Vortrag in der Session auf dem Deutschen Luft- und Raumfahrtkongress (DLRK) am 05.09.2018 in Friedrichshafen

1. am Beispiel des ECSS PUS-C
Prozessstandardisierung als Vorstufe zur
Automatisierung des Systemdesigns

2. 2
Agenda
1 Standardisierung in der Europäischen Raumfahrt
Warum ist Standardisierung wichtig? Werstandardisiert in der Raumfahrt?
2 ECSS-E-70-41C
Space Engineering: Telemetry and telecommand packet utilization
3 Verbesserungspotential bei der Arbeit mit dem Standard
Wieso sollte man neue Wege gehen?
4 Verbesserungen durch Digitalisierungund Automatisierung
Mehr Effizienz und Qualität durch automatisierteAbläufe
5 Ein Beispiel: PERIGEE
Toolgestützte Definition des „Space-To-Ground IDC“ und Ausblick
Prozessstandardisierung als Vorstufe zur Automatisierung des Systemdesigns am Beispiel des ECSS PUS-C
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05.09.2018

3. Warum ist Standardisierung wichtig?
Schaffung einheitlicher Parameter und Vor-
gaben für die gemeinsame Arbeit
 Gemeinsame Kommunikationsgrundlage
 Effizienzsteigerung
 Verbesserung der Ergebnisqualität
 Fehlervermeidung
 Förderung von Kompatibilität
 Gebrauchstauglichkeit und Sicherheit
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Standardisierung in der Europäischen Raumfahrt
Prozessstandardisierung als Vorstufe zur Automatisierung des Systemdesigns am Beispiel des ECSS PUS-C
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05.09.2018
© ESA / Capcom Espace
© NASA / JPL

4. European Cooperation for Space Standardization (ECSS)
Gremium der ESA, das sich mit der Standardisierung von Prozessen in der
Europäischen Raumfahrt beschäftigt
 seit 1993 als Zusammenschluss von ESA, nationalen Agenturen und großen
Zulieferfirmen (Eurospace) aktiv
 Vorläufer:
 ESA Procedures, Specifications and Standards (PSS)
 Committee for Operation and EGSE standardisation (COES)
 Unterteilung in drei Kategorien: E = Engineering, M = Management, Q = Quality
 verwaltet aktuell ca. 130 aktive Standards und diverse Handbücher
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Standardisierung in der Europäischen Raumfahrt (2)
Prozessstandardisierung als Vorstufe zur Automatisierung des Systemdesigns am Beispiel des ECSS PUS-C
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5. Kommunikation zwischen Satellit und Bodenstation
Internationale Empfehlung: Kommunikation erfolgt paketorientiert!
 CCSDS133.0-B-1 definiert nur Rahmen für TC- und TM-Pakete
 Definition der Datenstrukturen innerhalb eines Pakets durch:
 1988: ESA PSS-04-10 Packet Telemetry Standard
 1991: ESA STD-07-101/92: Packet Utilisation Standard (PUS)
 1992: ESA PSS-04-107: Packet Telecommand Standard
 2003: ECSS-E-40-71A: Ground systems and operations – Telemetry and
telecommand packet utilization
 2016: ECSS-EST-70-41C: Space engineering – Telemetry and tele-
command packet utilization
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ECSS-E-ST-40-71C
Prozessstandardisierung als Vorstufe zur Automatisierung des Systemdesigns am Beispiel des ECSS PUS-C
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6. Struktur des PUS - Aufteilung in drei Bereiche
 Beschreibung der Rahmenbedingungen
 Datentypen, Einbettung in CCSDS, etc.
 Beschreibung der Anwendung („Interface Requirements“)
 Aufbau der Pakete
 Tailoring innerhalb der Pakete
 Beschreibung der Systemanforderungen
 Definition von Funktionsumfang und Abhängigkeiten
 Kategorisierungen für das Tailoring
 Anforderungen sind formal korrekt
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ECSS-E-ST-40-71C (2)
Prozessstandardisierung als Vorstufe zur Automatisierung des Systemdesigns am Beispiel des ECSS PUS-C
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Tailoring = Anpassbarkeit
(vgl. V-Modell XT)
Neuerung ggb. PUS-A
Formale Beschreibung des
ganzen Standards möglich!

