Acorte el tiempo de comercialización en el mercado espacial

Las operaciones en el mercado espacial han experimentado una transformación recientemente. Los grandes satélites eran anteriormente la norma de la industria, pero la industria se está desplazando hacia constelaciones de satélites más pequeños. Mantener estas constelaciones viables requiere una mayor cantidad de satélites con tiempos de construcción reducidos y costos más bajos. Los vehículos de lanzamiento están experimentando restricciones similares debido a la presión por lanzamientos más frecuentes y menos costosos.

El tiempo de comercialización nunca ha sido más importante, pero los actuales procesos no están diseñados para la velocidad y la adaptabilidad necesarias en el mundo moderno.

Cuando las demandas de cronogramas ajustados chocan con los procesos tradicionales basados en cascada, que inherentemente requieren decisiones en serie, solo hay dos resultados posibles: los programas superan el presupuesto o las fechas de lanzamiento se retrasan. Ninguno es deseable y ambos presentan problemas para la longevidad y para el éxito de cualquier jugador en el mercado espacial.

Abordar este problema requiere un cambio fundamental en la manera de pensar en lugar de una solución para cualquier programa individual. Es necesario un cambio en la forma en que se toman las decisiones y cómo se desarrollan los productos espaciales. Cuando una compañía es capaz de separar sus decisiones más riesgosas de sus requisitos estables y conocidos, avanza en el programa incluso en medio de la incertidumbre técnica. Se puede aplicar un proceso similar para probar los sistemas cada vez más complejos de estos vehículos.  

Estos cambios son una realidad hoy en día. Las compañías que adoptan una estrategia que utiliza sistemas de pruebas flexibles, reconfigurables y desarrollados mediante ingeniería basada en señales, ahorran tiempo de prueba, lo que da como resultado un tiempo de comercialización más corto y una ventaja competitiva, incluso cuando aumenta la complejidad de los programas.  

En esta nota técnica, el líder de la industria de pruebas, Tech180, explora los actuales desafíos de los programas de vehículos de lanzamiento y satélites pequeños y examina soluciones que cuentan con reconfigurabilidad, procesos ágiles e ingeniería basada en señales.  

^{Figura 1: Sistema representativo para pruebas funcionales y de hardware-in-the-loop de sistemas de control y electrónica de satélites pequeños}

​A pesar de todos los cambios en los satélites, algunas cosas se mantienen igual. Todavía constan de componentes para soportar la carga útil: paneles solares, combustible, dispositivos de comunicación y propulsores. Y las E/S en los satélites, especialmente los satélites pequeños, son muy similares de un programa a otro.  

^{Figura 2: Satélite representativo}

Sin embargo, ha cambiado la velocidad con la que ahora se espera que se construyan los satélites y el presupuesto disponible para desarrollar (y probar) esos satélites. Cuando usted está construyendo un laboratorio satelital, no está construyendo un producto único que pasará años en desarrollo y otros años más en pruebas de validación. Usted está construyendo un satélite para reproducirlo docenas de veces, como parte de una constelación más grande de satélites. Y las pruebas no se limitarán a la validación; también se deben considerar las pruebas de producción.

Componentes satelitales representativos y E/S

• Paneles solares
• Batería
• Sistemas de manejo de datos y comandos
• Sistemas de energía eléctrica
• Propulsión
• Sistemas de control de altitud
• Sistemas de orientación, navegación y control
• LVDS
• RS422

​El diseño del sistema de pruebas monolítico combinado con el cierre de los requisitos del producto da como resultado procesos en cascada y demoras. Tanto los programas de satélites como los de vehículos de lanzamiento están optando por procesos ágiles: diseñar, fallar, repetir. Las compañías con planes de sistemas de pruebas que carecen de procesos ágiles ya están rezagadas.  

Es imperativo en el mercado espacial moderno cambiar a procesos ágiles para todas las fases de producción, desde el diseño hasta la construcción y las pruebas de validación.

"La industria aeroespacial comercial no puede operar de manera tradicional. La latencia es demasiado alta para el nuevo mercado espacial."  

– Greg Sussman, gerente de desarrollo comercial, Tech180

​Atrás quedaron los días de "plazos, peso o costo. Elige dos." Ahora, usted tiene que lograr los tres. Se trata de simplificar el diseño para acortar el tiempo de comercialización dentro del presupuesto.

Al igual que con los satélites, los programas de vehículos de lanzamiento incorporan componentes consistentes. Las E/S no son exactamente las mismas de un programa a otro, pero las opciones son finitas. La considerable coincidencia es suficiente para permitir la estandarización en tipos de señales comunes, lo cual es un paso crucial para acelerar la cobertura de las pruebas y reducir el tiempo de comercialización.

Figura 3: Triángulo de elección de programa   

                                                                                                                               ^{Figura 4: Componentes del vehículo de lanzamiento representativo}    

E/S representativas del vehículo de lanzamiento

• Cargas de solenoide
• Ethernet
• LVDT
• Servo motores
• Corriente de entrada 4-20 mA
• E/S analógicas
• E/S discretas
• Bus CAN
• Termopar

Con los vehículos de lanzamiento, es fundamental ganar participación en el mercado a través de tiempos de lanzamiento más rápidos. Los plazos que están haciendo cambios dejan espacio para que otros llenen el vacío en un mercado ferozmente competitivo.

