Компания Intespace успешно испытывает и проверяет многомиллионные спутники и грузы с помощью передовых решений для тестирования LMS

Пример внедрения: Intespace

Через тернии к звездам

Космический корабль Gaia, запущенный из Европейского космического порта во Французской Гвиане в декабре 2013 года, проводит точные позиционные измерения примерно одного миллиарда звезд и измерение лучевых скоростей 150 миллионов самых ярких объектов. Рассчитанный на эксплуатацию в течение 5 лет, космический телескоп Gaia будет посылать на Землю информацию о составе, формировании и развитии галактики, в которой мы живем, т.е. о Млечном Пути. Ученые надеются, что данные миссии прольют свет на некоторые основные вопросы о космосе.

Спектрофотометрические наблюдения Гайи от каждой из миллиардов звезд помогут определить происхождение, структуру и развитие галактик, солнечных систем, планетных систем, квазаров и даже астероидов.

Созданный компанией Astrium (входящую теперь в Airbus Defense and Space) для Европейского космического агентства (ЕКА), Gaia представляет собой сложную двухтонную машину, оснащенную сложными приборами, включая спектрофотометрический комплект с разрешением в 938 млн пикселов, с которым связаны два зеркальных телескопа, атомные часы и десятиметровый солнцезащитный экран. Космический аппарат находится на расстоянии около 1,5 миллионов километров от Земли и отправляет данные, которые могли бы ответить на загадки Вселенной.

Каким образом Gaia и другие бесценные космические грузы попадают в глубины космоса с пусковой площадки неповрежденными и в идеальном рабочем состоянии? Для таких людей, как Поль-Эрик Дюпюи (Paul-Eric Dupuis) и его команды в Intespace в Тулузе во Франции, ответ прост: используйте новейшие решения для имитационного моделирования и тестирования в одном из самых современных испытательных центров с участием самых опытных людей во всем мире, работая в тесном взаимодействии с заказчиками.

Секрет Intespace: 30-летний опыт

Intespace - ведущая компания в области испытаний аэрокосмических условий окружающей среды с более чем 30-летним опытом. Являясь частью международной арены космических испытаний с 1983 года, испытательный комплекс компании площадью 20 000 кв. метров расположен на производственной площадке компании Airbus Defense and Space. Акционерами Intespace являются компании Airbus Defense and Space и Thales Alenia Space, а испытательный комплекс напрямую связан с залом сборки спутников.

Компания Intespace, обслуживающая в основном проекты компании Airbus Defense and Space, инвестировала в этот испытательный комплекс более 11,5 миллионов евро с 2000 года. Он привлекает внимание и за пределами французского аэрокосмического сообщества, в том числе из Соединенных Штатов, чей спутник DIRECTV 15 был испытан в Intespace и запущен в 2015 году из Французской Гвианы.

Этап испытаний каждую неделю

Поскольку все больше и больше разработчиков спутников и производителей комплектующих для них рассчитывают на экспертные знания компании Intespace в области испытаний и проверки своих многомиллионных грузов, компания нередко очень загружена работой. В своей работе компания Intespace опирается на решения LMS™, включая аппаратное обеспечение LMS SCADAS™ и программное обеспечение LMS Test.Lab™, от эксперта в области управления жизненным циклом продуктов - компании Siemens PLM Software.

«В моем подразделении есть много вибраторов с двумя системами сбора данных для проведения кампаний испытаний», - говорит Карин Пон (Carine Pont), руководитель механических испытаний в Intespace. «Меньший из них, оснащенный 128-канальной аппаратной системой управления LMS SCADAS, используется примерно от 10 до 12 раз в год. 96-канальная система управления LMS SCADAS на большом вибраторе с мультидинамической системой используется каждую неделю. Наши этапы испытаний не всегда проводятся на больших спутниках.

