系统工程（SE）学科可以应用于任何规模和类型的系统。然而，这并不意味着它应该盲目地以同样的方式应用于每个系统。虽然相同的SE基础适用，但不同的领域需要不同的重点才能成功。
本节为希望在不同领域应用SE的人们提供了一个起点。本节的一个目标是提供如何将SE的概念引入新领域的指导。例如，本指南的受众可能是已经在该领域工作并希望推广SE的SE冠军。
这些领域按字母顺序列出，不应被视为详尽无遗。此外，人们需要认识到这些应用中系统工程的成熟度正在不断发展。以下描述捕捉了当前实践的状态，可能不一定代表在阅读/使用本手册时的实践状态。
1 汽车系统
系统工程（SE）传统上被成功应用于开发和销售大型复杂系统、生命周期较长且生产量较小的行业。相比之下，汽车行业在120多年的时间里成功地制造了大量具有高度多样性的消费品。作为一个高度成本驱动的行业，汽车行业以不断追求成本效益和大规模重复使用零部件和工程制品为特点。
现代商用汽车在相对较短的时间内已成为复杂、高科技的产品。行业参与者通常指出的复杂性驱动因素是： - 软件、电子和机电技术所支持的车辆功能数量不断增加 - 提高安全限制 - 环境限制的增加，如空气污染和化石燃料储量减少，导致车辆动力系统的部分或完全电气化 - 全球化和新兴国家汽车市场的增长，导致产品定义的更大变化和全球车辆生产的不同分配。 - 新趋势，如“高级移动服务”、“智慧城市和智能交通系统”以及自动驾驶汽车，这些趋势改变了传统汽车产品的目的和范围。
大多数工程专业和汽车工业涉及的特定领域实践遵循国际标准。
标准。一些重要的汽车相关标准、协会和SE标准如表8.1所示。这些标准通常定义了特定车辆系统或产品特定方面的特性、测量程序或测试程序，并且经常被地方当局采纳以制定法规。
汽车标准通常用于产品资格或“认证”目的，尽管应该注意的是，汽车行业中的认证程序与航空航天等其他行业所应用的程序大不相同。通常，这些标准的范围要么是产品，要么是制造过程，每个车辆系统都有特定的规定。这种类型的标准的一个显著例外是功能安全标准ISO 26262（2011），它定义了涵盖整个“安全生命周期”的活动和工作产品，并允许对安全风险进行系统和可追溯的掌握。
作为一门学科，系统工程在一些汽车组织中开始发展的时间相对较晚，大约在20世纪90年代中期或21世纪初，主要是为了应对上述挑战。尽管对系统工程表现出兴趣的组织同意大多数这些挑战可以通过应用系统方法来解决，但系统工程尚未成为行业中的标准实践。
在汽车工业中，开发和销售产品时应用SE并不是强制性的。为了在全球范围内有效实施SE，所需的文化和组织变革已经开始发生。
汽车行业以大量重复使用遗留的工程工件（需求、架构、验证计划）和系统组成部分（系统、系统元素、部件）为特点，并且管理着庞大的产品线（在车辆、系统和部件级别），与这些产品线的有效管理相关的风险很高。
在汽车行业中应用SE时，应考虑这些特殊性。适用于汽车领域的SE流程应该是产品驱动和利益相关者 1/需求驱动方法的理想组合。对于“经典”车辆系统，前一种方法的权重将更为重要，并基于典型的变体管理技术（产品衍生或配置），而第二种方法的相对权重对于创新系统和“非传统”车辆范围或用途将更为重要。
特别是，在首次实施SE技术流程时，必须强调上游SE活动（例如，操作分析和需求阐述）的重要性。理想情况下，这些活动应该在离线状态下进行，即与产品开发“断开”，以便正确定义和验证产生的SE工件基线。
由于汽车制造商在开发不同车辆系统中的参与程度因制造商和车辆领域而异，因此在定制协议流程时也应谨慎，这将取决于特定的项目背景。在项目生命周期中，原始设备制造商（OEM）与其供应商 2之间的交流正式化应有助于定制这些流程，并可能为其未来的标准化奠定基础。
2 生物医学和医疗保健系统
软件工程已被公认为对生物医学和医疗保健产品开发的主要贡献者，特别是由于需要架构的稳健性、需求可追溯性和诸如安全、可靠性和人机工程学等子学科。生物医学和医疗保健系统从低复杂度到高复杂度不等。它们也从低风险到高风险不等。许多这些系统必须在恶劣的环境中工作，包括在人体内部。在生物医学和医疗保健环境中的软件工程可能不如国防和航空航天领域成熟，例如，但医疗设备的日益复杂性、其连接性和使用环境正在迅速增加实践的广度和深度。诸如ISO 14971（风险管理 3在医疗器械中的应用）和IEC 60601（医疗器械安全）等标准正在推动组织采取深入研究安全及其背后的工程实践。其他政府标准和法规，如美国联邦法规（CFR）第21篇第820部分（医疗器械/质量体系法规），塑造了在该地区销售的医疗器械的开发过程。因此，系统工程师越来越多地被引入，以利用他们的生命周期管理技能，并验证最终产品确实满足其利益相关者的需求。
