Úspěšná mise a mission engineering autonomních systémů
„To přece není žádná raketová věda.“ Tato lehce káravá fráze se už roky používá k vyjádření, že daný úkol není zas tak složitý. Ale co když je? Složitý svět raketové vědy zahrnuje všechno – od stanovení cílů mise, analýzy provozního prostředí v průběhu celé mise, plánování oběžné dráhy rakety až po konstrukční návrh, vývoj pohonu a zajištění souladu s předpisy.
To vše spadá do procesu mission engineeringu – fáze vývoje, ve které inženýři musí zjistit, zda jsou jejich návrhy robustní, v souladu s předpisy a schopné úspěšně splnit svou misi.
Samozřejmě, rakety jsou jen jedním příkladem toho, proč je mission engineering tak důležitý. S rostoucím využíváním autonomních technologií v letectví a obraně (A&D) roste i tlak na to, aby byly schopnosti systémů rychle a přesně analyzovány už v raných fázích návrhu – tedy právě ve fázi mission engineeringu. To vede k rostoucí potřebě spolehlivých, přesných a efektivních nástrojů a metod pro mission engineering napříč celým A&D průmyslem.
Nezbytné ingredience pro úspěch mise
Aby byl mission engineering úspěšný, je třeba zaujmout široký a komplexní pohled na celou misi, což zahrnuje důkladnou analýzu:
- architektury a návrhu autonomního systému,
- prostředí mise (nebo více prostředí),
- provozních scénářů,
- cílů mise a také identifikaci výzev, příležitostí a slabin, které mohou ovlivnit úspěch mise.
Aby se daly informace shromažďovat, organizovat a definovat, je třeba využívat:
- Design reference mission (DRM) – referenční návrh mise, což je plán vysoce úrovňového scénáře mise, kterou má systém nebo produkt plnit. Zahrnuje provozní prostředí, cíle mise a požadavky na výkonnost.
- Concept of operations (ConOps) – koncepce provozu, což je jednoduché a stručné slovní nebo vizuální vyjádření toho, jak bude produkt nebo systém používán k dosažení cílů definovaných v DRM. Může zahrnovat pracovní postupy, interakce systémů a role uživatelů.
- Operational design domain (ODD) – provozní návrhová doména, která zachycuje škálu provozních kontextů, ve kterých bude autonomní systém fungovat.
- Dobře definovaný a detailní návrh a architekturu systému
Tato základní struktura poskytuje hluboké porozumění provoznímu kontextu, zvyšuje přizpůsobivost různorodým a dynamickým prostředím mise a nabízí komplexní plán pro vývoj a integraci autonomních systémů. Díky těmto nástrojům mohou inženýři lépe identifikovat rizika již v rané fázi návrhu, čímž se minimalizují nákladné a časově náročné změny v pozdějších fázích. Navíc umožňují stavět autonomní systémy s vyšší spolehlivostí a výkonem díky důkladně definovanému návrhu.
To však nejsou jediné předpoklady pro úspěšnou misi. Dalším klíčovým cílem fáze návrhu mise je zajištění souladu se systémovými a bezpečnostními požadavky. Přestože je tento cíl zásadní, jedná se o mimořádně náročný úkol pro ty, kteří pracují na autonomních systémech v oblasti letectví a obrany. Už jen proto, že předpisy a směrnice pro bezpečnost autonomních systémů jsou často nedefinované.
Přestože inženýři vědí, že musí navrhovat a vyvíjet autonomní systémy s ohledem na bezpečnost a dokumentaci, cesta k tomuto cíli je nejasná kvůli absenci oficiálních certifikací a standardů pro autonomní technologie. A i když budou tyto standardy a certifikace vytvořeny, nebude snadné je splnit. Například dosažení souladu bude vyžadovat prokázání, že autonomní návrh si poradí se všemi situacemi i s nepravidelnými a náročnými podmínkami, které jsou v oblasti letectví a obrany běžné.
Jak digitální mise mění pravidla hry
S rostoucím vývojem a rozšířením autonomních technologií roste i potřeba specializovaných nástrojů pro inženýrství misí. Právě proto se inženýři čím dál více spoléhají na digitální inženýrství misí (DME), aby mohli vytvářet autonomní systémy, které zásadně promění oblast letectví a obrany. Ačkoli DME teprve začíná v leteckém a obranném průmyslu, jeho popularita a využití rychle rostou. Např. v automobilovém průmyslu se používá při návrhu autonomních vozidel pro provoz v městském prostředí.
DME znamená využití digitálního modelování, simulací a analýz k reprezentaci systémů v realistickém provozním prostředí a k hodnocení výsledků a účinnosti mise v každé fázi životního cyklu návrhu systémového inženýrství. DME poskytuje základ, na kterém mohou inženýři a výzkumníci integrovat digitální modely mise a systému a vytvořit skutečné inženýrské analytické prostředí, které měří účinnost mise a definuje výsledky napříč všemi úrovněmi věrnosti modelu.
Díky síle DME mohou inženýři a výzkumníci lépe porozumět výkonu a proveditelnosti autonomních systémů ještě před jejich reálným prototypováním a testováním, což šetří náklady a zrychluje uvedení na trh.
Dostupné webináře k tematice digitálních misí
Jak rušení GPS ovlivňuje mise a jak mu včas čelit
Co se na webináři dozvíte?
- Jaké má rušení dopad na globální navigační systémy
- Jak analyzovat šíření GPS signálů z družic na Zemi
- Jak mohou UAV nebo letadla rušit pozemní příjem signálu
- Jak rušení ovlivňuje komunikační systémy a návrh mise
- Živá ukázka simulace rušení GPS signálu
Nástroj pro simulace operačního prostředí misí
- Jak lze modelovat a simulovat letové trajektorie a satelitní systémy k zajištění optimálních drah a postupů?
- Jak můžete analyzovat pokrytí a efektivitu komunikačních systémů a maximalizovat dosah a spolehlivost?
- A další...
