软件在大多数现代系统体系结构中都很重要，并且通常是集成复杂系统组件的主要手段。软件工程和系统工程不仅仅是相关的学科;它们紧密地交织在一起。(参见系统工程和其他学科。)好的系统工程是实现好的软件工程的关键因素。

SEBoK明确承认并拥抱了系统工程和软件工程之间的交织，以及定义了SEBoK和软件工程知识体系指南(SWEBOK)之间的关系(Bourque, and Fairley 2014)。

这一知识领域描述了软件的本质，提供了SWEBOK的概述，描述了系统工程师和软件工程师共享的概念，并指出了软件工程师和系统工程师如何应用这些概念和使用常见术语的相似性和差异性。它还描述了软件工程和系统工程之间关系的本质，并描述了软件工程师使用的一些方法、模型和工具。

主题

SEBoK的每个部分被划分为知识领域(KAs)，这是具有相关主题的信息分组。KAs又被划分为不同的主题。这个KA包含以下主题:

• 系统工程生命周期中的软件工程
• 软件的本质
• SWEBOK指南概述
• 系统工程师需要知道的关于软件工程的要点
• 软件工程特性——模型、方法、工具、标准和度量标准

软件工程师，如系统工程师：

• 参与分析和设计、需求分配、组件开发监督、组件集成、验证和确认、生命周期维持和系统报废。
• 与构建或以其他方式获得所需软件组件的组件专家（例如，用户界面、数据库、计算和通信专家）合作或作为组件专家。
• 调整现有组件并整合客户和附属组织提供的组件。

这些共性会使软件工程看起来只是系统工程的一种应用，但这只是表面现象。 两个学科之间的差异源于两个基本问题：

1. 教育背景（SE 的传统工程学科和 SWE 的计算学科）和工作经验的差异导致解决问题的不同方法，以及
2. 基于软件介质和传统工程物理介质的对比性质，应用共享概念的不同方式。

表 1 列出了系统工程师和软件工程师以不同方式应用的一些共享概念。 每个学科都为对方做出了贡献。 表 1 显示了系统工程师开发的适用于软件工程师的方法和技术，以及相反地适用于系统工程师的方法和技术。

表 1. 跨 SE 和 SWE 的方法改编（Fairley 和 Willshire 2011 ） 经 Dick Fairley 和 Mary Jane Willshire 许可重印。 所有其他权利均由版权所有者保留。 *

该知识领域的文章概述了针对系统工程师的软件和软件工程。 它还提供了有关系统和软件生命周期之间关系的更多详细信息，以及软件工程师使用的一些详细工具。 随着系统越来越依赖软件作为传递利益相关者价值的主要手段，软件和系统工程之间的历史区别可能需要受到挑战。 这是两个社区当前共同讨论的领域，这将影响 SEBoK 和 SWEBoK 的未来知识。

系统工程和机械工程

本处理以机械工程子学科的简要概述开始。对机械工程(ME)感兴趣的读者可以参考Sagdeh和work(2017)以及下文列出的其他参考资料。正如Hibbeler(2015)所说，“力学是物理科学的一个分支，它关注物体在力作用下的静止或运动状态。总的来说，这门学科可以细分为三个分支:刚体力学、变形体力学和流体力学。”在深入研究热力学、控制和机械工程设计以及SE和ME之间的关系之前，本总结就是从这些分支开始的。

刚体力学和变形体力学

机械工程和土木工程结构分析有很多共同点，因为两者都从根本上寻求创建结构以满足设计需求。 虽然桥梁设计师可能会优先选择在持续使用和变化的天气条件下能够承受的材料选择，但赛车设计师可能会优先考虑轻量级同时保持耐撞性。 在结构分析过程中，人们应用牛顿定律来分析节点处的载荷，并计算结构元件上的内力、剪力和力矩。 通过了解接头或结构元件必须承受的载荷，可以选择具有适当特性的材料来防止失效。 在负载下改变其形状的结构元件称为可变形体， 而不管载荷如何，物体上点之间的距离保持不变的物体称为刚体。 静态结构、固体力学和材料的研究通常是机械工程本科课程的基础（例如（Hibbeler 2015）、（Philpot 和 Thomas 2020）和（Callister 和 Rethwich 2019））。

动力学

力学的一个子集是动力学。 格林伍德 (1965) 雄辩地总结道，“力学科学关注于对物质体相互作用的研究。 动力学是力学的一个分支，它包括对相互作用物体运动的研究以及根据假设定律对这些运动的描述。” 在静态刚体力学中，对于不加速的结构，我们将牛顿第二定律写为 ΣF=0。 在动力学中，我们使用 ΣF= ma 并在分析系统时利用能量守恒和动量守恒。 简单的动力学问题通常涉及摆锤或弹簧质量阻尼器系统的摆动，并逐渐演变为现代悬挂系统、轨道动力学以及将救援直升机降落在海岸甲板上时可能遇到的多体挑战护卫舰。

流体力学

流体力学包括对在液体中运动的物体上的力进行实验、计算和分析建模。 流体动力学模型通常使用 Navier-Stokes 方程 ，这是由质量和动量守恒产生的偏微分方程的集合。 对于无粘性流动，Navier-Stokes 方程可以简化为 Euler 方程 。 在沿流线的稳定、不可压缩、无旋流动的特殊情况下，欧拉方程可以进一步简化为 伯努利方程 。 表征流动的常用无量纲参数包括 雷诺数 、弗劳德数和马赫数。 雷诺数是惯性力对粘性力的量度， 弗劳德数 表征惯性力与重力的比率， 马赫数 提供流速与声速的比率。 Batchelor (2000) 是一本关于流体力学的综合介绍性教材。