在生物医学和医疗保健环境中，重要的是要理解风险管理通常围绕用户安全而不是技术或业务风险，并且可追溯性通常是监管审计中的关键因素。因此，拥有强大软件工程实践的组织能够更好地避免开发陷阱 4，并在监管审计发生时有效地为其设计决策辩护。展望未来，有效利用ISO/IEC/IEEE15288和ISO 29148等软件工程标准的生物医学和医疗保健组织将处于更有利的位置来开发安全有效的产品。一般来说，这些标准不需要过度定制，尽管具有新或成熟实践的公司可能希望专注于精益实施，以获得早期和有效的采用。
3 国防与航空航天系统
虽然系统工程在古代就以某种形式存在，但现代系统工程的定义起源于20世纪的国防和航空航天系统。它在20世纪50年代末和60年代初被确认为一项独特的活动，这是由于技术进步导致系统复杂性和系统集成挑战增加的结果。随着大规模引入数字计算机和软件，对系统工程的需求增加了。国防和航空航天发展了系统方法来解决诸如广泛采用商用现成技术（COTS）和使用系统之系统（SoS）方法等问题。
国防和航空航天系统的特点是复杂的技术系统，涉及众多利益相关者且开发时间紧迫。这些系统还必须具有高度可用性，并能在世界各地的极端条件下工作——从沙漠到雨林再到北极前哨。国防和航空航天系统的另一个特点是系统生命周期长，因此物流至关重要。
首要重要性。大多数国防和航空航天系统都具有强烈的人机交互，因此可用性/人机系统集成对于成功操作至关重要。
由于SE在国防和航空航天领域有强大的传统，本手册中的许多SE流程可以直接使用，只需根据项目的独特方面进行正常的项目调整。需要注意的是，随着ISO/IEC/IEEE15288发展成为一个更中立的领域和国家的SE标准，必须采取一些措施来确保在应用时重新强调国防和航空航天的重点。许多国家的国防组织都有特定的政策、标准和指南书来指导他们在其环境中的SE应用。
4 基础设施系统
基础设施系统是用于商品转移的重要物理结构（例如，道路、桥梁、铁路、公共交通以及电力、水、废水和石油天然气分配）或主要工业设施（例如，石油和天然气平台、炼油厂、矿山、冶炼厂、核再处理、水和废水处理以及钢铁厂）。这个领域是多学科的、庞大的和多样化的，并且以大型项目为特征，这些项目通常具有松散定义的边界、不断发展的系统架构、长期实施（可能超过几十年）和资产生命周期，以及多阶段生命周期。基础设施系统与制造和生产不同，它们通常是独一无二的大型物体，并且建设是在现场进行而不是在工厂中进行。
基础设施项目往往表现出一定程度的独特性、复杂性和成本不确定性。在施工阶段，会花费大量的时间和成本。这些困难因项目环境（经济、政治、立法、技术等）的变化而加剧，因此利益相关者的期望和设计解决方案也会随着时间的推移而发生变化。
与其他SE领域不同，大多数基础设施项目无法标准化，也不涉及原型。此外，存在重要的外部接口，一个元素的故障可能会波及到其他元素。例如，世贸中心袭击事件中掉落的碎片损坏了供水系统，并淹没了纽约证券交易所，对相互关联的基础设施系统造成了严重的影响。
在基础设施领域，许多工程学科（例如，土木、结构、机械、化学、工艺和电气）都有成熟的传统实践，并受到行业规范和标准的指导。系统工程实践在涉及软件开发的高科技子系统中更为发达（例如，现代通信列车控制系统、智能交通系统、遥测和过程控制），特别是在系统安全至关重要的行业中。
系统工程对基础设施领域的益处在于，它采用结构化的方法来交付和操作一个多学科、集成和可配置的系统，并且需要与相关的项目管理和资产管理实践保持一致。本手册中描述的许多过程正在被用来处理这种复杂性，但使用了不同的术语。《大型基础设施项目中系统工程应用指南》（INCOSE-TP-2010-007-01，2012）强调了系统、工作和组织分解结构之间的关系以及良好的配置管理的重要性，不仅在项目生命周期中，而且在整个资产寿命期间。这些项目及其相互作用由多种约束决定，其中物体的物理结构和访问是最明显的，但也包括其他许多因素，如合适的承包商和人力及机器的可用性、制造和运输时间，以及施工环境带来的问题。
基础设施项目往往迅速确定高级设计解决方案（例如，高速铁路或核电站），因此，应用系统工程原则的最大好处是在系统集成和建设阶段获得的。需要仔细分析以识别所有可能受影响的组织、结构、系统、人员和流程，以确保提议的变更不会对其他领域产生不利影响，并将导致所需的结果。
