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宇航產品集成開發(fā)模式與方法

宇航產品集成開發(fā)模式與方法

出版社：科學出版社出版時間：2022-11-01
開本： B5 頁數(shù)： 200
本類榜單：經濟銷量榜
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宇航產品集成開發(fā)模式與方法 版權信息

  • ISBN：9787030727237
  • 條形碼：9787030727237 ; 978-7-03-072723-7
  • 裝幀：一般膠版紙
  • 冊數(shù)：暫無
  • 重量：暫無
  • 所屬分類：>

宇航產品集成開發(fā)模式與方法 內容簡介

隨著宇航企業(yè)進入產業(yè)化轉型、接軌市場化和國際化等步伐，宇航產品開發(fā)的高可靠、低成本、短周期等需求日益凸顯。本書首先介紹宇航產品開發(fā)的特點與面臨的挑戰(zhàn)，分別從支撐技術開發(fā)、項目管理、產品開發(fā)、并行流程、質量管理、信息化支撐工具等方面全面闡述宇航產品IPD方法的核心思想和實施方法、并提供了大量北京控制工程研究所在該方法應用過程中工程實踐案例，所有案例都是作者從事工程實踐過程中獲得的**手資料。本書對傳統(tǒng)IPD理念和方法進行了推廣和創(chuàng)新，對傳統(tǒng)宇航產品研制模式、方法進行了提升，更加契合宇航產品研制的特點。

宇航產品集成開發(fā)模式與方法 目錄

目錄
**章概論1
1.1宇航產品簡述1
1.1.1航天器系統(tǒng)及其特點1
1.1.2宇航單機產品及其特點3
1.2產品開發(fā)模式簡述4
1.2.1常見的產品開發(fā)模式4
1.2.2IPD方法簡述9
1.3宇航產品開發(fā)模式演化15
1.3.1基于型號牽引的項目式產品開發(fā)模式15
1.3.2基于產品化的職能式產品開發(fā)模式17
1.3.3宇航產品集成開發(fā)模式18
1.4小結25
第二章產品需求管理及規(guī)劃26
2.1產品需求管理及規(guī)劃的內涵26
2.2需求管理28
2.2.1需求收集28
2.2.2需求分析30
2.2.3需求分類39
2.3產品規(guī)劃40
2.3.1產品系列化規(guī)劃42
2.3.2技術規(guī)劃51
2.3.3產品生命周期規(guī)劃51
2.4產品立項53
2.4.1產品分類53
2.4.2立項策劃54
2.4.3產品決策66
2.5小結66
第三章模塊化設計67
3.1模塊化設計簡介68
3.1.1模塊68
3.1.2模塊化設計概念68
3.1.3宇航產品模塊化設計69
3.2模塊創(chuàng)建與維護70
3.2.1模塊創(chuàng)建70
3.2.2模塊維護76
3.3模塊選用與設計85
3.3.1模塊選用與設計的基本內容86
3.3.2模塊選用與設計流程87
3.4小結90
第四章支撐技術開發(fā)管理91
4.1支撐技術簡介92
4.1.1技術分類92
4.1.2技術成熟度93
4.1.3支撐技術樹和技術清單94
4.2支撐技術規(guī)劃96
4.2.1技術戰(zhàn)略97
4.2.2需求分析97
4.2.3技術識別98
4.2.4規(guī)劃制訂100
4.3支撐技術開發(fā)100
4.4支撐技術選用103
4.5支撐技術崗位104
4.6小結106
第五章產品團隊管理107
5.1產品團隊簡介108
5.1.1產品團隊組織形式108
5.1.2跨部門集成團隊組建原則111
5.1.3跨部門集成團隊分類112
5.2宇航產品集成開發(fā)團隊114
5.2.1團隊組成114
5.2.2團隊管理118
5.2.3團隊考核122
5.3小結125
第六章全生命周期流程管理126
6.1宇航產品全生命周期流程126
6.2宇航產品開發(fā)流程128
6.2.1宇航產品傳統(tǒng)開發(fā)流程128
6.2.2宇航產品結構化并行開發(fā)流程129
6.3宇航產品評估流程136
6.3.1評估階段137
6.3.2治理和落實階段145
6.4小結146
第七章知識管理147
7.1知識管理簡介147
7.1.1知識的內涵147
7.1.2知識管理的內涵149
7.1.3知識管理與產品開發(fā)的關系150
7.1.4宇航企業(yè)知識管理現(xiàn)狀151
7.2知識管理過程153
7.2.1知識獲取157
7.2.2知識存儲158
7.2.3知識共享159
7.2.4知識應用161
7.3小結164
第八章產品保證165
8.1產品保證簡介165
8.1.1產品保證的發(fā)展歷程165
8.1.2產品保證要素166
8.1.3產品保證實施基礎保障168
8.1.4產品保證與質量管理的關系173
8.2基于風險控制的宇航產品保證175
8.2.1常規(guī)技術風險管控176
8.2.2關鍵技術風險管控179
8.2.3常見產品保證活動183
8.3小結188
參考文獻189
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宇航產品集成開發(fā)模式與方法 節(jié)選

