计算机能思维吗,为什么 方案解读：当正向设计“遇见”增材制造(8)

图19 基于正向设计和增材制造的高端研发与先进制造整体解决方案技术架构

图20 学科体系一般框架[24]

图21 整体解决方案逻辑架构

保证这一技术架构有效运转的整体解决方案的逻辑架构如图21所示，将按材料设计工艺制造划分的线性一维树状组织架构拓展为面向应用和市场的主营业务和其他共性基础业务构成的二维矩阵式组织架构。这一架构既符合欧美先进企业研发模式，又与钱学森关于研究对象的学科和研究关系的学科共同织成一张科学的布的思想（图22）相匹配。而且根据钱老这一思想，我们非常重视系统科学、系统工程和数学在整体解决方案中的骨干作用。

图22 科学的二维体系[25]

整体解决方案的逻辑架构对技术架构的保障和支撑如图23所示。

图23 从系统及其使能系统的生命期阶段模型看逻辑架构对技术架构的支撑[26]

3.2 流程体系

支撑“基于系统工程面向增材制造的产品材料工艺一体化设计方法学”的是一套系统化的正向设计流程体系，这套流程体系充满了图17所示正向设计三维空间各个维度、各个层次、各个角落。这套流程体系是基于系统工程的，即系统工程的技术过程域、技术管理过程域、协议过程域和组织项目使能过程域下的各个过程（图24）将被应用于这套正向设计流程体系。

3.2.1 系统维上的主流程

图25是以整体解决方案（组合了技术、产品、解决方案和业务）为研究对象，面向内部业务运营的，从市场需求到技术研发、再到产品组合、最后到解决方案交付的业务运营闭环。图26是业务需求开发、定义、追溯和解决方案开发、交付形成的闭环，相当于是图6的实体V模型（忽略图中的红绿黄逆向箭头）以业务为研究对象、在图17系统维上的实例化，也相当于是图25以业务需求和解决方案为视角的细化。图27是INCOSE新版系统工程手册中的业务或使命分析过程的输入、输出和活动列表，被整体解决方案采纳为业务需求开发流程，是图26的子流程。图28是基于IPD方法的技术研发和产品研发的集成管理框架，相当于是图25以技术研发和产品开发为视角的细化。

图24 ISO/IEC/IEEE 15288中定义系统工程过程[27, 28]

图25 从市场需求到解决方案交付的业务运营闭环[11]

图26 业务需求开发、定义、追溯和解决方案开发、交付的闭环[31]

图27 业务或使命分析流程[28]

图28 技术研发和产品研发的集成管理框架[29]

3.2.2 逻辑维上的辅流程

其次是逻辑维上的辅流程，即系统工程的核心过程，保证组织正确地做事，这是面向组织内部、聚焦在系统工程过程执行和管控的事的维度。图24中的系统工程技术过程域下的14个过程和技术管理过程域中除信息管理外的七个过程，共21个过程在逻辑维上。图6的实体V模型（忽略图中的红绿黄逆向箭头）是将图24系统工程技术过程域中的各个过程串起来的核心引擎流程，其中技术过程域的后三个过程（运行、维护、报废）本身就是实体V模型的实例化应用（图29）。

图29 基于系统工程过程的装备后勤保障运维示意[30]

由实体V模型在系统各个层次上的递归应用构成三维立体的双V模型（图30）。（实体）V模型不仅仅是掰弯了的瀑布模型或串行开发过程，根据TRIZ的一维变多维创新原理，增加一个维度意味着看待世界的视角完全改变，V的形状非常准确地表示了从系统分解到集成活动的系统演进过程，使系统工程过程变得可视化、且易于管理。考虑系统架构和系统元素实体的并行开发而产生的双V模型，二维变三维、又增加了一个维度，体现了系统工程过程模型通过不断向超系统进化而提高理想度的趋势。除了在系统层次上的递归应用外，双V模型可以在可靠性、安全性、保障性等系统特性上进行实例化，也可应用于新产品设计、现有产品改进（包括工业再设计）等正向设计所涉及的各种业务场景以及故障诊断排除等问题求解场景，还可以应用于进化开发、增量开发等软件开发模式[26]。同样，无论是传统的DFM/DFA，还是作为新范式重要组成部分的DFAM，以及面向生态设计和绿色制造的可持续设计（Design for Sustainability），它们都是实体V模型左半边的需求输入，以实体V模型和双V模型为框架开展实际的产品研制，进而实现对实体V模型和双V模型的实例化应用（图31）。

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