前言
我國要建設(shè)成為航天強(qiáng)國，會(huì)面臨一系列的挑戰(zhàn)，其中之一是型號的創(chuàng)新。型號創(chuàng)新的首要問題就是系統(tǒng)概念的創(chuàng)新。如何開發(fā)和評價(jià)、篩選新的系統(tǒng)概念就是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。歷史上系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)的兩個(gè)典型例子是，我國的載人航天任務(wù)：飛船和航天飛機(jī)方案的選擇；美國的阿波羅首次登月任務(wù)：軌道和運(yùn)載火箭的選擇。型號開發(fā)的最初階段要開展的系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)對整個(gè)型號的研發(fā)成本、工期乃至成敗都起著關(guān)鍵性的作用。系統(tǒng)概念創(chuàng)新需要一套有效的系統(tǒng)概念的設(shè)計(jì)方法和評價(jià)、篩選方法予以保證。本書的寫作意圖就是為航天型號提供一套比較全面的、實(shí)用的系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)方法和評價(jià)、篩選方法。
本書包括三部分內(nèi)容。第1部分為第1章～第4章，主要介紹與本書內(nèi)容相關(guān)的基本概念和方法；第2部分為第5章～第12章，分別介紹5種通用的用于航天型號系統(tǒng)概念評價(jià)的方法（AHP方法、QFD方法、KT方法、Pugh方法、TOPSIS方法），3種專門為航天型號研發(fā)的設(shè)計(jì)和評價(jià)方法（RMA方法、ROSETTA方法、MATE方法），每種方法都包括方法介紹、10個(gè)左右的航天應(yīng)用案例和一種航天應(yīng)用案例研究；第3部分為第13章～第15章，是對前述8種方法的綜合評價(jià)和比較。
雖然第2部分的8種方法自成體系，可以單獨(dú)閱讀，但是建議讀者首先瀏覽第1部分的內(nèi)容，透徹理解基本概念，對這些方法的基本情況有一個(gè)初步了解。第3部分的內(nèi)容可能會(huì)為讀者選擇這些方法提供一定的幫助。
本書作者在編著本書過程中努力體現(xiàn)以下幾個(gè)特點(diǎn)：
第一，內(nèi)容的針對性，即本書聚焦于航天的任務(wù)概念。
第二，方法的全面性，本書既包括傳統(tǒng)的5種通用方法，也包括比較先進(jìn)的3種航天專用的方法, 還介紹了將多種方法綜合使用的兩個(gè)案例。
第三，內(nèi)容的實(shí)用性，每一種方法不僅介紹了若干個(gè)在航天領(lǐng)域的應(yīng)用案例，而且配備了航天應(yīng)用案例研究。
本書的讀者對象主要是航天型號的型號總體、分系統(tǒng)總體的設(shè)計(jì)人員和其他方案選擇人員，其次是其他領(lǐng)域大型復(fù)雜系統(tǒng)的系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)人員和方案選擇人員。本書的系統(tǒng)概念評價(jià)方法也可用于對技術(shù)的評價(jià)，所以本書對科技規(guī)劃部門的管理人員也有參考價(jià)值。
作者衷心感謝中國航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院的領(lǐng)導(dǎo)對編寫本書的關(guān)心與支持，以及本書的責(zé)任編輯張丹丹與她的同事們的辛勤勞動(dòng)。
作者許勝
目錄
第1章航天任務(wù)的系統(tǒng)概念導(dǎo)論1
1.1系統(tǒng)概念1
1.2系統(tǒng)概念舉例2
1.3系統(tǒng)概念與體系結(jié)構(gòu)的關(guān)系3
參考文獻(xiàn)4
第2章系統(tǒng)概念研究的重要性5
2.1概念設(shè)計(jì)對項(xiàng)目生命周期成本的重要性5
2.2增加研發(fā)前期階段投入的重要性5
2.3增加系統(tǒng)概念預(yù)選方案數(shù)量的重要性6
2.4系統(tǒng)概念研究的先進(jìn)方法可能給傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來明顯的改進(jìn)7
參考文獻(xiàn)9
第3章概念設(shè)計(jì)與評價(jià)方法10
3.1概念設(shè)計(jì)與評價(jià)方法的選擇原則10
3.2概念設(shè)計(jì)與評價(jià)方法一覽表10
3.3概念設(shè)計(jì)與評價(jià)方法的應(yīng)用范圍11
3.4對各種方法主要應(yīng)用領(lǐng)域的分析12
參考文獻(xiàn)14
第4章系統(tǒng)概念生成的方法15
4.1形態(tài)矩陣法15
4.2文獻(xiàn)調(diào)研法19
4.3權(quán)衡樹法19
參考文獻(xiàn)22
第5章AHP方法23
5.1AHP方法介紹23
5.2航天應(yīng)用案例（14個(gè)）32
5.3航天應(yīng)用案例研究：探月著陸和返回的推進(jìn)系統(tǒng)權(quán)衡研究34