Испытания подсистем, таких как отражатели спутников телесвязи, тоже важная часть нашей работы. Совсем недавно мы были приятно взволнованы, потому что мы завершили первые этапы испытаний на телескопе для миссии CHEOPS».

Команда Intespace имеет право быть взволнованной. CHEOPS (CHaracterising ExOPlanet Satellite) - это специальный проект, организованный ЕКА и Швейцарским космическим бюро. Запланированный к запуску в декабре 2017 года, CHEOPS - это космический корабль, который будет нести один единственный груз: телескоп Ричи-Кретьена, разработанный в компании Almatech. Он будет вращаться вокруг Земли на высоте около 800 километров, чтобы изучить образование внесолнечных планет, подобных нашим.

Европа, Северная Америка и за их пределами

Телескоп CHEOPS, Gaia и американский спутник DIRECTV 15 это лишь немногие из тех многих проектов, которыми центр занимается каждый год. Intespace справляется со всем объемом работы благодаря высокотехнологичному и высокоэффективному процессу, основанному на многолетнем опыте.

«У Intespace всегда был очень эффективный способ проведения испытаний, основанный на нашем собственном программном обеспечении DynaWorks», - объясняет Поль-Эрик Дюпюи, технический директор Intespace (CTO) и директор по исследованиям и разработкам (НИОКР). «Это программное обеспечение действительно представляет собой совокупность всего опыта, накопленного за последние 30 лет в космической отрасли. Сегодня у нас есть четкий процесс, который мы намерены применить на деле».

В испытательной части решения команда использовала специально созданную, единственную в своем роде систему с 2000 года. Эта система была интегрирована в процесс DynaWorks® и довольно долго работала очень эффективно. «Спустя несколько лет мы обнаружили некоторые проблемы с техническим обслуживанием», - объясняет Дюпюи. «Спустя 15 лет мы оказались без запчастей. Поставщик больше не желал реинвестировать».

Поиск нового оборудования для испытаний

Компания Intespace приняла решение сохранить те аспекты, которые работали, и найти другое решение для испытательного оборудования. Старая система сбора данных была полностью программируемой. Весь процесс подготовки и все различные настройки датчиков можно было автоматизировать и проследить в платформе DynaWorks. Целый набор ценной информации о настройках, включая типы датчиков и кабельные соединения каналов, был отправлена на станцию приёма данных и передачи управляющих команд для программирования усилителей и соединения каналов. После пробного прогона все собранные данные были отправлены обратно в DynaWorks для постобработки и архивирования.

Эффективность и безопасность - вот то, что компания Intespace хотела бы усовершенствовать при помощи своего нового аппаратного обеспечения, но однако на этот раз с таким поставщиком, который готов предоставить поддержку и необходимые запчасти. Для будущей системы приглашение к участию в конкурсе было довольно строгим в отношении этих спецификаций.

Отраслевой стандарт совершенства

Компания Intespace обратилась к более чем восьми поставщикам. В конце концов, они выбрали решение LMS для динамического испытания параметров окружающей среды с использованием специального оборудования LMS SCADAS ™ и программного обеспечения LMS Test.Lab™.

«Решение LMS открывает нам правильные двери, чтобы мы могли как можно эффективнее отправлять информацию и проводить испытания», - утверждает Дюпюи. «В сочетании с DynaWorks это самое быстрое и эффективное решение на рынке. Раньше около 30 минут у нас занимало получение данных и примерно 20 минут уходило на программирование усилителей. Теперь все намного быстрее. Благодаря этому ускорению работы испытательный центр может провести полную кампанию в течение пятидневной рабочей недели. И под полной кампанией мы подразумеваем трехмерные синусоидальные тесты и акустические испытания. Я не думаю, что какой-либо другой испытательный центр может это сделать».

