前言
我國要建設(shè)成為航天強國，會面臨一系列的挑戰(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、篩選新的系統(tǒng)概念就是一項挑戰(zhàn)。歷史上系統(tǒng)概念設(shè)計的兩個典型例子是，我國的載人航天任務(wù)：飛船和航天飛機方案的選擇；美國的阿波羅首次登月任務(wù)：軌道和運載火箭的選擇。型號開發(fā)的最初階段要開展的系統(tǒng)概念設(shè)計對整個型號的研發(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)計方法和評價、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、實用的系統(tǒng)概念設(shè)計方法和評價、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)計和評價方法（RMA方法、ROSETTA方法、MATE方法），每種方法都包括方法介紹、10個左右的航天應(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種方法的綜合評價和比較。
雖然第2部分的8種方法自成體系，可以單獨閱讀，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初步了解。第3部分的內(nèi)容可能會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)以下幾個特點：
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案例。
第三，內(nèi)容的實用性，每一種方法不僅介紹了若干個在航天領(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)計人員和其他方案選擇人員，其次是其他領(lǐng)域大型復雜系統(tǒng)的系統(tǒng)概念設(shè)計人員和方案選擇人員。本書的系統(tǒng)概念評價方法也可用于對技術(shù)的評價，所以本書對科技規(guī)劃部門的管理人員也有參考價值。
作者衷心感謝中國航天系統(tǒng)科學與工程研究院的領(lǐng)導對編寫本書的關(guān)心與支持，以及本書的責任編輯張丹丹與她的同事們的辛勤勞動。
作者許勝
目錄
第1章航天任務(wù)的系統(tǒng)概念導論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4
第2章系統(tǒng)概念研究的重要性5
2.1概念設(shè)計對項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)概念預選方案數(shù)量的重要性6
2.4系統(tǒng)概念研究的先進方法可能給傳統(tǒng)的設(shè)計帶來明顯的改進7
參考文獻9
第3章概念設(shè)計與評價方法10
3.1概念設(shè)計與評價方法的選擇原則10
3.2概念設(shè)計與評價方法一覽表10
3.3概念設(shè)計與評價方法的應(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文獻調(diào)研法19
4.3權(quán)衡樹法19
參考文獻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）32
5.3航天應(yīng)用案例研究：探月著陸和返回的推進系統(tǒng)權(quán)衡研究34
5.3.1權(quán)衡過程35
5.3.2對14個備選設(shè)計方案進行權(quán)衡分析39
參考文獻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）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）54
7.3航天應(yīng)用案例研究：NASA外行星探索計劃中遮光板的技術(shù)成熟驗證
方案研究56
參考文獻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）65
8.3航天應(yīng)用案例研究：月球提取推進劑的方案研究67
參考文獻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）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個應(yīng)用）85
10.3RMA方法的實施過程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)的科學目標及對任務(wù)的技術(shù)需求87
10.4.3步驟2：形成體系結(jié)構(gòu)選項88
10.4.4步驟3：確定體系結(jié)構(gòu)選項的關(guān)鍵元素和參數(shù)90
10.4.5步驟4：估計體系結(jié)構(gòu)選項的風險94
10.4.6步驟5：估計成本96
10.4.7步驟6：估計科學價值97
10.4.8步驟7：集成評價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102
第11章ROSETTA方法（美國喬治亞理工學院）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）111
11.3航天應(yīng)用案例研究：兩級入軌可重用運載火箭114
11.4對ROSETTA方法的討論120
參考文獻122
第12章MATE方法（美國麻省理工學院）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)計向量和形成預選的設(shè)計方案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)用價值139
12.5MATE的權(quán)衡結(jié)果與航天任務(wù)實際設(shè)計結(jié)果的比較145
12.6航天應(yīng)用案例（9個）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)動機159
13.2AHP QFD Pugh TOPSIS應(yīng)用于金星探索169
參考文獻180
第14章關(guān)于概念評價方法選擇的討論181
14.1NASA的獨立驗證和確認機構(gòu)（IVV）的看法181
14.2美國麻省理工學院的系統(tǒng)工程先進研究計劃機構(gòu)的看法182
14.3小結(jié)183
參考文獻184
第15章航天任務(wù)的系統(tǒng)概念設(shè)計與評價方法在方法學方面的比較185
15.1概念評價方法在方法學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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