**章概論 　　**章概論 　　產品，是指一組將輸入轉化為輸出的相互關聯(lián)或相互作用活動的結果，關聯(lián)著企業(yè)開發(fā)和生產以及用戶選購和消費。因此，產品的本質涵蓋了開發(fā)、生產、應用等全周期環(huán)節(jié)。宇航產品是指宇航系統(tǒng)（如航天器系統(tǒng)）中通過開發(fā)、研制和生產過程形成的硬件/軟件，按照組成的復雜程度分為系統(tǒng)、分系統(tǒng)和單機三個層次［1］。 　　1.1宇航產品簡述 　　1.1.1航天器系統(tǒng)及其特點 　　航天器是按照天體力學的規(guī)律在太空中運行，作為開展太空探索、開發(fā)和在特殊的宇宙空間環(huán)境中執(zhí)行特定任務的飛行器。 　　1. 航天器分類 　　航天器包括衛(wèi)星、深空探測器、空間站和飛船。 　　衛(wèi)星又稱人造地球衛(wèi)星，是目前數(shù)量*多的航天器，占航天器總數(shù)90%以上。衛(wèi)星按照用途可以分為應用衛(wèi)星、科學衛(wèi)星和技術試驗衛(wèi)星。應用衛(wèi)星是直接為國民經濟或軍事服務的衛(wèi)星，如通信衛(wèi)星、偵察衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、導航衛(wèi)星等？茖W衛(wèi)星主要用于科學探測和研究。 　　深空探測器是脫離地球引力場、對地球以外的天體開展空間探測活動的航天器，按照對象可以分為月球探測器、行星和行星際探測器等。例如，2020年7月，我國首*自主火星探測器“天問一號”在文昌航天發(fā)射場升空，并于2021年5月成功著陸于火星烏托邦平原。 　　空間站又稱太空站，作為大型載人航天器，在地球近地軌道長時間運行，可供多名航天員巡訪、長期工作和生活。飛船是一種運送航天員、貨物到達太空并安全返回的航天器，按照用途可以分為載人飛船和貨運飛船。中國空間站是一個多模塊在軌組裝的空間實驗平臺，是規(guī)模較大、長期有人參與的國家*太空實驗室，可支持航天員長期在軌生活和工作。在軌運行期間，由載人飛船往返運送航天員，完成航天員乘組輪換，由貨運飛船完成物資補給和廢棄物下行。 　　2. 航天器組成 　　航天器由不同功能的若干分系統(tǒng)組成。以人造地球衛(wèi)星為例，一般由有效載荷（專用系統(tǒng)）和平臺（保障系統(tǒng)）兩大部分組成。其中，有效載荷是航天器上直接完成特定任務的儀器、設備等；平臺是支持有效載荷工作的組合體，為有效載荷的正常工作提供控制、支持和保障等服務［2］。 　　航天器根據(jù)任務不同需安裝不同的有效載荷，例如，天文衛(wèi)星安裝天文望遠鏡、光譜儀和粒子探測器等有效載荷，偵察衛(wèi)星安裝可見光或紅外相機、合成孔徑雷達、微波裝置等有效載荷，通信衛(wèi)星安裝大量的轉發(fā)器和通信天線等有效載荷。 　　平臺是由保障系統(tǒng)組成、可支持有效載荷的組合體。航天器平臺一般包括結構與機構分系統(tǒng)、熱控分系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)、測控分系統(tǒng)、控制分系統(tǒng)、推進分系統(tǒng)、供配電分系統(tǒng)等。