产品系统工程具有产品特有的活动。本文讨论了其中的许多问题。

准备水平评估

随着新系统的开发，必须验证和验证开发的系统是否足够成熟，可以作为可操作的产品或服务发布。

这一成熟度概念由美国国家航空航天局 (NASA) 正式确定（Mankins 1995），后来经过修改以供国防部 (DoD)、空军研究实验室 (AFRL) 和美国能源部使用(DoE) 以及越来越多的非政府组织。 技术准备水平 (TRL) 是一种衡量技术成熟度的指标。 最初的 NASA TRL 规模有九个不同的级别，从 观察和报告的基本原理(TRL 1) 到 通过成功的任务操作“飞行证明”的实际系统(TRL 9)。 国防部使用的 TRL 规模如表 1 所示。

表 1. 评估关键技术的技术准备水平（Mankins 1995）。 由美国宇航局空间访问和技术办公室高级概念办公室发布。

TRL 的使用对生命周期的结构和操作有影响，如第 3 部分所述； 它们可以更好地管理和控制技术固有的风险，以及更好地控制成本和方案开发的时间表。 然而，正如 Smith (2005) 所指出的那样，TRL 没有提供对 TRL 的程序影响、技术关键性和优先级、软件老化和准备情况的评估。 尽管 TRL 已被证明可用于评估技术性能，如实验室或测试环境中所证明的那样，但它们并不能告知人们是否可以以负担得起的方式实际生产技术产品。 制造准备水平 (MRL) 的概念已被纳入以扩展 TRL 的想法，以便它可以包含可生产性问题。

图 1. 技术准备水平及其与系统采购里程碑的关系（Morgan 2008）。 由美国空军制造技术部发布。

准备水平是学术界和政府机构的一个活跃研究领域，涉及将技术组件集成到复杂系统中（集成准备水平 (IRL)），以解决现有和成熟技术开发之间的接口成熟度。 TRL 适用于关键的使能技术，这些技术通常体现在子系统、装配级别或系统组件级别。 从单个技术到整个系统时使用系统就绪级别 (SRL)。 SRL 模型是系统中各个 TRL 及其与其他技术 IRL 的后续集成点的函数（Sauser 2006）。

另一个成熟度方面与提供现成的产品有关，称为商业现货 (COTS)。 此类产品，无论是硬件、软件还是两者的混合，都有望达到成熟程度，以便获得它们的人可以依赖其操作特性，并且 COTS 产品的文档足以为其提供适当的指导。利用。

PSE 应该意识到，如果操作环境或其他要求超过了 COTS 产品的设计限制（例如，在非常高或非常冷的温度、高冲击或振动水平下操作），则 COTS 的 TRL 评估会发生巨大变化。

产品认证

产品认证既针对特定领域也针对特定产品，通常与人类安全和健康、满足特定政府法规的需求或承保人出于保险目的而要求的相关。 认证由第三方（独立于开发商）执行，该第三方向客户或用户提供产品质量、安全性和可靠性的保证。

INCOSE SE 手册将产品认证定义为“证明某一产品已通过建筑规范或国家认可的测试标准等法规中规定的性能或质量保证测试或资格要求，或符合一系列规定的过程。管理质量或最低性能要求。” (INCOSE 2012)

INCOSE SE 手册还定义了四种验证方法：检查、分析、演示和测试 (INCOSE 2012)。 此外，它将认证定义为第五种验证方法，即由外部机构根据法律或行业标准进行验证，而无需指示该机构如何验证要求。 例如，电子设备在欧洲需要 CE 认证，在美国和加拿大需要 UL 认证 (INCOSE 2012)。

最著名的认证是适航认证，它关系到飞机的飞行安全。 在美国，该认证的测试由美国联邦航空管理局 (FAA) 执行。 政府认证在联邦药物管理局 (FDA) 是主要认证机构的医疗系统领域也很常见。 一些认证基于技术协会定义的标准，例如美国机械工程师协会 (ASME)。 技术标准和认证的结合使产品开发人员能够执行符合政府标准的认证，而无需政府直接参与该过程。

在其他国家和其他受监管领域，如通信、建筑安全、核系统、运输系统（包括船舶、火车和汽车）、环境影响和能源使用，也有同等的政府组织。 系统工程师必须了解正在开发的领域和产品所需的认证。 认证机构必须尽早参与开发工作，以确保必要的认证包含在系统要求、系统开发计划和为完成开发而提供的资金中。 当需要进行系统更改和升级时，系统工程师必须确定是否需要重新认证产品，并将其包含在系统升级的计划和资金中。

启用产品认证

PSE 必须考虑和认可其他授权产品的认证，例如飞机飞行员的操作员认证以确保飞行安全，以及核电厂操作员的认证以确保防止或减轻核辐射影响。 北美电力可靠性公司 (NERC) 的认证计划中显示了这方面的一个示例：

为了支持 NERC 的使命，系统操作员认证计划的任务是确保雇主拥有一支符合最低资格的系统操作员队伍。 这些最低资格是通过国际公认的流程和程序为认证人员的机构设定的。 认证计划促进系统操作员绩效领域的卓越表现，并鼓励系统操作员保持好奇和知情。（NERC 2012）

生产资格测试 (PQT) 是另一种类型的认证，DAU (2005) 将其描述为：

在全速生产 (FRP) 决策之前完成的技术测试，以确保制造过程、设备和程序的有效性。 该测试还用于为材料放行所需的独立评估提供数据，以便评估者能够针对所述要求确定材料的充分性。 这些测试是对从第一个生产批次中随机抽取的一些样品进行的，如果工艺或设计发生重大变化并且当第二个或替代来源上线时，则会重复这些测试。

