系统工程是一个采用跨学科方法进行产品开发的工程领域。系统工程师会分析各个部分，确保它们能够协同工作以达到产品的预期目标或目的。比如在汽车开发中，推进系统或刹车系统会涉及机械工程师，电气工程师和其他许多专业工程学科。系统工程师会专注于如何使各个独立系统协同工作，形成一个整体，确保在产品的生命周期内按照预期进行工作。
在这章节，我们将讨论：
- 系统工程的基础知识
- 系统工程师的角色
- 系统工程的过程
- 系统工程的“V”模型
什么是系统工程的基础？
在产品开发中，系统工程是关注设计、整合和管理各个系统以形成更复杂系统的跨学科领域。系统工程以系统思考原则为基础，系统工程师的目标是帮助产品团队开发一个工程化的系统，该系统能够按照项目开始时定义的要求执行有用的功能。最终的产品应该是各个独立的系统能够协同工作，形成一个符合产品要求的整体。
什么是系统？
系统是一系列不同元素的集合，它能产生单个元素无法产生的结果。元素或部分可以广泛地包括人、硬件、软件、设施、政策和文件。这些元素按照一套规则相互作用，形成一个以其功能表达目的的统一整体。一个系统的例子是人类的听觉系统；这个系统包括以骨骼和组织形式存在的各个部分，它们以某种方式相互作用，产生声波，这些声波被传递到连接到大脑的神经，大脑解释这些声音并形成反应。如果听觉系统中的任何一个部分出现故障或中断，整个系统可能会无法执行其功能。
什么是系统思考？
系统思考是一种观察方法，它看的是一个复杂系统的整体功能，而不是将其分解成更小的部分。比如，系统思考会将汽车视为一个由较小的专业元素组成的复杂系统。电气工程师可能只关心汽车的电气系统，而整体观察复杂系统的人会考虑电气系统如何影响汽车中的其他系统，以及那些其他系统如何影响电气系统。例如，如果电气系统中的一部分出现故障，那么这个故障如何会影响其他系统，从而影响汽车的可操作性呢？系统思考会采取“大局观”去看待整个产品。
系统工程师的角色是什么？
系统工程师的任务是查看整个集成的系统，并根据预期的结果对其进行评估。在这个角色中，系统工程师必须对所有事情都有所了解，并有看到“大局”的能力。专业人员可以关注他们特定的领域，而系统工程师必须评估复杂系统作为一个整体是否符合初始要求和期望的结果。
系统工程师的角色是多方面的，但主要有助于：
- 设计兼容性
- 定义要求
- 项目管理
- 成本分析
- 调度
- 可能的维护需求
- 操作便利性
- 未来系统升级
- 在系统运行方面与工程师，经理，供应商和客户的交流
系统工程师如何帮助提高可追溯性？
对许多系统工程师来说，平衡各个独立系统及其工程师的需求和整个系统的需求，结果在解决问题之后处理问题，举行不必要的会议，并试图说服他人改变行为。许多组织可能没有足够关注需求和可追溯性，导致缺乏数据，使系统工程师能够更好地评估产品。
为了避免不断追求问题并开始简化流程，系统工程师可以使用三个最佳实践：
确定当前可追溯性绩效的基线：追踪性覆盖了产品开发过程，产品团队成员了解数据管理的价值，特别是关于满足行业要求的问题。通过建立追踪性能的基线，整个团队都将能够看到现有的风险以及可能的节省和改进。此外，基线可以为向实时追踪性转变提供行动计划的基础。
构建实时可追溯性的业务案例：有了基线，系统工程师可以根据数据为转向实时追踪性提供案例。数据可以建立从静态追踪性到实时追踪性转变的投资回报率，生产力提高和风险降低。
快速取胜：一旦建立了实时追踪性的优势，系统工程师可以设置需求和任务管理程序之间的持续同步，从而自动化从需求到用户故事的追踪性。这个简单的转变可以帮助展示从事后追踪性向实时追踪性转变的价值。
什么是系统工程过程？
系统工程过程可以采用自上而下、自下而上或自中而外的方法，这取决于正在开发的系统。该过程包含了确定最终结果所需的所有创新、手动和技术活动，并确保开发过程产生的产品能满足目标。
该过程通常有四个基本步骤：
任务定义/分析/概念：在这个步骤中，系统工程师与利益相关者一起，了解他们的需求和限制。这个阶段可以被认为是一个创新或想法阶段，可以进行头脑风暴，同时考虑市场分析和最终用户的需求。
设计/需求：在这个阶段，单个工程师和团队成员分析第一步中的需求，并将其转化为描述系统如何工作的需求。系统工程师评估系统作为一个整体并提供反馈，以改善集成和总体设计。
创建可追溯性：虽然我们在这里将追踪性列为第三步，但实际上追踪性是在开发生命周期中创建的，并不是在一个阶段中进行的独立活动。在开发的生命周期中，团队共同设计将集成为一个连贯整体的单个系统。系统工程师帮助管理追踪性和单个系统的集成。
实施/市场发布：当所有人都恰当地执行了他们的角色，最终产品将被制造或发布，确保它在预期的生命周期内作为一个复杂系统正常运行。
系统工程的“ V ”模型
系统工程的“V”模型于1980年代开发，用于明确构成系统工程方法的特定步骤序列。虽然它最初是在敏捷环境之前使用的，但是它在今天的产品开发中仍然有相关性，可以实现更快、风险更低的产品开发。
“V”模型让系统工程师从多个视点评估系统在集成时的表现。这种方法从期望的结果和目标开始，然后将它们分解为单独的系统和系统组件，以便于设计。一旦需求和设计细节确定，就可以测试和评估各个系统，然后将其集成到总体部件中进行测试和验证。当系统集成并接近最终的复杂系统时，团队有多次机会来验证和检验概念、需求和设计。
对于系统工程师来说，“V”模型可以提供一个清晰的路线图，允许将复杂系统分解为更小的部分，然后重新集成和重组成一个连贯的整体。通过将系统分解为单个组件，追踪性、需求管理以及测试和验证变得更容易管理。此外，当这些部分重新集成为一个整体系统时，“V”模型允许进行迭代过程，这将更清楚地显示潜在的风险，并帮助解决问题。
系统工程是对复杂系统成功至关重要的学科。通过在产品开发和需求管理的所有阶段包括系统工程师，团队可以降低风险，提高上市时间，并生产出更好的产品，更好地满足最终用户的需求。
