.6.1　软件系统：信息形式及其二元性 774.6.2　软件中的形式实体与形式关系 794.6.3　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 814.7　小结 824.8　参考资料 82第5章　功能 835.1　简介 835.2　架构中的功能 845.2.1　功能 845.2.2　把功能视为过程加操作数 845.2.3　用解析表示法来展现功能 855.3　分析对外展现的功能和价值 895.3.1　对外界展现的主要功能 895.3.2　与价值有关的操作数 905.4　对内部功能进行分析 935.4.1　内部功能 935.4.2　确定内部功能 945.5　分析功能交互及功能架构 975.5.1　功能交互与功能架构 975.5.2　确定功能交互 985.5.3　价值通路 1005.5.4　涌现与细分 1015.5.5　软件系统中的功能架构 1025.6　与价值相关的次要外部功能及内部功能 1055.7　小结 1065.8　参考资料 107第6章　系统架构 1086.1　简介 1086.2　系统架构：形式与功能 1096.2.1　形式与功能之间的映射 1096.2.2　确定形式与过程之间的映射 1146.2.3　形式结构承载并展现功能交互 1166.2.4　确定形式结构是如何承载功能和性能的 1186.3　系统架构中的非理想因素、支持层及接口 1196.3.1　系统架构中的非理想因素 1196.3.2　系统架构中的支持功能及支持层 1206.3.3　形式与功能中的系统接口 1216.4　操作行为 1236.4.1　操作者 1246.4.2　行为 1246.4.3　操作成本 1266.5　用各种表示法来推究系统架构 1276.5.1　能够对系统架构进行简化的几种方式 1276.5.2　用投射法来表示系统的架构 1286.5.3　把过程投射到对象 1296.5.4　把过程和操作数投射到形式 1306.6　小结 1336.7　参考资料 134第7章　与特定解决方案无关的功能和概念 1357.1　简介 1357.1.1　正向工程与更加复杂的系统 1357.1.2　对与特定解决方案无关的功能和概念所做的介绍 1367.2　确定与特定解决方案无关的功能 1387.3　概念 1407.3.1　作为一种观念的概念 1407.3.2　对概念构想有所帮助的框架 1427.3.3　构想概念时所应依循的步骤 1447.3.4　为概念命名
内容简介:
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。
作者简介:
作者介绍Edward F. CrawleyEdward Crawley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。 Crawley于1996～2003年担任MIT航空航天学系的主管。他与其他人共同主导了一项国际协作，以推动工程学教育的改革。Crawley是《Rethinking Engineering Education: The CDIO Approach》一书的第一作者。Crawley于2003～2006年担任剑桥-MIT研究所（Cambridge-MIT Institute）的执行董事，这是由MIT与剑桥大学合办的机构，受到英国政府及业界的资助。该机构的目标是了解大学如何有效地发挥创新与经济增长引擎的作用，以及如何推广这种效用。 Crawley博士创立了多家公司，其中包括产品研发与生产公司ACX、生物分子探测器公司BioScale、互联网广告投放公司Dataxu，以及针对企业的能源投资组合分析公司Ekotrope。2003～2012年，他任职于轨道科学公司（Orbital Sciences Corporation）的董事会。 Crawley教授是AIAA（American Institute of Aeronautics and Astronautics，美国航天航空学会）及英国皇家航空学会（Royal Aeronautical Society）的会员，也是瑞典皇家工程科学院（Royal Swedish Academy of Engineering Science）、英国皇家工程学院（Royal Academy of Engineering）、中国工程院（Chinese Academy of Engineering）及美国国家工程院（National Academy of Engineering）的成员。 Bruce G. CameronBruce Cameron是咨询公司Technology Strategy Partners（TSP）的创始人，也是MIT System Architecture Lab的董事。Cameron博士从多伦多大学（University of Toronto）取得学士学位，从MIT取得硕士学位。身为TSP的合伙人，Cameron博士为系统架构、产品研发、技术策略及投资评估提供咨询服务。他曾在60多家高科技、太空、运输及消费品行业的财富500强企业任职，其中包括英国石油公司（British Petroleum，BP）、戴尔（Dell）、诺基亚（Nokia）、卡特比勒（Caterpillar）、安进（AMGEN）、威瑞森（Verizon）及美国国家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）。 Cameron博士在MIT的斯隆管理学院（Sloan School of Management）及工程学院（School of Engineering）讲授系统架构与技术策略课程。Cameron博士曾经开办MIT Commonality Study，这是由30多家公司所组成的研究项目，持续了8年。 Cameron博士原来曾经在高科技企业和银行任职，并构建了用来管理复杂研发计划的高级分析工具。在早期职业生涯中，他曾经是MDA Space Systems的系统工程师，并参与过一些航空设备的构建工作，这些设备目前还在轨道中运行。他是多伦多大学董事会的前成员。 Daniel SelvaDaniel Selva是康奈尔大学（Cornell）机械与航天工程系（Mechanical and Aerospace Engineering）的副教授。他从加泰罗尼亚大学（Polytechnic University of Catalonia，UPC）、法国国立高等航空航天学院（Supaero）及MIT获得电气工程与航空工程学位。 Selva教授的研究重点是在设计活动的初期运用系统架构、知识工程（knowledge engineering）与机器学习工具。