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

AlternativesCriteria

Evaluation

Decision

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

• 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

13.11.2009Prof. Dr.- Ing. E. Igenbergs Dr. rer. nat. M. Brandstätter

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Das systemtechnische Vorgehen, also der Prozess der Lösung einer Aufgabe ist in folgender Abbildung dargestellt.

Systemtechnisches Vorgehen

13.11.2009Prof. Dr.- Ing. E. Igenbergs Dr. rer. nat. M. Brandstätter

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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.

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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.

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Problemformulierung

13.11.2009 15Prof. Dr.- Ing. E. IgenbergsDr. rer. nat. M. Brandstätter

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.

Systemtechnisches Vorgehen

13.11.2009Prof. Dr.- Ing. E. Igenbergs Dr. rer. nat. M. Brandstätter

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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.

Problemformulierung

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1. Das Ziel

1.1 Sammlungen von Zielvorstellungen

1.2 Ordnen der Zielvorstellungen Zielbaum Zielhierarchie

1.3 Darstellung Zielvektor

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Problemformulierung

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2. 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

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Problemformulierung

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3. Bildung der Ziel/ Weg – Matrix

3.1 Matrix ohne Bewertung

3.2 Matrix mit Bewertung

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Problemformulierung

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Erste Beispielrechnungen

Schutz des Planeten Erde (Ziel)

Sammlung der Ziele

Liste:1.Wissen wo und wann2.Was passiert3.Was kann man tun4.Wie geht das

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Problemformulierung

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Sammlung der Wege

Liste:1.Beobachten und Rechnen2.Untersuchen 3.Einschläge berechnen4.Ablenken5.Zerstören6.Technik

Also eine 4x5 Matrix!

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Formulation of the problem

13.11.2009 22Prof. Dr.- Ing. E. IgenbergsDr. rer. nat. M. Brandstätter

Wo, WannWas

Tun

Wie

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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