干货|从系统角度理解设计工程师

感谢此次EEWORLD组织的电源学习活动,跟着大牛重温大学的电源理论,收获满满,同时感觉自己还有很多需要继续学习。
各位同学,电源行业从业有一段时间。在电源项目开展过程中,我们会跟甲方、同行、供应商、代工厂、测试者、认证机构、市场等打交道。每当初次聊天,很多人会问电源工程师下列问题:
(1) 是高压电源,还是低压电电源
(2) 是射频电源,还是高频电源,低频电源
(3) 是直流,还是交流
(4) 是大功率,还是小功率
(5) 是电流型,还是电压型
(6) 哪个行业领域,动力行业、逆变器、等等
(7) 普通电源,特种电源
(8) 等等
由此可见,电源(现在主要为开关电源)虽然作为电力电子的一个分支,但是外延扩展很广。正是由于维度广,所以电源工程师往往专精某一领域或某个电源架构。电源工程师自己怎么看待电源呢?我们正式开始谈谈这次的主题:怎么从系统角度看待电源行业发展。这里,我们首先认识一下产品生命周期的概念。
产品生命周期的定义可以参考 ISO/IEC 152888:2015,,国际IEEE组织将系统生命周期分为四个过程:
1) agreement progress
这个过程的参与者为生产者和系统用户。其中一个参与者(发单者/提要求的)给另一个参与者(收单者/供应者)产品和服务分派任务。双方通过达成协议互相约束。
2) organizational project-enabling progress
这个过程提供资源以用于满足需求预期。这个过程的参与者一般为市场商业部门。
3) technical management progress
项目管理过程用于制定和发展项目计划,根据计划评估实际成果和进度,并通过实现控制项目的执行。这个过程的参与一般为项目经理。
4) technical progress
技术过程用于定义对系统的需求,并将该需求转化为有效的产品,在必要时允许产品的一致复制,利用产品提供所需的服务,维持这些服务的提供,以及当产品退出服务时,处理那个产品。
电源工程师一般参与技术过程。也是我们本次重点谈论的内容。
(1) 需求定义过程
这个过程定义了一个系统的需求,该系统可以在一个定义的环境中为用户和其他涉众提供服务。这是通过开发一个模型来实现的,该模型通常是文本的,集中于系统目的和行为,并在操作环境和条件的上下文中进行描述。需求确定了整个系统生命周期中与系统相关的各方,并表达了他们的需求、愿望、期望以及他们和操作环境施加的约束。
(2) 需求分析过程
这个过程将对所需系统服务的需求驱动视图转换为能够提供这些服务的所需系统产品的技术视图。由此产生的系统需求从开发人员的角度指定了系统需要做什么以满足干系人的需求。目标是构建未来系统产品的表示,以满足干系人的需求,并且尽可能避免实现问题。系统需求是验证所提供系统是否符合设计师预期解决方案的测试的基础。
(3) 架构设计过程
这个过程综合了满足系统需求的解决方案。架构设计涉及在与系统的技术和商业需求及风险一致的分辨率级别上识别和探索一个或多个实现策略。从这一点出发,设计解决方案是根据一整套技术上和商业上可行的组件的要求来定义的,系统是从这些组件来配置的。架构设计也是规划和设计装配和测试策略的基础,该策略将在集成步骤中检测和诊断故障。
(4) 实施流程
此流程实施收单机构系统中所需的组件。这可以通过设计、制造和测试一个新组件、根据现有设计制造和测试一个新组件、或者调整和测试一个现有组件来实现。实施过程通过根据选定的实施技术执行详细设计,继续在系统/子系统级别进行设计。根据所选择的实现技术来制造和/或组装组件。根据系统要求和可能的采购协议中规定的部件特性得出的标准,对制造或改装部件进行测试。
(5) 集成过程
将已验证的组件组装起来,以创建系统需求中指定的系统产品。
(6) 验证过程
通过对系统产品的评估,验证表明其行为和特性符合其规定的设计要求。验证提供所需的信息,以便采取补救措施,纠正已实现系统或对其起作用的过程中的故障。
(7) 过渡过程
过渡过程根据商定的时间表在其操作位置安装验证系统,以及协议中定义的使用阶段启用系统(例如,操作系统、支持系统、操作员培训系统、用户培训系统),以建立提供涉众所需的系统服务的能力。
(8) 验证过程
进行验证过程的目的是提供客观证据,证明系统在使用时提供的服务符合利益相关者的需求,并在获取系统的协议中包含的需求文件中进行了定义。如果发现差异,则记录这些差异并指导纠正措施。由于验证是对需求的比较评估,它还可以确认利益相关者,特别是用户的需求得到了正确的识别和请求;再次,差异导致了纠正措施。
(9) 操作和维护过程
操作和维护过程使操作和维护活动的人员配置和培训、操作系统、维护系统、监视系统和操作员系统性能、记录问题以供分析。
(10)  处置流程处置流程
用于停用系统并将其从运行服务中移除,将其交付到最终状态,并将环境恢复到其原始状态。
到此为止,我们基本建立了系统的生命周期的概念。
我们此次项目将在这个背景下开始下面的内容。这里我们按照产品周期概念来开发一款基于电池双向DC-DC变换器。我们的项目该怎么开展。结合生命周期概念,我们将这款产品设计分为下列阶段:
(1)按照前期调研
(2)需求整理
(3)拓扑选择与仿真
(4)方案设计
(5)元件选型
(6)原理图
(7)印制板电路
(8)焊接与组装
(9)调试与测试
(10)项目总结

思考题:大家项目刚刚拿到手,首先第一步是做什么?怎么保证每一步走得稳?项目开发过程中有没有回过头?

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