他的研究成果运用于NASA的地球科学十年调查（Earth Science Decadal Survey）、Iridium GeoScan Program及NASA的跟踪与数据中继卫星系统（Tracking and Data Relay Satellite System，TDRSS）等项目，在这些项目中，他利用架构分析技术来为系统架构师和管理者提供支持。他也是Best Paper及Hottest Article奖项的获得者。 Selva在2004～2008年就职于法属圭亚那（French Guiana）库鲁（Kourou）的阿利安太空公司（Arianespace），是阿丽亚娜5型火箭发射团队（Ariane 5 Launch team）的成员，专门从事设备的数据处理与制导、导航及控制工作。他以前曾经在Cambrian Innovation公司研发供轨道卫星使用的新型生物机电系统，并在惠普公司从事银行网络的监控工作。他是财富管理公司NuOrion Partners的顾问团成员。
目录:
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 21.1　复杂系统的架构 21.2　良好架构的优势 21.3　学习目标 51.4　本书结构 61.5　参考资料 7第2章　系统思维 82.1　简介 82.2　系统与涌现 82.2.1　系统 82.2.2　涌现 102.3　任务一：确定系统及其形式与功能 132.3.1　形式与功能 132.3.2　工具-过程-操作数：这是人类的标准思维模式吗 162.4　任务二：确定系统中的实体及其形式与功能 162.4.1　具备形式与功能的实体 172.4.2　确定如何将系统初步分解为恰当的实体 182.4.3　用整体思维找出系统中的潜在实体 192.4.4　集中注意力，找出系统中的重要实体 212.4.5　为实体创建抽象或从实体中发现抽象 222.4.6　定义系统的边界，并将其与外围环境隔开 242.5　任务三：确定实体之间的关系 252.5.1　关系的形式与功能 252.5.2　外部接口 282.6　任务四：涌现 282.6.1　涌现的重要性 282.6.2　系统故障 292.6.3　预测涌现物 302.6.4　涌现物依赖于实体及其关系 312.7　小结 322.8　参考资料 33第3章　思考复杂的系统 343.1　简介 343.2　系统中的复杂度 343.2.1　复杂度 343.2.2　引入Team XT这一范例系统 353.3　系统的分解 383.3.1　分解 383.3.2　体系 393.3.3　层级分解 393.3.4　简单的系统、复杂度适中的系统以及复杂的系统 413.3.5　原子部件 423.4　特殊的逻辑关系 433.4.1　类/实例关系 433.4.2　特化关系 433.4.3　递归 443.5　对复杂系统进行思索 443.5.1　自顶向下及自底向上式的思考 443.5.2　交替思考 453.6　架构展示工具：SysML与OPM 453.6.1　视图与投射 453.6.2　SysML 463.6.3　OPM 463.7　小结 493.8　参考资料 50第二部分　系统架构的分析第4章　形式 534.1　简介 534.2　架构中的形式 534.2.1　形式 534.2.2　用解析表示法来表现形式：对象 564.2.3　形式的分解 574.3　对架构中的形式进行分析 584.3.1　定义系统 584.3.2　确定形式实体 594.3.3　把泵作为复杂度适中的系统来分析 614.4　对架构中的形式关系进行分析 634.4.1　形式关系 634.4.2　空间/拓扑形式关系 654.4.3　用图和图表来展现形式关系：OPM 674.4.4　用表格及类似矩阵的视图来展现形式关系：DSM 704.4.5　连接性的形式关系 714.4.6　其他的形式关系 744.5　形式环境 754.5.1　伴生系统、整个产品系统及系统边界 754.5.2　使用情境 774.6　软件系统中的形式 774.6.1　软件系统：信息形式及其二元性 774.6.2　软件中的形式实体与形式关系 794.6.3　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 814.7　小结 824.8　参考资料 82第5章　功能 835.1　简介 835.2　架构中的功能 845.2.1　功能 845.2.2　把功能视为过程加操作数 845.2.3　用解析表示法来展现功能 855.3　分析对外展现的功能和价值 895.3.1　对外界展现的主要功能 895.3.2　与价值有关的操作数 905.4　对内部功能进行分析 935.4.1　内部功能 935.4.2　确定内部功能 945.5　分析功能交互及功能架构 975.5.1　功能交互与功能架构 975.5.2　确定功能交互 985.5.3　价值通路 1005.5.4　涌现与细分 1015.5.5　软件系统中的功能架构 1025.6　与价值相关的次要外部功能及内部功能 1055.7　小结 1065.8　参考资料 107第6章　系统架构 1086.1　简介 1086.2　系统架构：形式与功能 1096.2.1　形式与功能之间的映射 1096.2.2　确定形式与过程之间的映射 1146.2.3　形式结构承载并展现功能交互 1166.2.4　确定形式结构是如何承载功能和性能的 1186.3　系统架构中的非理想因素、支持层及接口 1196.3.1　系统架构中的非理想因素 1196.3.2　系统架构中的支持功能及支持层 1206.3.3　形式与功能中的系统接口 1216.4　操作行为 1236.4.1　操作者 1246.4.2　行为 1246.4.3　操作成本 1266.5　用各种表示法来推究系统架构 1276.5.1　能够对系统架构进行简化的几种方式 1276.5.2　用投射法来表示系统的架构 1286.5.3　把过程投射到对象 1296.5.4　把过程和操作数投射到形式 1306.6　小结 1336.7　参考资料 134第7章　与特定解决方案无关的功能和概念 1357.1　简介 1357.1.1　正向工程与更加复杂的系统 1357.1.2　对与特定解决方案无关的功能和概念所做的介绍 1367.2　确定与特定解决方案无关的功能 1387.3　概念 1407.3.1　作为一种观念的概念 1407.3.2　对概念构想有所帮助的框架 1427.3.3　构想概念时所应依循的步骤 1447.3.4　为概念命名

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