Engineering tools for the NEO engineer

Engineering is the application of engineering tools to problem solving. Tool can be Virtual Real

Example roadmap

Timeline

Objectives Criteria Alternatives Evaluation Decision

Different objectives: Model for 1 asteroid more 2 asteroids Difference in discovery time Difference in total time

Buzzwords: House of Quality; Design Structure Matrix; What; how We will use the following tools to describe the complete process of discovering and dealing with threatening asteroids: Buzzwords: House of Quality; Design Structure Matrix; What; how Example VVTPM – Tool (VVTPM = Verification, Validation, and Test Engineering Model) Leads to GANNT – Chart Examples for What, how: Generic Input for MS Project

Systems of Systems: House of Quality

Systemtechnisches Vorgehen Das systemtechnische Vorgehen, also der Prozess der Lösung einer Aufgabe ist in folgender Abbildung dargestellt. 13.11.2009 Prof. Dr.- Ing. E. Igenbergs Dr. rer. nat. M. Brandstätter 12

Systemtechnisches Vorgehen Die erste Aufgabe ist also für das Problem ein systemtechnisches Modell zu erzeugen. Dieses Modell muss geeignet sein Alternativen, also Vorschläge zur Lösung, und Ziele, also Kriterien für die Lösung, abzubilden, damit diese dann verglichen werden können. Das im Folgenden dargestellte Vorgehen bei der Erzeugung eines Modells für eine Aufgabenstellung ist aus der Literatur als „House of Quality“ bekannt. Es ist eine grafische Anleitung zu dem Vorgehen, also zu einem Prozess. 13.11.2009 Prof. Dr.- Ing. E. Igenbergs Dr. rer. nat. M. Brandstätter 13

Problemformulierung Einteilung in zwei Fragen: Was (what) soll erreicht werden (Ziel) ? Wie (how) soll das erreicht werden (Weg) ? Diese bilden die Koordinaten einer Matrix, die die Wechselwirkung von Ziel und Weg darstellt. 13.11.2009 Prof. Dr.- Ing. E. Igenbergs Dr. rer. nat. M. Brandstätter 14

Problemformulierung Zur Formulierung (bildhafte oder mathematische Abbildung) des Problems dient die geeignete Abbildung, die ein Vorgehen darstellt. Dieses ist als “Quality Function Deployment“ bekannt. Diese Abbildung ist aus dem Buch Engineering Design von George Dieter entnommen. 13.11.2009 Prof. Dr.- Ing. E. Igenbergs Dr. rer. nat. M. Brandstätter 15

Systemtechnisches Vorgehen In der vorherigen Abbildung von George Dieter wird in der vorliegenden Anwendung aus Whats das Ziel (die Ziele) Hows der Weg (die Wege) und diese Matrix kann zunächst binär gefüllt werden, dann mit Daten. Dazu müssen die Ziele und die Wege so formuliert werden, dass eine Wechselwirkung beschrieben werden kann. 13.11.2009 Prof. Dr.- Ing. E. Igenbergs Dr. rer. nat. M. Brandstätter 16

Problemformulierung Das Ziel 1.1 Sammlungen von Zielvorstellungen 1.2 Ordnen der Zielvorstellungen Zielbaum Zielhierarchie 1.3 Darstellung Zielvektor 13.11.2009 Prof. Dr.- Ing. E. Igenbergs Dr. rer. nat. M. Brandstätter 17

Problemformulierung Der Weg 2.1 Sammlung der Aktivitäten/ Phasen 2.2 Darstellung der Aktivitäten 2.3 Ordnen der Aktivitäten/ Phasen 2.4 Darstellung in einem Wegvektor 13.11.2009 Prof. Dr.- Ing. E. Igenbergs Dr. rer. nat. M. Brandstätter 18

Problemformulierung Bildung der Ziel/ Weg – Matrix 3.1 Matrix ohne Bewertung 3.2 Matrix mit Bewertung 13.11.2009 Prof. Dr.- Ing. E. Igenbergs Dr. rer. nat. M. Brandstätter 19

Problemformulierung Erste Beispielrechnungen Schutz des Planeten Erde (Ziel) Sammlung der Ziele Liste: Wissen wo und wann Was passiert Was kann man tun Wie geht das 13.11.2009 Prof. Dr.- Ing. E. Igenbergs Dr. rer. nat. M. Brandstätter 20

Problemformulierung Also eine 4x5 Matrix! Sammlung der Wege Liste: Beobachten und Rechnen Untersuchen Einschläge berechnen Ablenken Zerstören Technik Also eine 4x5 Matrix! 13.11.2009 Prof. Dr.- Ing. E. Igenbergs Dr. rer. nat. M. Brandstätter 21

Formulation of the problem Beob. Unters. Einschläge Ablenken Zerstören Technik Wo, Wann x Was x x x Tun x x x Wie x x x 13.11.2009 Prof. Dr.- Ing. E. Igenbergs Dr. rer. nat. M. Brandstätter 22

Again – in English: Applying System Engineering to the NEO problem

Objective 1: “assess the threat” (orbit, mass etc.) Objective 2: “inform the mitigation” Objective 3: “Human factors” Objective 4: Develop and test a tool for the management of OBJ 1, 2 and 3 Objective 5: System Engineering (SE) tool for OBJ 4 Objective 6: apply OBJ 5 to OBJ 1,2,3 The objective of the lecture is to define and describe a system, consisting of OBJ 1 – 6

We have to define a process model: Define different elements Define a matrix with the “how” vector In parallel: Modelling the risk Simulation using: VVTPM – Tool SE was used first in the U.S. for military We will consider the asteroid as the enemy We will use the Apophis problem as current example