Success Story

Stone Aerospace entwickelt Bordnetz für autonomes Unterwasserfahrzeug

Stone Aerospace

Bei der Entwicklung eines neuartigen unbemannten Unterwasserfahrzeugs, das 15 km unterhalb des antarktischen Schelfeises genutzt werden soll, musste Stone Aerospace einen engen Zeitplan einhalten. Durch den Einsatz von E³.series konnte die Entwicklungsdauer für das Bordnetz dieses Forschungsfahrzeugs um rund 12 Wochen früher als geplant abgeschlossen werden. Durch die Automatisierung zahlreicher Design-Aspekte wurden 20.000 US-Dollar eingespart.

Wissenschaftler vermuten, dass sich unterhalb der Eisfläche des Jupitermondes Europa ein riesiger Ozean befindet, in dem möglicherweise organisches Leben nachgewiesen werden kann. Im Rahmen der Mission Clipper plant die NASA eine Raumsonde, die um den Jupiter in Umlauf gebracht werden soll, um den Jupitermond Europa auf extraterrestrisches Leben zu untersuchen.

ARTEMIS wird durch ein Bohrloch im antarktischen Eis zu Wasser gelassen und dann eine Route abfahren, die von einem Flugzeug vorgegeben wird. Dabei soll die Eistiefe von unten gemessen werden, damit die im Flugzeug befindlichen Instrumente entsprechend kalibriert werden können. Das Unterwasserfahrzeug verfügt dazu über verschiedene empfindliche Messinstrumente für Temperatur, Tiefe und Wasserfließgeschwindigkeit und kann außerdem mikrobiologische Besiedelungen erkennen.

Ergebnisse

  • Stone AerospaceEinsparungen in Höhe von 20.000 USD durch Wegfall von Nacharbeiten
  • Verkürzung der geplanten Entwicklungsdauer um 12 Wochen 
  • Die logische und physikalische Entwicklung in einer durchgängigen, hierarchisch strukturierten Umgebung
  • E ziente Zusammenarbeit der Entwicklungsteams: gemeinsame Namenskonvention verbessert Qualität und senkt Fehlerrisiko
  • Richtige Steckerauswahl durch automatisierte Prüfungen.

Durch die Bereitstellung aktueller Entwicklungsstände für alle Mitglieder des Entwicklungsteams und durch die automatischen Plausibilitätsprüfungen in E³.series konnten wir eine deutliche Produktivitätssteigerung erreichen.

John Harman, Electrical Engineer
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Bordnetzentwicklung unter erschwerten Bedingungen

Die vielen verschiedenen Instrumente der ARTEMIS stellten die Entwickler vor eine Herausforderung. Da der Widerstandsbeiwert sehr gering sein musste, um die gewünschte Reichweite zu erzielen, ist die Fahrzeugform einem Torpedo nachempfunden. Steuersystem, Akkus, Antriebssystem und Instrumente sind dabei in zwölf Druckbehältern im Fahrzeug untergebracht. Jeder Behälter weist im Inneren komplexe Verbindungen auf und ist an die anderen Behälter angeschlossen. Das Unterwasserfahrzeug benötigt etwa 100 Kabelstränge, von denen jeder einzelne mit einer Vorlaufzeit von sechs Monaten maßgefertigt wurde.

Zunächst wurden diese Kabelstränge nach Informationen gefertigt, die in einem Tabellenkalkulationsprogramm erfasst waren; die Schaltpläne wurden mithilfe eines Zeichnungsprogramms erstellt. Dieses Verfahren hatte jedoch den Nachteil, dass sowohl die Pflege der Tabelle als auch die Schaltplanerstellung sehr zeitaufwändig waren. Ein weiteres Problem war Änderungsmanagement. Es konnte also nicht sichergestellt werden, dass alle Daten konsistent und auf dem neuesten Stand waren. Daher musste viel Zeit für Konsistenzprüfungen aufgewendet werden. Trotzdem wurden Fehler oft erst entdeckt, wenn das Fahrzeug bei der Montage getestet wurde.

