系统工程中的实践创造与创新

　　本书的目的是让系统工程师熟悉创造和创新的实用艺术。创造的概念在整个人类历史中不断发展。古希腊人认为诗歌是唯一合法的创造活动。也就是说，与工匠、商人甚至贵族相比，诗人可以不受任何规则限制自由创作诗歌。后来，古罗马人也将视觉艺术视为一种创意实践。但是，在中世纪，创造演变为严格意义上的神的创造。因此，创造的概念不再适用于任何人类活动。此后，在文艺复兴时期及以后，创造逐渐发展，这意味着艺术表达的自由。直到20世纪初，人类才将创造的概念开始应用于科学和工程。 本书分为5章： 第1章简介，包含有关本书原理及其内容的材料。第2章系统工程，介绍系统工程基本的概念和标准——15288系统生命周期流程，以及简短的摘要；此外，本章还为每个生命周期流程提供了一套创新方法；最后，本章提供了有关工程学的一些哲学思想。第3章创造性方法，是本书的核心部分，提供了许多实用的、工程师可以使用的创新方法。第4章促进创新文化，探讨在组织内部增强创新文化的方式方法；此外，本章还为非创意组织雇用的创意工程师提供建议。第5章创造和创新案例研究，展示了一个创造和创新研究与实施工作的例子。

　　赵江，博士，北京航空航天大学副教授，硕士生导师。飞行器控制一体化技术国防重点实验室成员，先进无人飞行器高精尖学科中心成员；研究方向包括智能感知与飞行控制、系统工程原理与应用；承担各类研究课题20余项，发表学术论文50余篇，申请发明专利30余项；入选北航青年拔尖人才、北航理工交叉融合“十大科学问题”团队等；主讲系统工程原理、飞行力学等本科生和研究生核心专业课。 蔡志浩，博士，北京航空航天大学高级工程师，硕士生导师。从事智能无人系统一体化控制、高动态飞行器自主感知与控制等研究；主讲航空系统工程、系统架构设计等本科生、研究生核心专业课。主持一流课程建设项目；探索将系统工程与复杂系统架构方法应用于教学和科研实践。主持装备预研、装备探索、创新特区等国防课题多项；培养的研究生曾荣获国家奖学金、冯如杯科技竞赛一等奖等荣誉。 王英勋，研究员，博士生导师，享受政府特殊津贴的专家。北京航空航天大学无人系统研究院院长，飞行器控制一体化技术国防重点实验室副主任；中国航空学会理事、学术委员会委员、GNC分会名誉主任；无人驾驶航空器系统专门委员会副主任；中国航空器拥有者与驾驶员协会无人机专家委员会主任；研究方向为无人机总体技术、无人机自主控制技术；曾获国家科技进步一等奖。

