1.2 系統工程

世界上存在著無數系統，它們雖然千差萬別，但存在著一些共性。對這些存在于各個系統中的共性在工程領域進行研究的科學被統稱為系統工程。根據ISO/IEC/IEEE 15288:2015的定義，系統工程（Systems Engineering，SE）是一種跨學科的方法，被用來管理如下工作中所需的全部技術和管理活動。

將一組來自各利益相關者的需求、期望和約束等轉化為具體的解決方案。

在系統的整個生命周期內支持該解決方案的實現。

圖1-2是INCOSE對系統工程與系統的定義。

從圖1-2中我們可以看出，系統工程是一種方法，其研究重點是在預期使用的環境中，在成本、進度和其他約束條件下，在系統的計劃生命周期內如何實現利益相關者期望的功能和操作性能。系統工程是一種控制系統生命周期成本的方法，更是一種邏輯思維方式和藝術。

系統工程是開發可運行系統的藝術和科學，能夠在一定的約束條件下滿足需求。它是一門整體的、綜合的學科，各個學科在系統中的貢獻被系統地評估和平衡，從而產生一個整體，不再受單一學科視角支配。

系統工程的目標之一是在面對各種約束時尋求安全和平衡的設計，有時候，這些約束來自相互對立的利益。約束也有可能是多重的或相互沖突的，系統工程師應該以優化總體設計為目標，需要精通如何平衡復雜系統中的管理、成本和技術，更需要著眼于大局，不僅要確保設計得正確（滿足需求），而且要確保正確地設計（實現運行目標并滿足利益相關者的期望）。

系統工程不但能夠指導技術開發，也能夠在項目的組織和管理中起到關鍵的作用。管理一個項目的主要目標包括：管理項目的技術、管理項目的團隊、管理項目的成本和進度。這幾個目標是相互關聯、彼此影響的。系統工程的流程主要包括如下4個主流程及包含在其中的30個子流程，如圖1-3所示。

根據ISO/IEC TR 24748-1的定義，一個系統的生命周期從時間維度看，始于需求，終于處置（或稱為退役），系統生命周期一共分為6個階段，如圖1-4所示。

系統工程與其他工程學科有許多共同點，比如關注細節、需要對物理現象進行建模和預測性能等。系統工程在如下方面與其他工程學科有著不同之處。

系統工程的關注點不是部件級別的細節，而是系統、子系統和組件。

系統工程強調保持選擇的開放性，并在做出決定之前盡量考慮所有可能的選擇。

系統工程是一個跨學科的方法和手段，可以確保系統的成功實現。

系統工程的流派有很多，其中影響力較大的有ISO/IEC/IEEE 15228標準和INCOSE。常見的V模型也是系統工程的產物。不同的學科、工程應用中的V模型雖然看似各有不同，但是基本思路頗為相似，只是在具體的名詞與側重點上有所不同，它們之間的主要關系如圖1-5所示。

在圖1-5所示的系統工程開發流程對比中，如果從汽車電子電氣系統的生命周期角度看，電子電氣架構的設計工作主要集中在虛框包含的范圍內，但不限于這幾個階段的活動，因為電子電氣架構的設計和開發涉及整個系統生命周期內的所有活動。同樣的，如果將視角轉移到每個子系統，那么每個子系統的開發和設計工作雖然主要集中在前端，但也將覆蓋整個流程的各個階段。

對于復雜系統的開發，尤其是汽車這樣涉及多個專業領域、強調高度協同、成本高且周期長的系統，遵循系統工程的方法和理念是目前最優的選擇。即使是整車開發流程，本質上也是系統工程在汽車開發中的一種實踐。掌握系統工程相關知識是對電子電氣架構設計人員的基本要求。