系统分析允许开发人员客观地对系统进行定量评估，以选择和/或更新最有效的系统架构，并生成衍生工程数据。 在工程设计期间，每次做出技术选择或决定以确定是否符合系统要求时，都应进行评估。

系统分析为技术决策提供了一种严格的方法。 它用于进行权衡研究，包括建模与仿真、成本分析、技术风险分析和有效性分析。

管理系统分析的原则

系统工程师的主要任务之一是评估在系统工程(SE) 过程中创建的工程数据和工件。 评估是系统分析的中心，提供手段和技术：

• 根据系统要求 定义评估标准；
• 与这些标准相比， 评估每个候选解决方案的设计特性；
• 在全球范围内对候选解决方案进行评分并证明分数的合理性；
• 决定适当的解决方案。

第 2 部分的 应用于工程系统知识领域 (KA)的系统方法中的替代解决方案之间 的分析和选择文章 描述了与在已识别问题或机会的可能系统解决方案之间进行选择相关的活动。 定义了以下系统分析的 一般原则：

• 系统分析基于基于问题或机会系统描述的评估标准。
  • 这些标准将基于理想的系统描述，假设 可以定义硬系统问题上下文。
  • 在所有可能的更广泛的系统上下文和环境中，标准必须考虑完整解决方案所需的系统行为和属性。
  • 这些必须考虑非功能性问题，例如系统安全性、安全性等。（ 有关合并非功能性元素的更多讨论，请参阅系统工程和专业工程。）
  • 这种“理想的”系统描述可以得到软系统描述的支持，从这些描述中可以定义额外的“软”标准。 例如，利益相关者对某些解决方案的偏好或反对，相关的社会、政治或文化习俗等。
• 评估标准应至少包括利益相关者可接受的成本和时间范围的限制。
• 贸易研究提供了一种对替代解决方案进行分析的机制。
  • 贸易研究应考虑一套评估标准，并适当了解各个标准之间的局限性和依赖性。
  • 贸易研究需要处理客观和主观标准。 必须小心评估整体评估对特定标准的敏感性。

权衡研究

在系统定义的上下文中，权衡研究包括比较每个系统元素和每个候选系统架构的特征，以确定最能平衡评估标准的解决方案。 在成本分析、技术风险分析和有效性分析中收集了分析的各种特征（NASA 2007）。

对所有类型的系统环境进行贸易研究的指导都体现在上述原则中，并在替代解决方案之间的分析和选择主题中进行了更详细的描述。 SE 分析特别感兴趣的是技术有效性、成本和技术风险分析。

有效性分析

工程系统解决方案的有效性 包括以下分析列表中通常收集的几个基本特征，包括（但不限于）：性能、可用​​性、可靠性、制造、维护或支持、环境等。这些分析突出了候选各个方面的解决方案。

必须建立一个分类，将分析次数限制在真正重要的方面，例如关键性能参数。 有效性分析的主要难点是对有效性方面进行排序和选择； 例如，如果产品是为一次性使用而制造的，那么可维护性将不是相关标准。

成本分析

成本分析 考虑了整个生命周期的成本。 可以根据项目和系统调整成本基准。 全球生命周期成本 (LCC) 或 总拥有成本(TOC) 可能包括示例性劳动力和非劳动力成本项目，例如表 1 中所示的项目。

表 1. 成本类型。 （SEBoK 原创）

计划主题 中描述了确定成本的方法。

技术风险分析

每个领域的风险 分析都基于三个因素：

1. 分析潜在威胁或不良事件及其发生概率。
2. 分析这些威胁或不良事件的后果及其按严重程度分类。
3. 将威胁的概率和/或有害影响的水平降低到可接受值的缓解措施。

当系统不再满足系统要求时，技术风险就出现了。 原因在于需求和/或解决方案本身。 它们以效率不足的形式表现出来，并且可能有多种原因：对技术能力的错误评估； 高估系统元素的技术成熟度； 零件故障； 故障； 设备、零件或软件的损坏、过时、供应商的弱点（不合规的零件、延迟供应等）、人为因素（培训不足、错误的调整、错误处理、不合适的程序、恶意）等。

技术风险不应与项目风险混淆，即使管理它们的方法相同。 尽管技术风险可能导致项目风险，但技术风险针对的是系统本身，而不是其开发过程。 （有关 详细信息， 请参阅风险管理。）

过程方法

该方法的目的和原则

系统分析过程用于： (1) 为技术决策、需求冲突的解决和替代物理解决方案（系统元素和物理架构）的评估提供严格的基础；(2) 确定满足系统要求和派生要求的进度 ； (3) 支持风险管理； (4) 确保仅在评估成本、进度、性能和风险对系统工程或再工程的影响后做出决策（ANSI/EIA 1998）。 该过程也被 NASA (2007, 1-360) 称为决策分析过程，用于帮助评估技术问题、备选方案及其不确定性，以支持决策制定。 （见 决策管理 更多细节。）

