4.3 系统生命周期

系统生命周期指的是一个新系统从概念的形成开始，经过开发、建造、运行，直到最后废弃的整个过程。系统生命周期的应用是一种阶段化的系统工程开发方法。它把整个系统开发从系统概念的形成到系统的分析设计、工程开发和测试以至于运行和维护，分成几个阶段。每个阶段的任务性质不同，系统工程师的作用也不同。研究和分析系统生命周期中的各阶段的任务特点，就可以明确系统工程师在每一阶段的作用。

生命周期法的突出优点是强调系统开发过程的整体性和全局性，强调在整体优化的前提下考虑具体的分析设计问题，这是一种自顶向下的观点。它从时间维度把系统的开发和维护分解为若干阶段，每个阶段有各自相对独立的任务和目标。这就降低了系统开发的复杂性，提高了可操作性。另外，每个阶段都对该阶段的成果进行严格的审批，发现问题及时反馈和纠正，保证了系统质量。实践证明，生命周期法大大提高了系统开发的成功率。

但是，生命周期法是在系统工程发展初期针对一些大型工程系统提出的，系统开发周期较长。由于开发顺序是线性的，各个阶段的工作不能同时进行，前阶段所犯的错误必然带入后一阶段，而且是越靠前面犯的错误对后面工作的影响越大，更正错误所增加的工作量也就越大。此外，在功能经常需要变化的情况下，也难以适应变化要求。因此在原来生命周期法的基础上，又针对其中复杂性的破解，产生了一些新的思路。

在系统工程发展的历史上，国外为系统生命周期建立了许多模型，这些模型由于针对的对象系统不同而略有差别，但是大的框架还是相同的。其实从逻辑步骤来看，各种模型是大同小异的。后来有的作者在进行对比的基础上，提出了一种比较典型的模型。

参考文献中介绍的这种模型，是对不同领域（包括工程技术与经营管理）中的工作步骤进行对比分析之后，发现有许多共性，因而将它们归纳而成的所谓“SIMILAR”过程。SIMILAR是由下面7个步骤的英文词语的第一个字母组成的缩略语。

（1）问题的陈述（State of problem）。

（2）方案的研究（Investigate alternatives）。

（3）系统的建模（Model the system）。

（4）集成（Integrate）。

（5）建立系统（Launch the system）。

（6）绩效的估定（Assess performance）。

（7）再评价（Re-evaluate）。

第一步的问题的陈述，是从对系统顶层所必须完成的功能或者必须弥补的缺陷进行描述开始的。这种描述包括系统必须满足的所有需求。它所要陈述的是需要“做什么”，而不是怎样做”。它可以用自然语言描述，也可以用一个模型来描述。这一过程的输入是从用户、所有者、责任者、制造者或市场来的。在现代的商务环境中，问题的陈述包括企业的愿景和使命，以及为实现愿景和使命而制定的目标和战略。

在这一阶段要理解用户的要求，发现系统的需求，并加以确认。

第二步的方案的研究，是要定义系统的性能与成本及其指标，要提出概念性的方案（进行系统的概念设计）。一般不可能有哪一种方案对各项指标都能满足，因此要按照多准则来进行权衡与决策。有时候需要多次反复。这时要回答“是什么”的问题。开始时可能是使用估算的数据，在进行中建立模型后可以进一步得到数据，再进行分析比较。同时也可分析某些参数影响的灵敏度。

第三步的系统的建模，实际上是要把模型的建立贯彻在系统方案确定后的整个系统生命周期，在不同阶段建立不同类型的模型，不但用于分析“现在是什么”的问题，还要用于分析“将要是什么”的问题。

在这一阶段要把系统的功能加以分解，进行系统概念设计，还要进行可靠性与风险分析。

第四步的集成，则是要考虑怎样把各部分组成一个整体，这时对于各部分之间的接口需要加以设计。子系统的定义应该尽量按照自然的边界，减少相互之间的信息交换，每一个子系统都能把最终结果传给下一个子系统。小回路的反馈要比跨过多个子系统的反馈容易实现。集成的最困难的地方是怎样才能把所有的活动都整合在一个实现企业愿景和使命的业务方向或业务计划上。一般来说，通过反馈、校核与平衡，业务计划是能够逐步改善的。

第五步的建立系统，实际上就是要构建系统并使之运行，达到预期的结果。这个阶段是一个工程阶段，需要先设计，然后分解成一项一项的任务，加以建造实现，其中有的部分可以外购。在系统建立过程中要注意文档的编写。

第六步的绩效的估定，实际上是把需求加以细化和量化，用来对新系统进行考核。技术指标的测定是为了便于对过程进行管理，以及减少设计与构建时的风险。在系统工程过程中，指标的监测是关键环节，每项指标都应该尽可能量化。

第七步的再评价，指的是在开发过程中运用反馈原理来提高系统的性能和绩效。以往的经验证明，这是一种最基本的工程工具。每一阶段都应该有再评价，按照评价结果，或是往下继续进行，或是做局部修改，或是推倒重来，也可能是项目的终止。

试以一架民用客机的开发为例：问题的陈述包括对新飞机的市场需求的辨识、飞机可能的构型，如飞机的大小、发动机布局、机身尺寸、机翼面积等。

方案的研究则要按照生产成本、总体效率、旅客舒适性和其他运行目标来选择最优构型。这在很大程度上依赖于建模、系统分析、仿真与功能设计。然后进行系统的集成。

系统的建立是从飞机公司接受所提出的系统概念和决定进行工程处理开始的。工程处理要对尚未经过验证的技术的使用加以验证，进行硬件和软件部件的功能设计，并演示工程化的系统，进行绩效的评定，看是否满足用户的需求。这就需要把已建成的部件集成为一个可运行的系统，在真实运行环境中去评价它。

这一阶段还包括生产工具和测试设备的获取，按照不同用户的需求进行生产，支持正常的运行，确定使用时发现的任何故障，周期性地大修和更换发动机、起落架和其他高载荷部件。在这个阶段，尽管系统工程师承担的工作有限，但还是要发挥支持和解决问题的作用。

然后进行再评价。其实在每一阶段之后都要进行再评价，根据评价结果进行改进，直到用户满意为止。这意味着在系统工程过程中，有许多反馈回路。

在实际生活中，也有一些工作只是经历了生命周期的一段，例如一个咨询公司完成了系统实施之前的规划设计工作，交出报告就算完成了它所承担的任务。也有的是从生命周期的中期开始。但都得遵循逻辑上的顺序。