系统架构：复杂系统的产品设计与开发 pdf
内容简介
本书首先讲解了什么是系统，什么是系统架构，并从形式和功能两个方面讲解了如何分析系统。之后开始讲解如何创建良好的系统架构。在将概念演化为架构的过程中，架构师需要对系统进行分解，以看清这些组件的结构以及它们之间的交互情况，因此需要根据一些衡量指标来构建权衡空间，以便使用优化算法找出优势较大的架构。
本书由系统架构领域3位领军人物亲笔撰写，该领域资深专家Norman R. Augustine作序推荐，Amazon全五星评价。
【全书共分四部分】
第一部分（第1~3章）的重点是引出系统架构。第1章通过一些范例来展示架构理念，指出良好的架构，并给出本书的概要；第2章列出进行系统分析必备的思路；第3章给出分析系统架构所用的思维模式。
第二部分（第4~8章）着重对架构进行分析。第4章讨论系统的形式；第5章讨论系统的功能；第6章讲解形式与功能之间的映射，并以此给出系统架构的定义；第7章研究如何从独立于解决方案的功能陈述中衍生出系统；第8章演示怎样把这些概念汇聚成一套架构。
第三部分（第9~13章）讲解如何为复杂的系统定义架构。第9章从任务和可交付成果这两方面来概述架构师的职责；第10章探讨如何把组织机构方面的接口当成在架构中减少歧义的契机；第11章讲述如何用系统化的方式来捕获利益相关者的需求，并把它们转换成系统目标；第12章提出一些能够帮助架构师更有创意地构思并选择概念的手段；第13章讲述在开发系统时管理复杂度的一些办法。
第四部分（第14~16章）探寻帮助架构师做决策的各种计算方法及工具所具备的潜力。第14章把系统架构的过程当成一种决策制定的过程来进行讲解；第15章讲解如何对架构权衡空间中的信息进行综合；第16章演示怎样把架构决策编码成一套模型，使计算机可以根据该模型自动生成权衡空间并对其进行探索。
作者简介
Edward Crawley 是俄罗斯莫斯科斯科尔科沃科学与技术学院的校长，也是麻省理工学院航空航天学及工程系统学教授。他从麻省理工学院获得航空与航天专业的学士学位及硕士学位，并获得航空航天结构专业的博士学位。Crawley教授是美国航天航空学会及英国皇家航空学会的会员，也是瑞典皇家工程科学院、英国皇家工程学院、中国工程院及美国国家工程院的成员。
Bruce Cameron 是咨询公司Technology Strategy Partners的创始人，也是MIT System Architecture Lab的董事。Cameron博士从多伦多大学获得学士学位，从麻省理工学院获得硕士学位。Cameron博士在麻省理工学院的斯隆管理学院及工程学院讲授系统架构与技术策略课程，是多伦多大学董事会的前成员。
Daniel Selva 是康奈尔大学机械与航天工程系的副教授。他从加泰罗尼亚大学、法国国立高等航空航天学院及麻省理工学院获得电气工程与航空工程学位。Selva教授的研究重点是在设计活动的初期运用系统架构、知识工程与机器学习工具。他的研究成果运用于NASA的地球科学十年调查、Iridium GeoScan Program及NASA的跟踪与数据中继卫星系统等项目。在这些项目中，他利用架构分析技术来为系统架构师和管理者提供支持。
目录
系统架构原则
译者序
推荐序
前言
致谢
作者介绍
第一部分系统思维
第1章 系统架构简介 2
1.1 复杂系统的架构 2
1.2 良好架构的优势 2
1.3 学习目标 5
1.4 本书结构 6
1.5 参考资料 7
第2章 系统思维 8
2.1 简介 8
2.2 系统与涌现 8
2.2.1 系统 8
2.2.2 涌现 10
2.3 任务一：确定系统及其形式与功能 13
2.3.1 形式与功能 13
2.3.2 工具-过程-操作数：这是人类的标准思维模式吗 16
2.4 任务二：确定系统中的实体及其形式与功能 16
2.4.1 具备形式与功能的实体 17
2.4.2 确定如何将系统初步分解为恰当的实体 18
2.4.3 用整体思维找出系统中的潜在实体 19
2.4.4 集中注意力，找出系统中的重要实体 21
2.4.5 为实体创建抽象或从实体中发现抽象 22
2.4.6 定义系统的边界，并将其与外围环境隔开 24
2.5 任务三：确定实体之间的关系 25
2.5.1 关系的形式与功能 25
2.5.2 外部接口 28
2.6 任务四：涌现 28
2.6.1 涌现的重要性 28
2.6.2 系统故障 29
2.6.3 预测涌现物 30
2.6.4 涌现物依赖于实体及其关系 31
2.7 小结 32
2.8 参考资料 33
第3章 思考复杂的系统 34
3.1 简介 34
3.2 系统中的复杂度 34
3.2.1 复杂度 34
3.2.2 引入Team XT这一范例系统 35
3.3 系统的分解 38
3.3.1 分解 38
3.3.2 体系 39
3.3.3 层级分解 39
3.3.4 简单的系统、复杂度适中的系统以及复杂的系统 41
3.3.5 原子部件 42
3.4 特殊的逻辑关系 43
3.4.1 类/实例关系 43
3.4.2 特化关系 43
3.4.3 递归 44
3.5 对复杂系统进行思索 44
3.5.1 自顶向下及自底向上式的思考 44
3.5.2 交替思考 45
3.6 架构展示工具：SysML与OPM 45
3.6.1 视图与投射 45
3.6.2 SysML 46
3.6.3 OPM 46
3.7 小结 49
3.8 参考资料 50
第二部分 系统架构的分析
第4章 形式 53
4.1 简介 53
4.2 架构中的形式 53
4.2.1 形式 53