系统分析支持其他系统定义过程：

• 利益相关者需求定义和系统需求定义 过程使用系统分析来解决与需求集之间的冲突相关的问题； 特别是与成本、技术风险和有效性（性能、操作条件和限制）相关的那些。 讨论了高风险或需要不同架构的系统要求。
• 逻辑架构模型开发和 物理架构模型开发 过程使用它来评估候选逻辑和物理架构的特征或设计属性， 为选择在成本、技术风险和有效性（例如，性能、可靠性）方面最有效的架构提供论据、人为因素等）。

像任何系统定义过程一样，系统分析过程是迭代的。 每个操作进行多次； 每一步都提高了分析的精度。

进程的活动

在此过程中执行的主要活动和任务包括：

• 规划权衡研究：
  • 确定要分析的候选解决方案的数量、要使用的方法和程序、预期的结果（要选择的对象示例：行为架构/场景、物理架构、系统元素等）以及理由项目。
  • 根据模型、工程数据（系统要求、设计属性）、技术人员和程序的可用性安排分析。
• 定义选择标准模型：
  • 从非功能性要求（性能、操作条件、约束等）和/或设计属性中选择评估标准。
  • 对评估标准进行排序。
  • 为每个评估标准建立一个比较量表，并根据每个评估标准与其他评估标准的相对重要性来衡量每个评估标准。
• 确定候选解决方案、相关模型和数据。
• 使用先前定义的方法或程序评估候选解决方案：
  • 进行成本分析、技术风险分析和有效性分析，将每个候选解决方案置于每个评估标准比较范围内。
  • 将每个候选解决方案打分作为评估分数。
• 向调用过程提供结果：评估标准、比较量表、解决方案的分数、评估选择以及可能的建议和相关论点。

工件和本体元素

此过程可能会创建多个工件，例如：

• 选择标准模型（列表、秤、称重）
• 成本、风险和有效性分析报告
• 理由报告

这个过程在系统分析中处理表 2 的本体元素。

表 2. 系统分析中处理的主要本体元素。 （SEBoK 原创）

检查系统分析的正确性

系统分析中要检查的主要项目是：

• 模型和数据在系统使用环境中的相关性，
• 与系统使用环境相关的评估标准的相关性，
• 模拟结果和计算的再现性，
• 比较尺度的精度水平，
• 估计的置信度，以及
• 解决方案分数与评估标准权重相关的敏感性。

有关其他观点，请参见 Ring、Eisner 和 Maier (2010)。

方法和建模技术

• 模型的一般用法 ：可以在系统分析的上下文中使用各种类型的模型：
  • 物理模型 是允许模拟物理现象的比例模型。 它们特定于每个学科； 相关工具包括模型、振动台、测试台、原型、减压室、风洞等。
  • 表示模型 主要用于模拟系统的行为。 例如，增强功能流程图（eFFBD）、状态图、状态机图（基于系统建模语言（SysML））等。
  • 分析模型 主要用于建立估计值。 我们可以认为确定性模型和概率模型（也称为随机模型）本质上是分析性的。 分析模型使用方程或图表来接近系统的实际操作。 它们可以非常简单（加法）到难以置信的复杂（具有多个变量的概率分布）。
• 根据项目进度 使用正确的模型
  • 在项目开始时，最初的研究使用简单的工具，允许粗略的近似，其优点是不需要太多时间和精力。 这些近似值通常足以消除不切实际或外向的候选解决方案。
  • 在项目的开发过程中，越来越有必要提高数据的精度，以比较仍在竞争的候选解决方案。 如果创新水平高，工作就比较复杂。
  • 单独的系统工程师无法对复杂系统进行建模； 他或她必须得到来自不同学科的技术人员的支持。
• 专家专长 ：当评估标准的价值不能客观或准确地给出时，或者由于主观方面占主导地位，我们可以要求专家提供专业知识。 估计分四个步骤进行：

1. 选择受访者以收集有关领域合格人员的意见。
2. 起草问卷； 一份精确的问卷可以进行简单的分析，但过于封闭的问卷可能会导致忽略重要点。
3. 用问卷采访数量有限的专家，包括深入讨论以获得准确的意见。
4. 与几个不同的人分析数据并比较他们的印象，直到就评估标准和/或候选解决方案的分类达成一致。

表 3 总结了系统分析中常用的分析模型。

表 3. 系统分析环境中常用的分析模型。 （SEBoK 原创）

实际考虑

与系统分析相关的关键和良好实践将在接下来的两节中描述。

缺陷

表 4 提供了在规划和执行系统分析时遇到的一些关键。

表 4. 系统分析的。 （SEBoK 原创）

实践证明

表 5 提供了从参考文献中收集到的一些经过验证的实践。

表 5. 经过验证的系统分析实践。 （SEBoK 原创）