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系统工程是工程行业中任何项目的关键部分；无论是制造一个简单的组件还是设计复杂的产品，例如汽车或飞机。诸如NASA和BAE Systems之类的知名组织强调了系统工程的重要性，以满足需求并成功执行任务和项目。但是，系统工程到底是什么？它在航空航天工业中扮演什么角色？
为了回答这个问题，请考虑什么是系统。根据MIL-HBK-338B电子可靠性设计手册，系统为：
“能够执行或支持操作角色，或两者兼而有之的设备，技能和技术的组合。” （国防部，1998年）
系统不一定必须像车辆或计算机一样复杂，它可以是更大更复杂的系统的一部分。它甚至不必是人造的。太阳系是系统的自然例子，而汽车的制动器则是一个单独的系统，它是大型系统的一部分。系统是组件的组合，这些组件协同工作以处理输入以创建输出。
系统可以分为多个较小的系统和子系统，这些系统和子系统专门研究不同的领域，以确保整个系统符合其要求和规格。可以制定这些系统的层次结构，以将主要系统的需求划分为更小，更易管理的组件，这些组件可以分布在这些专用子系统之间。
图1-系统层次结构示例。（莫阿与海桥，2013年）
为了确保所有组件在整个系统中都能协同工作，子系统之间需要大量的通信和集成。这就是系统工程的用武之地。系统工程被国际系统工程理事会（INCOSE）描述为：
“实现成功系统的跨学科方法和手段。它专注于在开发周期的早期定义客户需求和所需的功能，记录需求，然后在考虑整个问题的同时进行设计综合和系统验证。” （收入）
系统工程是“整体和集成的”，并弥合了不同子系统之间的通信空白，以“产生一个连贯的整体”（NASA，2009）。子系统是专门的，并且专注于主系统的一个领域，而系统工程则更为通用，并且采用了更加以目标为中心的方法，着眼于更大的前景，以确保子系统能够有效地组合在一起，以在最后期限内生产出最终的主系统和预算。
航空航天系统工程
汽车和航空航天等行业的组织发现，系统工程对于确定替代解决方案，防止任何不可预见的问题以及确保客户对最终产品的质量感到满意特别有用。此外，INCOSE指出“有效利用系统工程可以节省超过20％的项目预算”（INCOSE，2009年）。系统工程软件现在允许公司通过虚拟仿真针对客户要求测试概念模型，并生成文件化的安全证据，以供民航局（CAA）等认证机构进行评估（3dsCATIA，2011年）。这有助于减少测试原型，修改和可能报废的材料浪费，并使从概念到产品的生产过程更快，更有效。
系统工程师的目的是帮助客户正确理解手头的问题，并为客户准备解决方案，以供客户选择。然后，系统工程师可以通过从所需的输出开始确定所需的输入，然后不断地参考客户的需求以确保最终系统符合要求，从而领导并指导项目团队的不同部门实现该解决方案的目标。它的规格。为此，系统工程师需要具有许多不同的技能和特质，包括：
- 广泛的技术能力：系统工程师需要对大多数（如果不是全部）不同子系统有基本的了解，并希望了解更多有关这些领域的知识；
- 认识到达到最终目标所需的过程和总体目标的价值，以及对子系统团队实现这些目标的能力；
- 一个自信的领导者，但又是一个坚强果断的团队成员。NASA总部的Harold Bell建议：“一位出色的系统工程师完全理解并运用了领导艺术，并从试图从他或她的团队那里获得领导徽章而拥有经验和伤疤”（NASA，2009年）；
- 解决问题和批判性思维能力；
- 出色的沟通能力和积极的聆听能力以及建立全系统连接的能力；
- 能够采取以目标为中心的方法，而不是技术或时间顺序的洞察力：系统工程师查看输出以确定项目所需的输入，并且需要能够看到更大的图景，而只关注较小的细节需要的时候;
- 适应变化和不确定性：根据NASA的说法，系统工程师需要了解并鼓励团队中不确定性的量化，以便设计一种能够容纳这些不确定性的系统（NASA，2009年）；
- 创造力和工程学本能，以便在发现风险和影响的同时找到解决问题的最佳方法；
- 适当的偏执狂：期待最好的，但为预防措施考虑和计划最坏的情况。
系统工程师的一些行为特征可以归纳为一个属性：系统思考。系统思维最初由麻省理工学院教授杰伊·佛雷斯特（Jay Forrester）于1956年创立，他认识到需要采用更好的方法来测试有关社会系统的新想法，就像可以测试工程中的想法一样（Aronson）。系统思维是使人们能够理解和管理社会系统并加以改进的一组通用原则。