7. 7
ECSS-E-ST-40-71C (3)
Prozessstandardisierung als Vorstufe zur Automatisierung des Systemdesigns am Beispiel des ECSS PUS-C
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Beispiel: Time Reporting im Format CUC
 ST[09] Time Management
 Kapitel 6.9: Systemanforderungen an ST[09]
 Kapitel 8.9: Schnittstellenanforderungen an ST[09]
2016 © ECS / ECSS

8. PUS-C ist ein „verbesserter“ PUS-A – Wie kann man ihn weiter verbessern?
 ECSS-E-ST-40-71C hat über 600 Seiten!
 lange Einarbeitungszeit
 Unübersichtlichkeit durch Informationsfülle
 umständliche Verknüpfung der Bereiche
 Digitalisierung sehr leicht möglich
 alle Arbeitsergebnisse sind digital
 verknüpfte Produkte sind zum Großteil auch digital
 „PUS Foundation Model“ als Grundlage für Digitalisierung und Automatisierung
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Verbesserungspotential bei der Arbeit mit dem Standard
Prozessstandardisierung als Vorstufe zur Automatisierung des Systemdesigns am Beispiel des ECSS PUS-C
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9. Ansätze zur Automatisierung der Arbeit mit PUS-C
 Herauslösen von Glossar und Erklärungen
 „Online-Hilfe“
 Such- und Indexfunktionen
 Digitale Abbildung der formalen Bestandteile
 Erkennung und Umsetzung von Abhängigkeiten
 Automatisierung von formalen und inhaltlichen (!) Prüfungen
 Standardkonformität der Arbeitsergebnisse
 Generierung entsprechend den Vorschlägen von ESA/ECSS
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Verbesserungen durch Digitalisierung und Automatisierung
Prozessstandardisierung als Vorstufe zur Automatisierung des Systemdesigns am Beispiel des ECSS PUS-C
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10. Automatische Reviews
 übliche Titelseite trägt vier bis fünf Namen und Unterschriften
 Automatisierung kann Review-Zyklen überflüssig machen
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Verbesserungen durch Digitalisierung und Automatisierung (2)
Prozessstandardisierung als Vorstufe zur Automatisierung des Systemdesigns am Beispiel des ECSS PUS-C
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05.09.2018
System Engineer
(Autor)
System Architect
(Review 1)
Software Architect
(Review 2)
Product Assurance
(Formale QA)
Project Management
(Freigabe)
gemeinsame Arbeit im digitalen System

11. Verknüpfung mehrere Service Types zu einem komplexem Ablauf
Klassisches Beispiel: ST[12]  ST[5]  ST[19]  ST[18]
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Verbesserungen durch Digitalisierung und Automatisierung (3)
Prozessstandardisierung als Vorstufe zur Automatisierung des Systemdesigns am Beispiel des ECSS PUS-C
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05.09.2018
On-board
Parameter
On-board
Functionality
ST[12] On-board Monitoring
detects threshold violation
ST[18] On-board Control
Procedure
executes command sequence
ST[5] Event Reporting
informs system & ground
ST[19] Event-Action
reacts by releasing TC

12. PERIGEE
Entwurfssoftware für Raumfahrtsysteme
 Missions-/Projektbeschreibung
 Definition und Tailoring des Kommunikations-
protokolls auf Basis PUS-C
 Verfeinerung von Missionen in kleinere,
funktionale Einheiten (Application Processes)
 standardkonforme Generierung von Dokumenten
(nach Empfehlung des ECSS)
 hohes Augenmerk auf Usability
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Ein Beispiel: PERIGEE
Prozessstandardisierung als Vorstufe zur Automatisierung des Systemdesigns am Beispiel des ECSS PUS-C
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13. Way Forward: Erweiterungen & Ideen
 Unterstützung weiterer Betriebssysteme & Datenbanken
 Neue Abstraktionsschicht zwischen Satellit und Application Process
 Capability-based Tailoring
 Unterstützung der Arbeitsorganisation
 Import und Export (nach Kundenanforderungen)
 Einbinden einer TM/TC-Datenbank
 Source-Code-Generierung für Encoder & Decoder
 Integration eines Kabelplaneditors
 Kommandozeileninterface & offene API
 Erzeugung weiterer Dokumente (z.B. TM/TC ICD)
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Ein Beispiel: PERIGEE (2)
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14. Haben Sie noch Fragen?!
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Am Weiher 13
88709 Meersburg
Stefan Wertheimer
Tel.: +49 7532 4466-271
stefan.wertheimer@konzept-is.de
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