系統工程

系統工程概論2系統定義•系統：由元素(Elements)所組成之複雜或完整的實體–元件(Components)–屬性(Attributes)–關係(Relationships)•系統是為達某一目標，而由一組關聯的元件相互運作–每一元件的特性及行為，均會影響系統行為–每一元件的特性及行為，均會受到其他元件所影響–次系統的元件亦有以上的性質–單一元件不可定義為次系統3系統工程定義•以工程設計或分析的手段，使人為系統能順暢運作並達到人類所需者–專業技術–經濟、生態、政治、社會等因素•目的：提昇產品競爭力–產品定義及系統需求儘量符合顧客需求–以生命週期概念強調元件與系統之關係–整合相關之專業共為系統工程，同步運作–建立專案系統，以確保產品由開發到報廢回收均能循序的推展4系統工程管理定義•整合技術性與管理性的程序與活動，包括：–徹底的循系統定義、綜合分析、設計、測試及評鑑等、反覆性的工程運作程序，將運用需求轉化為系統功能參數與型態的描述–整合相關的技術參數，確保所有物理性、功能性及計劃性的各項介面，相互配合，達成系統定義與設計的最佳化–整合可靠度、維護度、安全度、妥善率、人因因素及其他專業事項，融合運用到整體系統上，以滿足任務需求成本、時程及技術性能目標5典型武器系統發展週期6愛國者飛彈研發歷程7產品系統研發程序1.概念設計階段(ConceptExplorationPhase)探討前瞻性系統概念及確定系統功能需求，尋求以最低成本及最短時程達成任務目標2.設計驗證階段(Demonstration/ValidationPhase)確定武器系統各分系統或型態項目規格配置，進行各關鍵性技術及零組件開發及測試工作3.全型開發階段(FullScaleDevelopmentPhase)完成系統所有的設計研發及驗證，及配合生產所需之裝備開發，以及後續維修相關作業之規劃4.生產階段(ProductionPhase)維持品質，確保可靠度。強化管理以降低成本8概念設計工作內容任務目標概念設計第一階段里程碑時程工作項目XX年度XX年度•核派計劃主持人•工作計劃書提報•分項工作或合約訂定•預算合約奉核•概念設計平行探討•生命週期預算成本、時程、性能評估•第一階段目標評估初期資料輸入：•奠基研究專案•奉准特案項目•研發項目指導•任務需求•性能分析•其他資料獲得研討階段完成輸出：•研發測試總計劃•提報後續設計驗證工作計劃•工作分工及合約商選擇•評估結果•確定系統功能需求9設計驗證工作內容第一階段里程碑設計驗證第二階段里程碑時程工作項目XX年度XX年度•平行研發方案•生命週期成本分析/確定成本設計目標•整體後勤支援方案計劃•系統、分系統規格訂定•研發測試總計劃修訂•關鍵項目評估及風險管理階段資料輸入：•第一階段評估結果•研發策略•系統概念•測試總計劃•工作計劃階段完成輸出：•確立系統/分系統基本型態規格•研發策略評估•採用有效方案消除不確定之相關問題•確定更精確預算需求•修訂研發測試總計劃•驗證確定關鍵風險項目•平行研發項目擇優定案•提報全型開發工作計劃10全型開發工作內容第二階段里程碑全型開發第三階段里程碑時程工作項目XX年度XX年度•系統運用構想計劃•工程研發試驗/改進•雛形試驗/改進•先導生產/驗證評估•量產/產品接收測試•可靠度工作計劃•生產整備工作計劃•整體後勤支援及維修計劃階段資料輸入：•系統/分系統設計審查文件•研發策略•研發測試總計劃•風險評估•整體後勤支援規劃階段完成輸出：•產品基線文件•生產設備確認•生產核定•生產規劃修訂•維修人員訓練•第三階段評估結果及文件整理11生產銷售工作內容第三階段里程碑生產銷售終結時程工作項目XX年度XX年度•生產銷售及系統運作管理•次一代產品改進開發•品質檢測及汰除階段資料輸入：•產品基線文件•生產設備•銷售規劃•整