其中，結構與機構分系統(tǒng)是用于支撐、固定儀器設備，使它們構成一個整體，以承受地面運輸、發(fā)射和在軌應用時的各種力學工況和空間環(huán)境，保證航天器完成各種功能的分系統(tǒng)；熱控分系統(tǒng)是用于控制航天器內部環(huán)境與外部環(huán)境之間的熱交換過程，使航天器上裝載的儀器設備和功能部件的溫度處于允許的溫度范圍內的分系統(tǒng)；數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)是用于存儲各種程序，采集處理航天器上各分系統(tǒng)數(shù)據(jù)，協(xié)調管理航天器各分系統(tǒng)工作的分系統(tǒng)；測控分系統(tǒng)是執(zhí)行航天器遙測、遙控、跟蹤和測軌功能的分系統(tǒng)；控制分系統(tǒng)是航天器在軌運行姿態(tài)控制和軌道控制的分系統(tǒng)；推進分系統(tǒng)是按照火箭推進原理，同控制分系統(tǒng)協(xié)同完成姿態(tài)控制和軌道控制功能的分系統(tǒng)；供配電分系統(tǒng)是產生、存儲、變換、配置電能的分系統(tǒng)。 　　3. 航天器特點 　　航天器要被發(fā)射到地球大氣層之外進行航行活動，需要處于苛刻的運行環(huán)境中正常工作幾年甚至十幾年，有的航天器還要返回地球或在其他天體上著陸；同時，航天器研制涉及眾多的技術、復雜的過程、眾多的參研單位，航天器高質量、高可靠的任務要求與小子樣、一次成功的研制特點形成了鮮明的對比。綜上所述，航天器具有以下特點。 　。1） 應用環(huán)境惡劣。航天器首先要經歷發(fā)射過程中運載器（例如火箭）惡劣振動環(huán)境的考驗。在軌運行期間，航天器長期處于高真空、高輻射、溫度冷熱頻繁交變的空間環(huán)境中，真空、太陽電磁輻射、高能粒子輻射、等離子體、大氣和磁場等復雜并且難以預測的空間環(huán)境給航天器的穩(wěn)定運行帶來了極大的風險。 　　（2） 工程復雜度高。航天器研制涵蓋了眾多基礎學科，在研制中應用了大量工程技術和方法，高度融合各種專業(yè)和技術，包括力學、熱力學、材料學、電子技術、自動控制技術、計算機技術、噴氣推進技術和制造工藝技術等，同時眾多企業(yè)廣泛的協(xié)作對工程管理提出了很高的要求。這些因素大大增加了航天器研制的復雜程度。 　。3） 可靠性要求高。在地面，不論是作為戰(zhàn)爭利器的飛機、艦船，還是出現(xiàn)在百姓之家的汽車、家用電器，如果出現(xiàn)故障，都可以進行維護、維修或者更換。但是，航天器一旦發(fā)射入軌后，需要在近乎無維護支持的情況下，以自主運行模式完成任務，并達到高性能、高質量和高可靠性要求。航天器一旦出現(xiàn)在軌故障，除空間站、載人飛船等少數(shù)航天器以外，一般不能進行在軌直接維修。同時，航天器的壽命需求不斷提升，由原來的數(shù)個月提高到十幾年甚至更高，航天器一旦出現(xiàn)故障不僅會造成經濟上的巨大損失，在政治和軍事上也將帶來不良影響，因此，航天器*重要的要求是“安全可靠”。 　　1.1.2宇航單機產品及其特點 　　宇航單機產品一般是指能完成規(guī)定的功能，同時在被分解和再組裝后能保持其功能的設備，或具有獨立功能、完整結構和明確機、電、熱等接口的構成分系統(tǒng)的產品［3］。 　　以航天器控制分系統(tǒng)和推進分系統(tǒng)為例？刂品窒到y(tǒng)涉及的宇航單機產品包含機電類、光電類和電子類產品，其中，機電類產品有飛輪、陀螺、太陽帆板驅動機構、控制力矩陀螺等，光電類產品有星敏感器、地球敏感器、太陽敏感器等，電子類產品有控制計算機、驅動控制單元等。推進分系統(tǒng)涉及的產品有推力器、氣瓶及貯箱等。