目錄
係統架構原則
譯者序
推薦序
前言
緻謝
作者介紹
第一部分係統思維
第1章　係統架構簡介……2
1.1　復雜係統的架構……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　係統思維……8
2.1　簡介……8
2.2　係統與湧現……8
2.2.1　係統……8
2.2.2　湧現……10
2.3　任務一：確定係統及其形式與功能……13
2.3.1　形式與功能……13
2.3.2　工具-過程-操作數：這是人類的標準思維模式嗎……16
2.4　任務二：確定係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　確定如何將係統初步分解為恰當的實體……18
2.4.3　用整體思維找齣係統中的潛在實體……19
2.4.4　集中注意力，找齣係統中的重要實體……21
2.4.5　為實體創建抽象或從實體中發現抽象……22
2.4.6　定義係統的邊界，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　係統故障……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　思考復雜的係統……34
3.1　簡介……34
3.2　係統中的復雜度……34
3.2.1　復雜度……34
3.2.2　引入TeamXT這一範例係統……35
3.3　係統的分解……38
3.3.1　分解……38
3.3.2　體係……39
3.3.3　層級分解……39
3.3.4　簡單的係統、復雜度適中的係統以及復雜的係統……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　對復雜係統進行思索……44
3.5.1　自頂嚮下及自底嚮上式的思考……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　係統架構的分析
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　用解析錶示法來錶現形式：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　定義係統……58
4.3.2　確定形式實體……59
4.3.3　把泵作為復雜度適中的係統來分析……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　用圖和圖錶來展現形式關係：OPM……67
4.4.4　用錶格及類似矩陣的視圖來展現形式關係：DSM……70
4.4.5　連接性的形式關係……71
4.4.6　其他的形式關係……74
4.5　形式環境……75
4.5.1　伴生係統、整個産品係統及係統邊界……75
4.5.2　使用情境……77
4.6　軟件係統中的形式……77
4.6.1　軟件係統：信息形式及其二元性……77
4.6.2　軟件中的形式實體與形式關係……79
4.6.3　軟件係統所在的整個産品係統、軟件係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　把功能視為過程加操作數……84
5.2.3　用解析錶示法來展現功能……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　與價值有關的操作數……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　分析功能交互及功能架構……97
5.5.1　功能交互與功能架構……97
5.5.2　確定功能交互……98
5.5.3　價值通路……100
5.5.4　湧現與細分……101
5.5.5　軟件係統中的功能架構……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　係統架構……108
6.1　簡介……108
6.2　係統架構：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交互……116
6.2.4　確定形式結構是如何承載功能和性能的……118
6.3　係統架構中的非理想因素、支持層及接口……119
6.3.1　係統架構中的非理想因素……119
6.3.2　係統架構中的支持功能及支持層……120
6.3.3　形式與功能中的係統接口……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　用各種錶示法來推究係統架構……127
6.5.1　能夠對係統架構進行簡化的幾種方式……127
6.5.2　用投射法來錶示係統的架構……128
6.5.3　把過程投射到對象……129
6.5.4　把過程和操作數投射到形式……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　正嚮工程與更加復雜的係統……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係……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　研發係統之下第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　研發係統之下第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　傢庭數據網絡係統的第2級架構……170
8.5　為係統之下的第1級架構做模塊化處理……173
8.6　小結……176
8.7　參考資料……177
第三部分　創建係統架構
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　産品開發過程……186
9.3.1　各企業所使用的PDP之間的異同……187
9.3.2　通用的産品開發過程……191
9.4　小結……195
9.5　參考資料……199
第10章　上遊和下遊對係統架構的影響……200
10.1　簡介……200
10.2　上遊的影響因素：公司策略……201
10.3　上遊的影響因素：營銷……204
10.3.1　內嚮營銷……205
10.4　上遊的影響因素：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：可能齣颱的法規、標準和法律責任……209
10.5　上遊的影響因素：技術融閤……210
10.6　下遊的影響因素：實現—編碼、製造及供應鏈管理……212
10.7　下遊的影響因素：操作……214
10.7.1　係統的登場與退場……215
10.7.2　偶發操作、應急操作與獨立操作……216
10.8　下遊的影響因素：DesignforX……216
10.9　下遊的影響因素：産品與係統的演化、産品係列……218
10.9.1　復用與遺留元素……219
10.9.2　産品係列……220
10.9.3　平颱與架構……221
10.10　産品論證：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　將利益相關者作為係統：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：係統問題陳述……255
11.5　排列目標之間的優先次序……259
11.5.1　具備一緻性與可達成性的目標……262
11.6　小結……263
11.7　參考資料……270
附：對利益相關者提齣的係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　提齣概念……278
12.4　擴充概念並提齣概念片段……279
12.4.1　對推進功能進行擴充……279
12.4.2　混閤動力車的另外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　選齣幾個整體概念，做進一步的發展……288
12.7　小結……291
12.8　參考資料……295
第13章　把分解作為復雜度管理工具來使用……296
13.1　簡介……296
13.2　理解復雜度……296
13.2.1　復雜度……296
13.2.2　復雜與難懂……299
13.2.3　必要的復雜度……301
13.3　管理復雜度……305
13.3.1　選定分解方式……305
13.3.2　模塊化程度與分解……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　作為決策製定過程的係統架構……321
14.1　簡介……321
14.2　對阿波羅計劃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　阿波羅計劃的決策……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　決策支持係統的四項主要任務……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　為係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　帕纍托前沿……347
15.3.1　帕纍托前沿與占優……347
15.3.2　GNC範例係統的帕纍托前沿……348
15.3.3　模糊的帕纍托前沿及其好處……351
15.3.4　在模糊的帕纍托前沿上挖掘數據……352
15.3.5　帕纍托前沿的運用機理……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　係統架構優化問題的錶述與求解……374
16.1　簡介……374
16.2　對係統架構優化問題進行錶述……375
16.3　NEOSS範例：NASA的地球觀測衛星係統……379
16.4　係統架構決策中的模式……381
16.4.1　從程序化的決策到模式……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　對大規模的係統架構問題進行錶述……406
16.5.1　模式之間的重閤……407
16.5.2　把問題分解為子問題……409
16.6　解決係統架構優化問題……410
16.6.1　介紹……410
16.6.2　全因子排列……411
16.6.3　啓發式的架構優化算法……412
16.6.4　基於種群的通用啓發式優化……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　通用的啓發式和元啓發式高效搜索……416
16.6.8　遺傳算法中的啓發式策略……416
16.6.9　用更多的啓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聚類算法及其在係統架構中的運用……425
附錄C基於規則的係統及其在係統架構中的應用……430
附錄D經典的組閤優化問題……436
各章問題……441
· · · · · · (收起)