體後勤規劃12系統工程師任務系統任務•任務需求•操作需求•研發需求•性能需求–可靠度–維護度–系統能力–後勤支援•成本概算•時程需求•技術文件•其他系統概念•威脅分析•操作概念•系統架構•硬體概念•軟體概念•多線進行•可行性系統設計•系統特性及需求•硬體特性及需求•軟體特性及需求•系統整合•測試分析系統介面•軟體介面•硬體介面•軟體及硬體介面•人機介面•性能分析及偵錯•介面整合系統運用•效益分析•性能改善及提昇13專案管理及系統工程管理•專案管理包含：工程管理(EngineeringManagement)及事務管理(BusinessManagement)•系統工程管理為有效整合所有設計參數及工程特性，以系統化之工程程序運作，將構想需求轉化，完成產品系統，並滿足任務功能及時程、預算限制下之目標需求14時程管理型態管理財務管理品質管理合約管理測試驗證後勤管理品質管制生產管理資料管理工程管理專案管理設計工程測試工程可靠度工程後勤工程生產工程品保工程其他系統工程管理15系統工程管理計劃內涵系統工程管理計劃(SEMP)第一部份系統工程管理第二部份系統工程程序第三部份專業工程整合功能分析組合設計評估及決策系統描述其他任務及限制權限及責任資源分配管理程序文件及規範評估設計介面整合工程決策計劃保證型態管理系統分工架構人員及訓練績效評估時程圖/里程碑其他可靠度維護度易製性整體後勤支援分析及模擬品質保證系統安全標準化電磁相容系統有效性人因工程價值工程防蝕工程材料及程序其他系統需求161.任務需求與限制系統管理者或任何工程人員，執行任何工作，必需確實的掌握任務的需求及限制。不論計劃或系統的大小，單位或個人，明確及完整的任務需求及限制，是確保執行成功之首要因素。2.權責之認定組織分工及權責律定，是計劃執行管理者的首要工作。計劃室除須明文規定各單位權責外，本身管理單位分工權責亦必需規定。3.資源分配與管理資源分配必需按優先緩急及關鍵性、成長性，事先作成管制分配依據，並按各單位進展實際狀況與資源消耗情形作一比較，確認執行問題及效率。174.研發程序研發程序之訂定，與系統資源分配、時程安排及所研發產品之特性息息相關。完整的程序及按部就班的品質檢驗，才能確保系統真正之成功。5.技術文件系統研發成果需以技術文件表達，否則生產無法執行，缺失無法改進，如人員流失，更是一切落空。文件管理也是提高研發效率，加強溝通，促進研發順利之關鍵。6.設計評估管理單位按既定目標時程及工作計劃，訂定評估及檢討工作。對每一關鍵系統、產品組件，階段設計完成或重要研發程序完成，建立評估制度。187.介面整合大型系統之介面問題，從研發開始即不斷發生，直到研發完成，計劃管理人員及系統工程人員，不斷的處理介面問題。因此訂定必要的程序、規範，可有效降低衝突，提高工作效率。8.工程決策程序產品從研發到完成，系統工程人員不斷的在做工程決策。重大的決策，影響時程、功能及成本甚鉅，為使決策允當，應建立重大決策系統化程序，以防匆忙疏失。9.型態管理產品系統從研發開始，即應開始型態管理，任何需求變更必須經正式程序，確保需求者與研發者保持即時(RealTime)的溝通。1910.組織與產品責任分工產品架構與單位組織間之明確定義，是確保成功之關鍵。不當的組織分工，造成產品開發之權責不明，介面混淆不清，造成成本及效率問題。11.人員及訓練大型系統的研發，人力龐大，將需求各式的專業或專長訓練。早期的需求認定，及早培育，或引進專家，或舉辦在職訓練，將可縮短研發時間。12.技術成效管制掌握技術研發成效是有效分配資源、管理資源之關鍵。針對重要關鍵項目，掌握其參數成長，定期評估績效，及早發現風險關鍵，是系統工程管理之重要事項。2013.時程及里程碑大型系統僅就人力資源費用消耗即為數可觀。時程安排允當，可使人力充分利用，工作進行順暢。