圖11為航天器控制分系統(tǒng)和推進分系統(tǒng)產品示意圖。 　　圖1-1航天器宇航單機產品示意圖 　　作為航天器的主要組成部分及載荷，宇航單機產品同樣具備應用環(huán)境惡劣、工程復雜度高、可靠性要求高的特點。此外，宇航單機產品還具有多品種小批量的特點。宇航任務需滿足天基通信、導航、遙感、載人航天、深空探測、星表行走等多類型需求，宇航單機產品涉及測控、控制、動力推進、動量提供、邏輯處理等多種用途，使得宇航單機產品種類繁多；同時，宇航型號任務數(shù)量有限，而每個型號任務上配置的每種宇航單機產品的數(shù)量都不多，客觀上具有小批量、小子樣的特點。如衛(wèi)星用星敏感器產品，為了滿足不同任務要求，需要研制中等精度、高精度、甚高精度、超高精度等產品，還需針對特殊工況開發(fā)定制化產品，每種產品在衛(wèi)星上的配置數(shù)量一般為2～4臺，因此生產上難以形成規(guī)模化。 　　因此，宇航單機產品開發(fā)必須貫徹系統(tǒng)工程思想，在吸收國內外相關實踐和研究成果的基礎上，不斷進行理論和方法創(chuàng)新，對宇航產品開發(fā)過程進行持續(xù)優(yōu)化，滿足小子樣條件下產品高性能、高質量、高可靠性的要求，保證型號任務圓滿成功，在軌穩(wěn)定運行。 　　1.2產品開發(fā)模式簡述 　　1.2.1常見的產品開發(fā)模式 　　隨著宇航市場逐步開放以及商業(yè)航天的快速發(fā)展，用戶需求逐漸呈現(xiàn)出多樣性和探索性特征，宇航企業(yè)必須主動尋求突破以提升自身的應變能力。產品開發(fā)作為宇航企業(yè)核心的經營活動，更是當務之急。 　　目前，產品開發(fā)管理已經成為了一項專門、熱門的研究領域，適應時代要求的開發(fā)模式不斷涌現(xiàn)。常見的產品開發(fā)模式有集成產品開發(fā)（integrated product development， IPD）、門徑管理系統(tǒng)（stagegate system， SGS）、產品價值管理（product value management， PVM）和能力成熟度模型集成（capability maturity model integration， CMMI）等［3］。 　　1. IPD 　　IPD思想來源于產品及周期優(yōu)化法（product and cycletime excellence， PACE），由IBM在實踐中創(chuàng)建。IBM在總結IPD時提出，通過市場重組、流程重組和產品重組“三大重組”實現(xiàn)對于產品開發(fā)模式的變革［4］。 　。1） 市場重組： 將產品和技術的實現(xiàn)活動與市場活動有機結合，利用投資的理念和方法來管理產品的開發(fā)，實現(xiàn)投資和市場的共同成功。 　。2） 流程重組： 將原來串行運作、跨部門協(xié)調困難的產品開發(fā)過程，通過組建跨部門團隊和建立結構化并行協(xié)同流程，轉變?yōu)閰f(xié)同、可控、高效的開發(fā)過程。 　　（3） 產品重組： 通過技術/平臺規(guī)劃和通用模塊管理，實現(xiàn)技術、零組件、模塊等產品縱向不同層次的異步開發(fā)，減弱各層次之間的依賴關系，實現(xiàn)技術、零組件、模塊等在不同產品之間的重用與共享。 　　2. SGS 　　SGS由Robert G. Cooper于20世紀80年代創(chuàng)立，并應用于美國、歐洲、日本的企業(yè)，指導新產品開發(fā)。