Controlar los plazos, simplificar los diseños y llegar primero al mercado. 

"El plazo es el rey. Si usted no está lanzando, ellos sí."  

– Chris Bakker, CEO, Tech 180

​La clave para acelerar los tiempos de lanzamiento al mercado espacial es la reducción del espacio de diseño. La estandarización y la modularidad fueron posibles gracias a la ingeniería basada en señales y preparan el camino para sistemas reconfigurables que acortan el tiempo de comercialización. La siguiente sección examina cómo cada una de estas estrategias depende de la otra para lograr máxima eficiencia.  

Reconfigurabilidad 

Los sistemas de pruebas reconfigurables son una pieza central en una estrategia de tiempos de comercialización más cortos. Los cambiantes requisitos tradicionalmente han presentado problemas para la toma de decisiones ágiles en el entorno de pruebas. Cualquier cambio en los requisitos después de que se haya diseñado el sistema de pruebas, crea retrasos y reelaboración y retrasa los plazos. La reconfigurabilidad resuelve este problema al permitirle cambiar fácilmente su sistema de pruebas a medida que cambian los requisitos. Puede lograr esto a través del diseño de sistemas modulares utilizando componentes estandarizados y una metodología de ingeniería basada en señales, que se analizan más adelante en este documento.

Otro componente clave de una estrategia sólida de pruebas es la reconfigurabilidad para la producción a mayor escala que en el pasado. Los sistemas de pruebas que se pueden reutilizar para otra fase de la prueba del ciclo de vida, ofrecen beneficios que no están disponibles en los sistemas tradicionales de pruebas de una sola fase del ciclo de vida. Si bien, anteriormente las compañías no necesitaban una estrategia de producción cuando desarrollaban satélites en pequeñas cantidades, hoy en día necesitan mucho esa estrategia para la cantidad de 100.  

Los sistemas de pruebas que son reutilizables le permiten pasar con flexibilidad desde las pruebas de validación hasta las pruebas de producción con tiempos y esfuerzos mínimos. La reconfigurabilidad de la fase del ciclo de vida no es el único beneficio; los sistemas de pruebas también se pueden usar para el próximo programa a través de la reconfiguración.

Diseño de sistemas modulares utilizando componentes estándares

Como se indicó anteriormente, la reconfigurabilidad se basa en una estrategia de diseño de un sistema modular que utiliza componentes estándares y listos para usar que se han probado juntos para determinar su compatibilidad.

Al crear un sistema de pruebas reconfigurable, un componente crucial es la estandarización de los componentes comerciales. 

Las plataformas PXI y Switch Load and Signal Conditioning (SLSC) de NI proporcionan un conjunto de componentes comerciales que usted puede configurar en los sistemas para garantizar la reconfigurabilidad necesaria para una estrategia de pruebas moderna y flexible. Tech180 utiliza estas plataformas como base para nuestros sistemas, lo que permite la creación de sistemas de pruebas a partir de conjuntos de componentes comerciales cuya compatibilidad se ha probado en conjunto.

^{Figura 5: Chasis NI PXI y SLSC}

El papel de la ingeniería basada en señales

La ingeniería basada en señales es el componente más importante de un enfoque más rápido y modular del sistema de pruebas. Permite diseñar para señales individuales de manera que las separe completamente, aislando así la implementación de una señal a otra. El hardware modular y la ingeniería basada en señales funcionan en conjunto para garantizar que no sea necesario serializar el diseño del sistema de pruebas. En su lugar, usted puede diseñar, construir y validar de manera individual partes del sistema a medida que evolucionan los requisitos. Si algo cambia, puede reconfigurar y ajustar una parte sin afectar el resto de su sistema.

Costos y plazos

Los costos y el tiempo de un sistema de pruebas reconfigurable varían según la complejidad y la cantidad de señales que usted necesita probar, pero compañías como Tech180 pueden proporcionar sistemas en aproximadamente 12 semanas. Los sistemas completos listos para usar que se pueden reconfigurar para su uso en las diferentes fases del ciclo de vida o programas, están disponibles por alrededor de $400,000 USD. Brindan la flexibilidad para cumplir con los cambiantes requisitos sin dejar de estar listos para la fecha de prueba programada. Tech180 ofrece soluciones de pruebas que van desde configuraciones básicas de plataforma hasta sistemas completos y listos para usar para mantenerlo dentro de los plazos y el presupuesto. 

Acerca de Tech180

Tech180 proporciona a la industria aeroespacial sistemas de pruebas reconfigurables que reducen las cargas de la complejidad, lo que le permite enfocarse menos en los equipos de pruebas y más en innovar para el futuro. Los sistemas de pruebas modulares reducen el tiempo y los esfuerzos necesarios para traducir los requisitos del producto en una especificación del sistema de pruebas, lo que da como resultado sistemas de alta calidad que están disponibles más pronto. Ya sea que se trate de aeronaves avanzadas, naves espaciales o vehículos que aún no se han imaginado, usted puede probar no solamente los productos que está construyendo ahora, sino también los que desarrollará en el futuro.