热力学

机械工程热力学涉及在产生或传递能量时主要考虑热量的产品——例如发动机、制冷系统和核反应堆。 在广泛的层面上，热力学的研究被以下定律捕获：

• 第零定律：“当两个物体与第三个物体处于热平衡状态时，它们彼此处于热平衡状态。” （莫兰和夏皮罗 1998）。
• 第一定律：“[T]在两个给定状态之间经历绝热过程的封闭系统完成的净功值仅取决于最终状态，而不取决于绝热过程的细节。” （莫兰和夏皮罗 1998）。 简而言之，能量既不能被创造也不能被摧毁。
• 第二定律：“任何系统都不可能以这样一种方式运行，即唯一的结果是通过热量从较冷的物体向较热的物体传递能量。” （莫兰和夏皮罗 1998）。 值得注意的是，第一定律和第二定律一起使永动机在物理上变得不可能。
• 第三定律：“[T] 纯结晶物质的熵在温度绝对为零时为零……”（Moran 和 Shapiro 1998）。

将热力学与上述力学主题联系起来，格雷厄姆·贝克在一篇综合总结论文中引用了克利福德·特鲁斯德尔的话：“由于力学是关于运动和力的科学，所以热力学是关于力和熵的科学。” （贝克 2005）。

控件

控制是指“使系统变量符合某个期望值（称为参考值）的过程”。 (Franklin et al. 1994) 在应用中，这需要吸收上述学科的知识来设计一个系统来实现预期的结果；例如测量室温并将其用作控制 HVAC 系统的反馈，或测量方向和角速度以理想情况下，发射航天器推进器以达到目标轨道的时间。

设计

在设计中，人们结合这些特定领域的知识来开发客户或社会需要的产品。 工程技术认证委员会 (ABET) 对设计的定义与工程学科无关； 具体来说，他们指出“工程设计是设计系统、组件或过程以满足约束条件下所需的需求和规范的过程。 它是一个迭代的、创造性的、决策制定的过程，其中应用基础科学、数学和工程科学将资源转化为解决方案。 工程设计包括识别机会、开发需求、执行分析和综合、生成多个解决方案、根据需求评估解决方案、考虑风险和进行权衡， 随着数据和基本假设的验证，随着时间的推移消除期权。 （规模化敏捷）

申请相关学科

这些基础知识领域为众多子学科的深入知识提供了核心技能，通常作为独立的多学科领域教授。 例如：

航空航天工程

飞机和航天器需要控制这些核心领域中的每一个。 例如，流体动力学允许理解物体上的升力和吃水力。 热力学允许对发动机的热效应、高速运行的飞行器或在太空中受到较大热负荷波动的情况进行建模。 应用动力学和控制知识使工程师能够开发出安全、可操作的车辆，其性能特征可根据设计需求量身定制。 机械和材料方面的专业知识使人们能够开发轻质结构。 最终，设计过程使原型和生产车辆的开发和改进成为可能。 飞机提供了许多机械工程和系统工程之间联系的例子。 例如，一架波音 747 大约有 600 万个零件， 由 550 多家供应商提供（Boeing 2013），依靠供应链管理。 此外，航空公司机队成为飞机系统，空中交通网络构成系统系统。

海军工程

海军工程师在许多方面都扮演着系统工程师的角色。 例如，认识到设计、建造和运营航空母舰所涉及的广泛的工程复杂性——从船体、机械和电气系统设计，到流体动力学和机动，再到综合作战系统，再到飞机运营，再到酒店服务对于船员来说，现代海军作战人员是一个高度复杂的系统系统。 Lamb (2003) 提供了一个有代表性的参考文献。

规范和标准

自 1884 年发布第一个标准“蒸汽锅炉试验行为规范”以来，美国机械工程师协会 (ASME) 一直参与制定机械工程系统规范和标准。 (ASME nda) 作为证明鉴于机械工程系统的复杂性，如今，ASME 标准已在 100 多个国家/地区使用，涵盖从电梯到核电站的各种主题，以及正在开发的增材制造和机器人技术等领域的指导。 （ASME 发现）

机械与系统工程的关系

ME 强调动态系统的设计、开发和研究，无论是涡轮机、假肢还是自动驾驶汽车。 机械工程产品通常构成系统系统的构建块； 例如，一位材料科学家设计了进入另一位机械工程师涡轮发动机设计的风扇叶片，该涡轮发动机设计驻留在航空工程师设计的战斗机上，在海军和系统工程师设计的航空母舰上运行。 ME 和 SE 之间关系的最佳示例之一是关于人类系统集成，其中多学科团队评估诸如人体工程学、健康、安全、用户界面设计和机械系统设计中的人类表现等主题。 系统工程师经常领导这样的评估。 Booher (2003) 是关于人类系统集成的综合参考。

相对初级的机械工程师通常主要关注 ME 的各个子学科，例如本文前面描述的那些。 例如，他们可能会对单个物理组件进行结构分析。 随着机械工程师获得经验并担任更高级的角色，他们通常会关注机械组件适合的更大环境，因此承担系统工程师执行的许多角色，但重点关注机械子系统。 在查看高级机械工程师的广告时，这一点变得非常明显。 例如，在 2022 年 5 月在一个在线工作网站上列出的 20 个高级机械工程师职位列表中，职责包括系统工程活动，例如审查与所有学科有冲突的领域的机械文档，