本章描述图2.1-1中所列系统设计流程中的各项活动,按照图2.1-1列出的编号为1至4的流程划分为相应的小节。在各小节中讨论每个流程的任务,包括流程输入、活动和输出。此外,还通过NASA项目相关示例给出附加指南。
系统设计流程中的4个流程相互依赖、反复迭代和递归,最终产生满足利益相关者期望的经确认的需求集和设计方案。系统设计流程中的4个流程分别是:利益相关者期望开发流程、技术需求开发流程、逻辑分解流程和设计方案开发流程。
图4.0-1描绘了系统设计4个流程之间的递归关系。这些流程的起点是,由一个研究团队采集并明确利益相关者的期望,包括使命任务目标、约束条件、设计导向、运行使用目标和针对指定使命任务的成功判定准则。这组利益相关者的期望及系统顶层需求可用于驱动系统设计的循环迭代过程,在此过程中开发一个粗略的系统架构/设计方案、系统运行使用构想及派生需求。上述三种产品之间应当相互保持一致,而为了达到这种一致性需要进行迭代和设计决策。一旦达成一致性,项目团队可以通过分析来确认所提出的设计方案是否达到了利益相关者的期望。一个简化的确认方法是提出如下问题:系统是否能够像所期望的那样工作?系统能在预算和进度约束条件下实现吗?系统是否能实现整体功能特性而满足运行使用要求,使得项目资金获得批准?如果这些问题的答案有一个是否定的,则需要调整设计方案或变更利益相关者的期望,流程需要重新开始。系统设计流程一直持续到系统的架构、运行使用构想和需求满足利益相关者的期望为止。
图4.0-1 4个系统设计流程之间的相互关系
设计工作的深度应当足以支撑对设计方案是否满足需求进行分析验证。当由资深的独立评审小组进行评定时,设计方案应当是可行的和可信的,并且应当足够详细到能支持费用建模和运行使用评估。
如果所设计的系统满足利益相关者的期望,研究团队就需要设定产品控制基线并为转入下一阶段做准备。通常在流程实施过程中,系统分解结构的中间各层也会作为一部分进行确认。在需求分解的下一个层级,已设定控制基线的派生需求(或分配需求)又转变为一组高层级需求,可以继续向下一层级分解,而设计流程则重新开始。这些系统设计流程主要应用在A前阶段,且一直持续到阶段C。
在A前阶段,系统设计流程聚焦于产生一个可行的设计构想,能够获得正式批准开展项目论证。阶段A则追求可选的设计方案和相应的理论上的成熟度,以此优化设计架构。在阶段B,产生一个能通过立项审批评定标准的初步设计方案。在阶段C,最终完成详细的可开工生产的设计方案。
这是一个简化的描述,用于说明系统设计流程之间的递归关系。这些流程可以用作参考指南,由每个项目研究团队根据项目的规模和团队自身的层次结构进行适当剪裁。后面各节将分别描述如何针对NASA特定的使命任务实施4个系统设计流程并获得相关产品。
系统设计的要点
●成功地理解并明确使命任务目标和运行使用构想是获取利益相关者期望的关键,该期望将转化为贯穿项目全寿命周期的产品质量需求。
●完全和彻底的需求可追溯性是成功确认产品需求的关键因素。
●清晰而又明确的需求将有助于在系统整体开发时,以及在做出重要变更或次要变更时,避免出现误解。
●将原始设计构思开发过程中做出的所有决策记录在技术数据资料中,这样将使得初始设计理念和探讨结果可以被用作评估未来变更和修正的依据。
●如果需要选择可接受的设计方案并在技术数据资料中归档记录,则应对设计方案进行验证。应根据系统需求和约束验证设计方案。然而,设计方案的确认是一个持续的反复迭代的递归过程,在该过程中需要不断评价设计方案是否满足利益相关者的期望。