SGS是一種把新產品開發(fā)項目從概念推進到發(fā)布的操作模型，它將產品開發(fā)流程劃分為一系列預先設定的階段，每個階段由一組預先計劃的、跨職能的、并行的活動組成，并在通向每一階段處設置關口，進行決策。 　　SGS重視尋求突破性的新產品構思和產品概念。認為一個良好的新產品創(chuàng)意將有助于企業(yè)獲得更好的市場表現(xiàn)從而獲得競爭優(yōu)勢，在新產品立項前開展仔細的分析和研究，把重心從具體的產品開發(fā)層面提升到產品價值層面。 　　SGS關注有效的入口決策和組合化管理。在產品開發(fā)的每個階段都要設置關口進行決策，以杜絕沒有價值的產品浪費。此外還需要進行多個產品的優(yōu)先級排序，發(fā)揮企業(yè)資源的組合優(yōu)勢。 　　SGS強調投放市場前的營銷工作。產品的價值*終通過市場營銷來實現(xiàn)，因此從開發(fā)的*初階段就應該考慮如何營銷，在開發(fā)完成前完善營銷方案。 　　SGS建議企業(yè)制定產品創(chuàng)新戰(zhàn)略。對企業(yè)而言，持續(xù)的競爭力表現(xiàn)在不斷推出成功的新產品，制定有遠見的產品創(chuàng)新戰(zhàn)略和產品規(guī)劃將有助于每個新產品的開發(fā)和決策。 　　3. PVM 　　PVM的思想是基于盈利模式、D.Lehmann和Crawford的《產品管理》（Product Management）及SGS，于2002年創(chuàng)立的產品開發(fā)和管理模式，被許多全球知名品牌企業(yè)所采用。PVM詳細說明了盈利模式及其設計方法，以顧客、需求和市場為焦點，以競爭和利潤為導向，從企業(yè)愿景、戰(zhàn)略落實到產品規(guī)劃，圍繞產品管理和產品生命周期軸線，規(guī)范新產品從概念到商業(yè)化的整個過程，強調基于商業(yè)模式的價值鏈和價值流分析，認為合理的戰(zhàn)略與嚴密的評價程序是產品開發(fā)的可靠保證。 　　PVM的核心內容： 　。1） PVM重視盈利模式和價值鏈分析，認為“成功基于優(yōu)秀的組織，卓越源于非凡的盈利模式”，強調產品規(guī)劃和產品管理，把重心從具體的產品開發(fā)層面提升到產品價值和戰(zhàn)略層面； 　　（2） PVM認為需要有效的產品開發(fā)流程入口管理和決策評審，把產品開發(fā)流程和市場管理流程有機地融合在一起，以減少沒有價值的產品浪費有限的企業(yè)資源。 　。3） PVM突出產品需求分析、產品概念和營銷組合的協(xié)調，以實現(xiàn)顧客價值，發(fā)揮企業(yè)資源的組合優(yōu)勢。 　。4） PVM強調項目管理對于產品開發(fā)的核心作用，主張產品管理實行產品經理制。 　　（5） PVM關注技術開發(fā)平臺建設、核心技術開發(fā)和成本價值工程，認為系統(tǒng)化的思維方式是改善開發(fā)績效的正確途徑。 　　（6） PVM認為企業(yè)就是經營核心競爭力，倡導研發(fā)策略聯(lián)盟，企業(yè)間的競爭將轉向產品管理的競爭。 　　4. CMMI 　　CMMI在軟件能力成熟度模型（capability maturity model for software， CMM）的基礎上發(fā)展而來［5，6］。CMMI是由美國卡內基梅隆大學軟件工程研究所組織開發(fā)并推廣實施的一種軟件能力成熟度評估標準，主要用于指導軟

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