该领域可以通过更好地组织和整合项目生命周期建设阶段的活动而受益。这将有助于管理与成本估算 5和范围变更相关的风险和不确定性，并可能提高建筑生产力，从而使行业更具成本效益。针对基础设施项目独特性的系统工程努力控制项目的内部并考虑外部动态（包括自然事件引起的不确定性）以及项目和项目后的情况，将使该领域能够应对由于其广泛、多样、独特和不可预测的构成而面临的独特挑战。
基础设施过程的文档在很大程度上是公司和项目特定的，尽管基于一般标准，如ISO 9000/10000系列（质量管理）、ISO 10845（建筑采购）和ISO 12006（关于建筑工程的信息组织），以及各种国家和国际标准，这些标准定义了建筑项目所嵌入的合同（法律）框架。合同框架的选择以及责任和商业风险的分配是设计建筑过程的主要因素。
5 空间系统
空间系统是指那些离开地球大气层或与其支持和部署密切相关的系统。由于将资产部署到地球轨道或更远的地方需要极高的成本和物理努力，空间系统通常需要高可靠性，并且除了软件更改外不需要任何维护。这使得所有系统元素必须第一次就工作正常，或者通过复杂的操作变通方法来补偿。
SE的开发在很大程度上是由于太空竞赛和相关防御技术（如弹道导弹）的需求。该学科在这个领域非常成熟，不需要适应。
在空间领域，系统工程的关键重点是验证和确认、测试以及高度可靠、特征明确的系统的集成。风险管理也是关键，它决定了何时采用新技术以及如何应对多年发展和项目挑战中不断变化的需求。传统的系统工程Vee方法的基础在于空间系统，因为它们通常是相对新颖的设计，由机构或主要承包商构思、建造和部署。预算的下降使得通过联盟和合作伙伴关系来汇集资源的统一愿景变得不那么常见。
在空间领域使用了大量的标准。电信是一个主要来源，因为频谱和无干扰必须在全球范围内进行协商。电气和数据标准也被使用。
在许多太空和地面支持系统中，国家航天机构和军队通常也会制定标准（例如，欧洲空间标准化合作组织、美国“MIL”标准）。一个优秀的基于太空的SE手册可以从NASA免费获取（2007b）。随着越来越多的国家部署太空系统，通过ISO和IEEE进行标准化变得越来越普遍，以解决越来越多的互操作性问题。
6 地面运输系统
系统工程（SE）的使用已成为航空航天工程、国防和信息技术 6领域复杂资本项目的标准方法。然而，在运输行业，SE原则和方法的同化发展得更慢。大多数运输机构的历史定位是通过工程学科来构建资本项目，并采用低投标采购方法。
然而，在过去的几十年里，SE在交通运输中的应用一直在增长，一些先进的交通机构（包括英国的伦敦地铁和铁路网、荷兰的ProRail、美国的纽约市交通局以及新加坡的土地运输管理局）已经建立了SE部门，而其他许多机构也开始将SE原则融入到他们的资本项目中。
这些机构的新兴经验表明，在将SE原则应用于交通领域并进行定制时，以下方面最为相关：
- 认识到单一学科的倾向——交通机构的历史定位是按工程学科组织项目。这可能会产生从早期工程到采购再到系统设计、构建和测试的学科孤岛。系统工程必须跨越这些孤岛，这可能会给习惯于传统工作方式的组织带来紧张。
- 与在役的SoS合作——许多运输系统是大型、分布式的在役SoS。这意味着运输SE工作通常集中在系统升级上，并且必须在保持适当水平的公共服务的同时，与现有的运营协同工作。
- 提供社会经济效益通常是主要的驱动力，但运营商也扮演着重要的角色 7——交通系统主要存在是为了为公众提供社会经济效益。因此，许多交通机构的主要驱动力通常集中在改善客户体验和公共安全上。然而，应该注意也要关注运营效益，并在整个过程中考虑可操作性和可维护性。
- 展示SE的价值——许多交通机构在资本交付和运营之间存在历史性的分歧，这种分歧一直延续到今天的组织中。项目经理面临着成本和进度的压力，需要快速交付，这有时会导致那些认为SE强调早期阶段分析会拖延项目经理进度的人产生反对意见，而分析带来的好处主要由项目管理者直接组织之外的运营利益相关者感受到。
- 考虑到商业和公共压力——对私人投资的依赖越来越大，以资助更大的交通基础设施项目，这增加了对更快的投资回报率（ROI）的需求，进而对探索问题空间的时间施加了更大的限制。此外，虽然选择跳到技术解决方案的愿望在许多地方普遍存在，在许多运输机构中，来自公众、媒体和政客的压力非常大，他们要求这些机构在内部和外部利益相关者都能理解的方面展示早期进展迹象——通常是在技术细节上。这些压力有时会消极影响机构在其项目中应用系统工程的能力。 ```