在机密环境中部署计算和网络设备通常需要安全认证和认可 (C&A)。 可能需要设施认证以确保容纳设备的建筑物能够为设备的安全和高效运行提供适当的环境。 可能需要高海拔电磁脉冲 (HEMP) 认证，以确保建筑物及其设备能够承受来自核武器的 HEMP 的影响。 与 HEMP 类似的认证类型是 TEMPEST 测试，以确保不允许敏感的电子发射离开高度安全的设施。 TEMPEST 是一个代号，指的是对危害排放的调查和研究，而不是首字母缩略词。

技术规划与插入

技术规划可以是企业功能或程序功能。 作为企业职能的技术规划通常每年进行一次，以确定来年独立研发所需的资金。 作为程序功能的技术规划发生在程序的早期，并且通常在系统的整个生命周期中持续存在。 产品系统的设计高度依赖于具有可接受风险并满足客户成本、进度和性能要求的技术的可用性。 只有在系统工程师进行概念设计、技术评估、

MITRE 系统工程指南(MITRE 2011) 为技术规划提供了以下定义：

技术规划是规划程序或系统的技术演进以实现其未来愿景或最终状态的过程。 技术规划可能包括期望的客户成果、技术预测和进度计划、技术成熟度要求和规划，以及技术插入点。 目标是随着时间的推移通过技术插入实现定义的技术最终状态。

参与技术规划的系统工程师必须了解未来的愿景和系统要求，并将这些与当前和预期的未来技术联系起来，这些技术可以应用于当前开发阶段的系统设计，以及系统未来可能的升级。 为此，系统工程师必须获取并保持其设计领域中现有和正在开发的技术的知识。 系统工程师还将提供系统用户和研究社区之间的基本连接，以提供技术开发人员和系统设计人员之间的一致性。

技术规划和插入通常要求系统工程师执行技术准备情况评估，评估与计划技术相关的成熟度水平和风险。 不成熟的、有风险的技术需要降低风险的活动，包括原型设计和产品开发以及提供能力和风险量化的测试活动。 风险降低活动提供了评估和更新设计以降低风险所需的数据。

产品路线图和发布计划

产品路线图提供了一个大纲，显示了产品计划发布的时间，并包括产品主要和次要功能的概述。 应创建内部和外部产品路线图。 路线图的形式将取决于所使用的开发方法。 瀑布式、迭代式和螺旋式开发模型导致不同的路线图和发布计划。 系统工程师必须是创建路线图的团队中不可或缺的成员。 需求应该映射到每个计划的发布。 测试计划必须适应开发模型和发布计划。

产品路线图应与适用于产品的技术路线图保持一致。 技术成熟度应在技术纳入产品开发计划和包含这些技术的产品发布路线图之前完成。

产品路线图对于具有许多软件版本和功能升级的软件密集型系统至关重要。 为每个版本提供的需求、测试计划和功能的识别是产品开发过程的基本驱动力。 这些项目的明确定义可以在交付客户正在寻找和将支持的功能之间产生差异，或者产品不能满足客户的需求并被放弃。

知识产权管理

系统工程师还必须将管理知识产权作为其工作的一部分。 现有的系统工程文献很少涉及这个主题。 然而，有许多教科书和管理相关文献提供了额外的信息，例如“工程师的知识产权”（Irish 2005）。 知识产权可以被视为 理性思维过程的无形输出，具有一定的知识或信息价值，通常通过使用版权、专利和/或商业秘密来保护（Irish 2005）。 下面列出了一些更重要的知识产权类型，并附有简要说明：

• 专有信息：任何使公司（或企业）比其竞争对手更具优势的信息通常是专有的。
• 专利：专利是保护发明或发现权利的主要机制。 作为全面披露如何实施发明的交换，颁发政府将授予在有限的时间内排除他人实施发明的权利，通常为 15 至 20 年（在美国，专利通常持续 17 年）自发布之日起）。
• 外观设计专利：在某些国家/地区，使用更合适的术语“外观设计注册”或其他名称 来指代这些专利。 它们保护装饰设计的权利，前提是这些设计是新颖的和创造性的，即在制作时 不明显。 在美国，外观设计专利的最长期限为 14 年。
• 商标：商标标识商业商品的原产地，并不强于其实际使用和保护其免受侵权、侵占或稀释的努力。 在某些情况下，商标可能会在政府机构注册。 公司最有价值的资产之一是公司名称，它也是公司的主要商标。
• 版权：版权主张保护著作、音乐作品和艺术作品等作品不被他人复制，即不被剽窃。 版权声明必须在受保护作品首次出版时以法律规定的方式发出。

零件、材料和流程管理

系统工程师需要清楚地了解由于零件、材料和工艺 (PM&P) 问题导致的任务失败或无法按时部署系统的后果，因为这些要素是整个任务可靠性和项目成功的基础。 PM&P 管理在恶劣环境（如外层空间和水下）以及系统故障可能对公共安全造成灾难性影响的情况下（如核电、桥梁和隧道以及化学加工厂）尤为重要。

一般而言，从事电子系统设计和制造的原始设备制造商 (OEM) 具有处理 PM&P 的书面政策，有时采用 PM&P 管理手册的形式。 PM&P 控制程序的要素包括：

• 适用于系统的 PM&P 要求；
• 计划或项目批准的零件清单 (PAPL) 的代号；
• 任命 PM&P 控制委员会 (PMPCB)；
• 为报废使用制定零件应力降额政策和零件参数降额政策； 和
• 零件的最低资格、质量控制和筛选要求的定义。

PM&P 管理指南由 MIL-HDBK-512 (DoD 2001) 和 ANSI/AIAA R-100 (2001) 提供，它们确定了 PM&P 计划的整体管理过程元素。 PM&P 需要解决的其他问题包括：有害材料、稀土元素、冲突材料和假冒材料。