4.2.2 用解析表示法来表现形式：对象 56
4.2.3 形式的分解 57
4.3 对架构中的形式进行分析 58
4.3.1 定义系统 58
4.3.2 确定形式实体 59
4.3.3 把泵作为复杂度适中的系统来分析 61
4.4 对架构中的形式关系进行分析 63
4.4.1 形式关系 63
4.4.2 空间/拓扑形式关系 65
4.4.3 用图和图表来展现形式关系：OPM 67
4.4.4 用表格及类似矩阵的视图来展现形式关系：DSM 70
4.4.5 连接性的形式关系 71
4.4.6 其他的形式关系 74
4.5 形式环境 75
4.5.1 伴生系统、整个产品系统及系统边界 75
4.5.2 使用情境 77
4.6 软件系统中的形式 77
4.6.1 软件系统：信息形式及其二元性 77
4.6.2 软件中的形式实体与形式关系 79
4.6.3 软件系统所在的整个产品系统、软件系统的边界及使用情境 81
4.7 小结 82
4.8 参考资料 82
第5章 功能 83
5.1 简介 83
5.2 架构中的功能 84
5.2.1 功能 84
5.2.2 把功能视为过程加操作数 84
5.2.3 用解析表示法来展现功能 85
5.3 分析对外展现的功能和价值 89
5.3.1 对外界展现的主要功能 89
5.3.2 与价值有关的操作数 90
5.4 对内部功能进行分析 93
5.4.1 内部功能 93
5.4.2 确定内部功能 94
5.5 分析功能交互及功能架构 97
5.5.1 功能交互与功能架构 97
5.5.2 确定功能交互 98
5.5.3 价值通路 100
5.5.4 涌现与细分 101
5.5.5 软件系统中的功能架构 102
5.6 与价值相关的次要外部功能及内部功能 105
5.7 小结 106
5.8 参考资料 107
第6章 系统架构 108
6.1 简介 108
6.2 系统架构：形式与功能 109
6.2.1 形式与功能之间的映射 109
6.2.2 确定形式与过程之间的映射 114
6.2.3 形式结构承载并展现功能交互 116
6.2.4 确定形式结构是如何承载功能和性能的 118
6.3 系统架构中的非理想因素、支持层及接口 119
6.3.1 系统架构中的非理想因素 119
6.3.2 系统架构中的支持功能及支持层 120
6.3.3 形式与功能中的系统接口 121
6.4 操作行为 123
6.4.1 操作者 124
6.4.2 行为 124
6.4.3 操作成本 126
6.5 用各种表示法来推究系统架构 127
6.5.1 能够对系统架构进行简化的几种方式 127
6.5.2 用投射法来表示系统的架构 128
6.5.3 把过程投射到对象 129
6.5.4 把过程和操作数投射到形式 130
6.6 小结 133
6.7 参考资料 134
第7章 与特定解决方案无关的功能和概念 135
7.1 简介 135
7.1.1 正向工程与更加复杂的系统 135
7.1.2 对与特定解决方案无关的功能和概念所做的介绍 136
7.2 确定与特定解决方案无关的功能 138
7.3 概念 140
7.3.1 作为一种观念的概念 140
7.3.2 对概念构想有所帮助的框架 142
7.3.3 构想概念时所应依循的步骤 144
7.3.4 为概念命名
感悟与笔记
复杂系统的架构
1962年6月，NASA决定专门采用一个太空舱从月球轨道降落到月球表面，而不使用把宇航员带入月球轨道的指挥/服务舱（Command/Service Module）进行降落。这项决定意味着这个专属的太空舱（后来起名为登月舱，Lunar Module）在返回月球轨道时，必须和主航天器会合（rendezvous），而且还要设法使宇航员能够在航天器之间移动。
这项决定是在阿波罗计划（Apollo program）的头一年做出的，真正在月球轨道中施行还要等到7年之后。在做这项决定时，大部分团队成员还没有招募，设计合同也还没有敲定，然而这项决定依然是有益的，因为它排除了很多种其他的设计方案，并且给设计团队提供了一个出发点。它指导了成千上万的工程师进行工作，并引发了一项注资，其额度超过1968年联邦支出的4%。
我们构思、设计、实现并操作复杂的系统，这些系统可能是以前从未出现过的。当前最大的集装箱船可以装载18 000个集装箱，1950年这个数字是480个[1,2]。当前的汽车一般有70个处理器遍布各处，它们之间最多可以由5条独立的总线连接起来，其速度可达每秒1Mbit[3]，这远比以前进行燃料喷射所用的那种电子总线快得多，当时的通信速度只有每秒160bit。造价2亿～8亿美元[4]的石油平台一直在研发并生产着，2003～2009年，出现了39个石油平台[5]。
这些系统不仅仅庞大而复杂，有时还要针对每位客户进行配置，并且会有巨额的生产费用。消费品的客户所期望的可定制及可配置程度是相当高的。比如，宝马公司（BMW）曾经测算，它在2004年向其客户提供了15亿种潜在的配置方案[6]。某些复杂系统的生产费用很高。Norm Augustine指出，战斗机的单位造价在1910～1980年间呈指数式增长。他预测2053年，全美国的国防预算只够买一架战斗机[7]。值得注意的是，Augustine的预测在这30年来一直都没有出错：2010年，一架F-22猛禽战斗机（F-22 raptor）的造价是1.6亿美元，如果把研发费用也算上，就是3.5亿美元[8]。
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