5.3.1權(quán)衡過程35
5.3.2對14個(gè)備選設(shè)計(jì)方案進(jìn)行權(quán)衡分析39
參考文獻(xiàn)40
第6章QFD方法41
6.1QFD方法介紹41
6.2航天應(yīng)用案例（8個(gè)）44
6.3航天應(yīng)用案例研究：行星水循環(huán)系統(tǒng)權(quán)衡研究46
參考文獻(xiàn)51
第7章KT方法52
7.1KT方法介紹52
7.2航天應(yīng)用案例（9個(gè)）54
7.3航天應(yīng)用案例研究：NASA外行星探索計(jì)劃中遮光板的技術(shù)成熟驗(yàn)證
方案研究56
參考文獻(xiàn)60
第8章普氏矩陣法（Pugh方法）61
8.1普氏矩陣法介紹61
8.2航天應(yīng)用案例（9個(gè)）65
8.3航天應(yīng)用案例研究：月球提取推進(jìn)劑的方案研究67
參考文獻(xiàn)70
第9章TOPSIS方法71
9.1TOPSIS方法介紹71
9.2航天應(yīng)用案例（10個(gè)）76
9.3航天應(yīng)用案例研究：載人空間飛行任務(wù)仿真器方案的排序78
參考文獻(xiàn)83
第10章RMA方法（NASA/JPL）84
10.1RMA方法介紹84
10.2RMA的應(yīng)用情況簡介（據(jù)稱有超過200個(gè)應(yīng)用）85
10.3RMA方法的實(shí)施過程85
10.4RMA方法的具體分析步驟和航天應(yīng)用案例86
10.4.1案例簡介對海王星、海衛(wèi)一和柯伊伯帶（KBO）等3個(gè)天體的
聯(lián)合探索任務(wù)86
10.4.2步驟1：確定任務(wù)的科學(xué)目標(biāo)及對任務(wù)的技術(shù)需求87
10.4.3步驟2：形成體系結(jié)構(gòu)選項(xiàng)88
10.4.4步驟3：確定體系結(jié)構(gòu)選項(xiàng)的關(guān)鍵元素和參數(shù)90
10.4.5步驟4：估計(jì)體系結(jié)構(gòu)選項(xiàng)的風(fēng)險(xiǎn)94
10.4.6步驟5：估計(jì)成本96
10.4.7步驟6：估計(jì)科學(xué)價(jià)值97
10.4.8步驟7：集成評價(jià)98
10.4.9對該應(yīng)用案例研究結(jié)果的小結(jié)100
參考文獻(xiàn)102
第11章ROSETTA方法（美國喬治亞理工學(xué)院）103
11.1ROSETTA方法介紹103
11.1.1方法分解的說明104
11.1.2ROSETTA方法小結(jié)110
11.2航天應(yīng)用案例（7個(gè)）111
11.3航天應(yīng)用案例研究：兩級入軌可重用運(yùn)載火箭114
11.4對ROSETTA方法的討論120
參考文獻(xiàn)122
第12章MATE方法（美國麻省理工學(xué)院）123
12.1MATE方法介紹123
12.2術(shù)語的解釋125
12.3MATE方法的工作步驟128
12.3.1確定決策者、任務(wù)概念和用戶要求129
12.3.2定義系統(tǒng)的屬性129
12.3.3定義設(shè)計(jì)向量和形成預(yù)選的設(shè)計(jì)方案130
12.3.4獲得單屬性效用函數(shù)及多屬性效用函數(shù)的方法132
12.3.5建立系統(tǒng)模型的方法135
12.3.6多屬性權(quán)衡空間的探索138
12.4權(quán)衡空間探索的多方面的應(yīng)用價(jià)值139
12.5MATE的權(quán)衡結(jié)果與航天任務(wù)實(shí)際設(shè)計(jì)結(jié)果的比較145
12.6航天應(yīng)用案例（9個(gè)）147
12.7航天應(yīng)用案例研究：XTOS對地觀測衛(wèi)星148
參考文獻(xiàn)158
第13章多種方法的綜合應(yīng)用159
13.1AHP QFD Pugh應(yīng)用于大推力發(fā)動(dòng)機(jī)159
13.2AHP QFD Pugh TOPSIS應(yīng)用于金星探索169
參考文獻(xiàn)180
第14章關(guān)于概念評價(jià)方法選擇的討論181
14.1NASA的獨(dú)立驗(yàn)證和確認(rèn)機(jī)構(gòu)（IVV）的看法181
14.2美國麻省理工學(xué)院的系統(tǒng)工程先進(jìn)研究計(jì)劃機(jī)構(gòu)的看法182
14.3小結(jié)183
參考文獻(xiàn)184
第15章航天任務(wù)的系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)與評價(jià)方法在方法學(xué)方面的比較185
15.1概念評價(jià)方法在方法學(xué)方面比較的概要情況185
15.2AHP方法與QFD方法的比較186
15.3QFD方法、KT方法和普氏矩陣法的比較187
15.4TOPSIS方法與其他4種傳統(tǒng)方法的比較188
15.5RMA方法、ROSETTA方法和MATE方法的比較188
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