第1章简介1
1.1概述1
1.2系统工程3
1.3创造性方法4
1.4促进创新文化5
1.5创造和创新案例研究6
1.6附属资料
1.7参考文献8
第2章系统工程9
2.1概述9
2.2系统工程基本概念10
2.2.1系统工程的本质10
2.2.2组织和项目概念11
2.2.3系统概念11
2.2.4生命周期概念13
2.2.5流程概念15
2.2.6延展阅读16
2.3标准15288流程16
2.3.1协议流程组16
2.3.2组织项目——授权流程组17
2.3.3技术管理流程组20
2.3.4技术流程组25
2.3.5延展阅读34
2.4工程哲学34
2.4.1工程与真理34
2.4.2工程设计的逻辑35
2.4.3工程设计的背景和性质36
2.4.4角色和规则以及社会技术系统的建模40
2.4.5综合工程——做正确的事和正确地做事42
2.4.6延展阅读44
2.5参考文献45
第3章创造性方法47
3.1概述47
3.2面向个人的发散方法49
3.2.1横向思维49
3.2.2解决矛盾54
3.2.3仿生工程62
3.2.4视觉创造力的三种方法65
3.3面向团队的发散方法73
3.3.1经典头脑风暴73
3.3.2六顶思考帽76
3.3.3SWOT分析78
3.3.4SCAMPER析82
3.3.5焦点小组85
3.4面向个人的收敛方法86
3.4.1PMI分析87
3.4.2形态分析91
3.4.3决策树分析93
3.4.4价值分析/价值工程97
3.4.5帕累托分析101
3.5面向团队的收敛方法103
3.5.1Delphi法104
3.5.2SAST分析107
3.5.3因果图112
3.5.4卡诺模型分析114
3.5.5群体决策： 理论背景117
3.5.6群体决策: 实践方法124
3.6其他创造性方法129
3.6.1流程图分析129
3.6.2九屏分析131
3.6.3技术预测135
3.6.4设计结构矩阵分析141
3.6.5失效模式影响分析144
3.6.6预期失效分析152
3.6.7冲突分析与解决158
3.7参考文献163
第4章促进创新文化171
4.1概述171
4.2系统演化172
4.2.1系统演化建模——S曲线172
4.2.2系统演化法则174
4.2.3延展阅读187
4.3创新过程建模187
4.3.1创新的类别和类型187
4.3.2技术创新过程189
4.3.3创新资金195
4.3.4延展阅读198
4.4衡量创造与创新199
4.4.1定义创新目标199
4.4.2衡量创新过程200
4.4.3创新能力成熟度模型204
4.4.4延展阅读208
4.5创新的障碍208
4.5.1人为因素208
4.5.2成本因素210
4.5.3制度因素210
4.5.4知识因素211
4.5.5市场因素211
4.5.6创新障碍和创新类别211
4.5.7延展阅读212
4.6促进组织的文化创新212
4.6.1简介212
4.6.2创新与领导力213
4.6.3创新与组织215
4.6.4创新与人员216
4.6.5创新与资产218
4.6.6创新与文化219
4.6.7创新与价值观221
4.6.8创新与过程222
4.6.9创新与工具222
4.6.10结论： 迈向到创新文化的实际步骤224
4.6.11延展阅读227
4.7推动工程师个人创新227
4.7.1大型组织很少创新227
4.7.2创新工程师的特点231
4.7.3对创意工程师的创新建议236
4.7.4延展阅读239
4.8人类多样性与性别化创新240
4.8.1人类多样性240
4.8.2性别范式的转变242
4.8.3性别差异和创新意义243
4.8.4推进性别化创新246
4.8.5性别化创新实例250
4.8.6延展阅读253
4.9认知偏见与决策制定253
4.9.1认知偏见254
4.9.2认知偏见与战略决策258
4.9.3延展阅读261
4.10参考文献261
第5章创造和创新案例研究270
5.1概述270
5.2寻求问题的解决方案272
5.2.1问题及其产生272
5.2.2初始资金投入273
5.2.3延展阅读273
5.3深入了解274
5.3.1问题与对策274
5.3.2拟开展工作的主要思路276
5.3.3量化的项目目标277
5.3.4预测目标的依据278
5.3.5系统适应性： 发展现状281
5.3.6延展阅读284
5.4项目计划285
5.4.1项目计划活动285
5.4.2详细的工作模块说明293
5.4.3风险和应急计划300
5.4.4管理架构和程序303
5.4.5项目参与者308
5.4.6所需资源311
5.5AMISA项目312
5.5.1AMISA启动312
5.5.2确定DFA的发展现状314
5.5.3建立AMISA的要求314
5.5.4实施软件支持工具314
5.5.5开发6个试点项目315
5.5.6生成可交付成果321
5.5.7AMISA之外的规划开发321
5.5.8传播项目成果322
5.5.9评估AMISA项目322
5.5.10联盟会议324
5.5.11EC项目摘要326
5.5.12延展阅读329
5.6架构选项理论329
5.6.1财务和工程选择329
5.6.2交易成本和接口成本330
5.6.3架构适应性价值331
5.6.4设计结构矩阵332
5.6.5动态系统价值建模334
5.6.6延展阅读336
5.7架构选项示例337
5.7.1步骤1： 定义系统及其环境338
5.7.2步骤2： 分解系统架构338
5.7.3步骤3： 确定系统升级的周期339
5.7.4步骤4： 确定每个组件的期权价值（OV）340
5.7.5步骤5： 确定每个接口的接口成本（IC）345
5.7.6步骤6： 通过设计结构矩阵（DSM）对系统进行建模345
5.7.7步骤7： 计算基本系统的AAV346
5.7.8步骤8： 定义组件的排除集346
5.7.9步骤9： 优化系统架构（合并）348
5.7.10步骤10： 执行灵敏度感性分析350
5.7.11步骤11： 评估备选系统架构353
5.7.12步骤12： 定义系统变量354
5.7.13步骤13： 估算最佳升级时间355
5.7.14延展阅读356
5.8AMISA文章末注356
5.9参考文献357
附录A生命周期流程与推荐的创造性方法361
附录B技术系统演化的扩展法则364
B.1法则1： 系统融合365
B.2法则2～7： 系统合并365
B.2.1法则2： 相似系统合并365
B.2.2法则3： 卷积系统合并366
B.2.3法则4： 替代系统合并366
B.2.4法则5： 逆系统的集成367
B.2.5法则6： 不同系统的集成367
B.2.6法则7： 组合多个系统368
B.3法则8： 流导率369
B.3.1法则8 A： 增加有用流的积极影响369
B.3.2法则8 B： 减少有害流的负面影响369
B.4法则9～14： 加强协调370
B.4.1法则9： 形状和形式协调370
B.4.2法则10： 时间和节奏协调370
B.4.3法则11： 材料协调371
B.4.4法则12： 行动协调372
B.4.5法则13： 空间协调372
B.4.6法则14： 参数协调373
B.5法则15： 可控性374
B.6法则16： 动态化375
B.7法则17： 过渡到超级系统375
B.8法则18： 提高系统完整性376
B.9法则19： 人类的可取代性377
B.10法则20： 系统的不平衡演化378
B.11法则21： 技术总体进步378
附录C缩略语列表380