過鬆或過苛，均可能造成浪費。研發時程管制，涉及創新技術開發，必須深入介面工程及實際問題。有效規劃、溝通、及對使命感的認同，是促使團隊縮短時程唯一法門。21系統需求定義使用需求製造需求測試需求維護需求環保需求功能分析組織架構限制條件擇優分析及評估決策產品定義及說明規格研發A.系統規範B.研發規範C.產品規範D.製程規範E.料件規範決策評估標準：1.效益準則2.經費與時程3.技術及設備22系統功能定義功能認定性能需求時程需求分析功能流程方塊圖需求規格配置時程作業管制表1.確定系統功能及其流程，確保達成計劃目標/系統需求2.確定基本設計及推展系統之工程介面1.定義各項系統功能需求及其限制條件2.系統各主要元素包括：•系統裝備需求•設施工程需求•人員及訓練需求•技術資料需求•電腦軟體需求每一功能及需求其研發時程必須要符合計劃目標，各關鍵項目尤須列管查核確定如期達成。23擇優評估(一)(Trade-OffStudy)•目的：–確定選用或放棄某項設計或觀念–對不確定之項目要求再做分析研究–必需執行之大風險項目建議採用備份措施–受限於技術、時程或預算無法執行的項目，建議採取延後或終止措施•執行工作：–確立目標需求及比較參數–構想方案分析資料基線一致而完整–經由比較分析以確定最佳方案24擇優評估(二)(Trade-OffStudy)構想方案ＡＢＣＤＥＦ方案參數ABCDE比較參數比較資料Ｇ25系統說明(一)•裝備規格及演進–系統規範(SystemSpec.,TypeA)–研發規範(Develop.Spec.,TypeB)–產品規範(ProductSpec.,TypeC)–製程規範(ProcessSpec.,TypeD)–料件規範(MaterialsSpec.,TypeE)•操作及訓練說明–操作人員專長及教育程度–定期之操作訓練26系統說明(二)•技術及程序資料–操作手冊–保養及修護手冊–料件手冊–訓練教材–技令通報–藍圖資料–其他•工程設施–機具裝備及廠房–保修設施–庫儲及有關設施–銷售及訓練設施–其他•電腦軟體–操作保修及測試訓練等所須知電腦軟體27系統工程應用•系統工程活動流程28系統工程程序與產出文件系統需求組合設計擇優評估規格說明使用操作裝備生產品質測試生產銷售後勤維修功能定義裝備規格工程設施人員需求技術資料電腦程式系統任務與目標計劃時程及資源分配概念設計說明及流程擇優分析及工作報告設計規格及需求說明使用訓練計劃生產工作計劃整體驗證測試計劃銷售計劃整體後勤支援計劃研發成果規格文件：•系統規格–A規格•研發規格–B規格•產品規格–C規格•程序規格–D規格•料件規格–E規格29檢討與結語(一)•掌握根本性、整體性、持續性目標–根本性：在國內建立科技能量–整體性：以產品系統為考量，整合技術及資源，發揮整體力量–持續性：系統研發必須以長期開發考量，以增進產品品質•以協調溝通增加管理效能–規劃整體可行之工作計劃–工作組織架構擴展及時程預算分配掌握30檢討與結語(二)–計劃成長及資源管理–溝通協調以排除衝突事件–率定研發項目任務分工及排除執行障礙–率定優先順序，有效規劃資源應用–推動研發策略，掌控計劃運作–建立溝通管道•最佳化的整合及管理–時程(Schedule)–品質(Quality)–成本(Cost)31第一章作業1.何謂系統？系統工程？系統工程管理？請詳述其間之差異。2.請說明專案管理與系統工程管理之關係？3.系統工程師之任務為何？應以何種方式進行其工作？4.請說明專案管理與專業的差異性？現代武器系統應以何種方式進行產品開發？5.何謂擇優評估(Trade-offStudy)？詳述擇優評估之工作內容及其將達到什麼樣之結果？6.請詳述整體化系統工程概念模式為何？7.系統工程之根本性、整體性與持續性目標為何？8.在產品開發中，如何才能達成最佳化的整合及管理？