Aus diesem Grund entschied man sich bei Stone Aerospace, E³.series von Zuken zu implementieren, um die logische und physische Kabelbaumentwicklung zu verwalten und die Konsistenz des gesamten Projekts sicherzustellen. „Mit E³.series können wir das elektrische und physische Design des gesamten Fahrzeugs hierarchisch darstellen“, erklärt John Harman, Elektroingenieur bei Stone Aerospace. „Wir können tief in die Hierarchie einsteigen und zum Beispiel einen Akkusockel im Detail betrachten. Auch dessen Verbindung zu Strahlruder und Steuersystem können wir visualisieren. Unser gesamtes Entwicklungsteam arbeitet mit demselben Modell. So sind alle immer auf demselben Stand.

Um ein Maximum an Konsistenz mit den vorhandenen Daten sicherzustellen, wurde eine Bibliothek mit Bauteilen erstellt, von denen der Großteil aus vorangegangenen Projekten stammt und von den Entwicklern weitergenutzt werden kann. Durch interne Plausibilitätsprüfungen sorgte die Software für Zeiteinsparungen bei der Kabelentwicklung, was wiederum das Fehlerrisiko deutlich reduzierte. So wurde beispielsweise sichergestellt, dass Stecker zusammenpassen, die Pinanzahl der Anzahl der in einem Strang vorhandenen Drähte entspricht und die korrekten Durchführungen verwendet werden.

Konsistente Vergabe von Signalnamen

Stone Aerospace
Montage des neuen autonomen ARTEMIS-Unterwasserfahrzeugs

Mit E³.series wird auch die Vergabe der Signalnamen des Projekts gesteuert. Das Unterwasserfahrzeug weist beispielsweise zahlreiche RS232-Kommunik ationsleitungen auf. Der Master jeder Leitung hat einen Rx- und einen Tx-Port, ebenso der Slave. Der Master-Tx-Port ist mit dem Rx des Slave verbunden und umgekehrt. Die Software erstellt automatisch Master out/Slave in und Slave out/ Master in für beide Leitungen. „Beim manuellen Verfahren verwendete jeder Entwickler eine eigene Bezeichnung. Das führte manchmal zu Fehlern“, so Harman. „Mit E³.series sieht das gesamte Projekt aus, als ob es von einer einzigen Person erstellt wurde, obwohl tatsächlich mehrere Entwickler an verschiedenen Standorten beteiligt waren.“

„Ich bin mir sicher, dass wir mit den bisherigen Entwicklungsmethoden früher oder später erhebliche Probleme bekommen hätten. Zum Beispiel, wenn Diskrepanzen zwischen Kabelsatzlayout und Stückliste aufgetreten wären“, sagt Harman. „Dann hätten wir Kabelsätze zur Nachbesserung an den Lieferanten zurückschicken müssen, und das hätte erhebliche Mehrkosten verursacht und uns im Zeitplan zurückgeworfen.“

„Mit dem neuen automatisieren Entwicklungsmethodik war alles auf Anhieb richtig. Wir mussten nicht ein einziges Kabel nacharbeiten“, freut sich Harman. „Insgesamt haben wir dadurch schätzungsweise 20.000 US-Dollar für Nacharbeiten und Kurierkosten eingespart. Durch die Bereitstellung aktueller Entwicklungsstände für alle Mitglieder des Entwicklungsteams und durch die automatischen Plausibilitätsprüfungen in E³.series konnten wir eine deutliche Produktivitätssteigerung erreichen. Bei der Entwicklung des ARTEMIS-Nachfolgerprojekts wird es kein Problem sein, die Bibliotheken, die Signalnamen und die Kabelsatz anzupassen. Und das wird dann ein weiterer großer Vorteil sein. 


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