系统思维方法从根本上不同于传统形式分析。一方面，传统分析着眼于还原主义，即将主要系统的一部分（也称为holons）还原为不断下降的成分（Kasser&Mackley，2008年）。相比之下，系统思考着眼于更大的图景，以及系统或部件如何与其他holon相互作用，并认识到Holon之间的回路和关系。与使用传统分析方法得出的结论相比，这通常可以得出明显不同的结论，但也可以帮助确定holon的新兴行为以及产生意外结果的可能性-期望出乎意料。通过采取这些步骤，可以更轻松地找到新的，更有效的解决方案，以解决复杂的重复出现的问题，同时也改善了组织内部的协调。
在行业中，系统工程师需要与许多不同的利益相关者一起工作，每个利益相关者对于所需产品的设计和开发都有自己的看法。例如，如果航空航天组织要研究新民用飞机的概念开发，那么就会有各种各样的利益相关者，包括材料和服务的供应商，乘客和机组人员以及认证机构，以及直接参与该项目的工程团队。图2显示了民航系统中的典型利益相关者，将其分为四个主要系统接口：社会经济，监管，工程和人为。通过识别这些接口，系统工程师可以计划何时需要与特定系统进行交互，并简化开发和操作，记录整个过程。
图2-民航系统中的典型利益相关者。 （莫阿与海桥，2013年）
每个利益相关者在相同的界面中相互依存。例如，在申请类型证书时，必须生产许多原型以进行不同的测试，并且必须制定维护计划以支持设计批准后的持续适航性。这将与原型的测试结果一起提交给监管机构，如果监管机构对原型的安全，健康和环境方面感到满意，则批准该原型，而适航当局会颁发型号合格证（MAWA，2014年）。然后必须遵守进一步的规定，以使飞机保留其型号合格证和适航证书，否则将被视为飞行不安全。因此，系统工程师必须了解飞机在其整个生命周期内必须遵守的法规，并计划将其维持在适航标准的方法。
一旦该概念成为产品，系统工程师的工作就不会完成。然后，他们必须与维护团队合作，以确保产品安全并能够使用，直到产品退役。图3从民航局（CAA）的角度显示了飞机的生命周期，以及航空系统中的系统工程师和产品经理在整个生命周期中必须与CAA合作的方式。
图3-飞机的生命周期（新西兰民航局，2009年）
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系统工程是航空航天业成功的“至关重要的核心能力”。首先是管理复杂性以获得正确的设计，然后维护和增强其技术完整性（NASA，2009）。根据NASA管理员迈克尔·格里芬（Michael D. Griffin）在其2007年的演讲《 系统工程和工程学的两种文化》中 所说，系统工程有助于平衡所有子系统，并组合成一个系统，该系统将通过初步设计阶段，因此满足明确设计的客户要求（格里芬，2007年）。
通过研究民用飞机的概念发展，并考虑到飞机生命周期中涉及的不同利益相关者和系统接口，无论是直接还是间接，很明显，系统工程师都有广泛的职责和观点来管理飞机外部工程系统即使在初步设计阶段完成后仍继续得到解决和管理。通过确保他们完全了解最终产品的最终目标的程度，并理解其将对不同利益相关者产生的影响，系统工程师能够确定在确定的期限和预算内实现这些目标所需的投入。
尽管根据行业和组织的喜好，系统工程可以采用不同的形式，但所采用的基本方法始终保持一致，目标仍然相同：寻找最佳设计以满足需求。在任何工程项目中，都需要将多个专门的子系统整合在一起，以确保项目的最终结果能够尽其所能地满足其规格要求。
参考文献
3dsCATIA。（2011年9月30日）。 什么是“系统工程”？-基本收藏。 从YouTube检索：https://www.youtube.com/watch?v=Eap9kmIz_6k
D.Aronson（nd）。 系统思维概述。 从《思维》页面检索2016年：http：//www.thinking.net/Systems_Thinking/OverviewSTarticle.pdf
国防部。（1998）。 MIL-HBK-338B电子可靠性设计手册。 弗吉尼亚：国防质量和标准化局。
收入。（nd）。 什么是系统工程？ 从INCOSE UK检索2016：http://www.incose.org/AboutSE/WhatIsSE
收入。（2009年3月）。 指南3：为什么要投资系统工程？ 从INCOSE UK检索：http://www.incoseonline.org.uk/Program_Files/Publications/zGuides_3.aspx?CatID=Publications
Kasser，J。和Mackley，T。（2008）。 应用系统思维并将其与系统工程相结合。 克兰菲尔德：约瑟夫·卡塞尔。
Moir，I.和Seabridge，A.（2013）。 飞机系统的设计和开发（第二版）。 奇切斯特：约翰·威利父子有限公司
美国宇航局。（2009）。 系统工程的艺术与科学。 美国宇航局。
©2016克莱尔·米勒（Claire Miller）