Помимо высококачественных инструментов и эффективного рабочего процесса, Дюпюи высоко оценивает собственные знания и опыт групп по испытаниям компании Intespace. «У нас отличные специалисты по испытаниям и техники, которые работают рука об руку с нашими заказчиками», - объясняет Дюпюи. «Все под одной крышей. У нас есть все необходимые средства и лаборатория комплексирования, и мы знаем нашу работу. У нас более тридцати лет опыта работы в этой области. Мы стараемся постоянно обновлять все наши процессы, предлагая наилучшие решения для наших заказчиков».

Высококачественные надежные инструментальные средства

Это бальзам на душу для Карин и ее команды из 12 инженеров и техников, которые недавно использовали новое решение LMS на телескопе CHEOPS. «Это была первая кампания испытаний с нашей новой системой LMS, - говорит Карин. - «Мы действительно заметили разницу. Это было очень эффективно для сбора данных и программирования».

Что касается аппаратного обеспечения, то одно большое различие заключается в том, что платы сбора данных универсальны, поэтому к ним легко присоединить любой необходимый тип датчика, и очень просто запрограммировать каналы сбора данных.

«Благодаря функции вывода монитора на платах сбора данных системы управления VCF4, которые мы специально запросили в решениях LMS, мы можем записывать резервную копию каналов управления в системе сбора данных. Так как это поддерживается в программном обеспечении определения конфигурации, вероятность ошибок при настройке сведена к минимуму», добавляет Пон.

Кроме того, аппаратное обеспечение LMS SCADAS представляет собой единый компактный блок. По сравнению с другими системами, имеется меньше точек подключения, а также универсальная кабельная разводка. Это улучшает качество в целом.

«С нашей системой моделирования испытаний LMS у нас гораздо больший динамический диапазон», - говорит Пон. «Мы можем провести 0,1 или 0,2 g развертки. Мы не смогли бы выполнить испытания с таким низким диапазоном с нашей предыдущей системой. Мы были очень довольны этими результатами».

«С нашей старой системой сбора данных нам приходилось долго ждать, прежде чем мы получали всю информацию из данных циклограммы, а теперь мы практически сразу получаем ее после запуска», объясняет Карин. «Вместо минут это занимает секунды. С точки зрения экономии времени с помощью нашей новой системы LMS - это может быть в 10 раз быстрее».

Также во время испытаний моя команда заметила и другие улучшения, такие как онлайн-спектральные данные в режиме реального времени от LMS Test.Lab, что способствует общей экономии времени во время проведения испытаний. «Благодаря LMS, нашему новому решению для испытаний, наша работа становится легче», уверена Карин. «У нас будет меньше проблем и более плавный процесс, и данные попадут в группу анализа данных гораздо быстрее, чем раньше. Они уверены, что данные корректны, и они получают их быстрее – в 10 раз быстрее».

512 каналов

Решение LMS для проведения испытаний в Intespace насчитывает 512 каналов аппаратного обеспечения LMS SCADAS. Обновленная и установленная в июне 2015 года, она является одной из крупнейших систем сбора данных, предназначенная для квалификационных испытаний вибрации, включая сокращение объёма данных и регулирование вибрации.

Помимо 512 каналов, Intespace полагал, что было бы полезно иметь некоторые дополнительные возможности в платах сбора данных LMS, включая возможность копирования аналогового входного сигнала на выходе или выбора электрического заземления для каждого канала. Рабочая группа из г. Бреда в Нидерландах специально разработала новую плату VCF4 с учетом этого запроса.

«Отличное качество продуктов LMS по достоинству оценено нашими специалистами, которые используют его каждый день», добавляет Дюпюи. Компания Siemens PLM Software учла наши спецификации и разработала эту специальную плату, пригласив своих лучших специалистов из Нидерландов и убедившись, что продукт действительно соответствует требованиям. Мы понимаем, что на самом деле стандартный доступный продукт поставляется с таким же высоким уровнем поддержки аппаратного и программного обеспечения, как и другие продукты LMS SCADAS. Это настоящий деловой партнер.»

Дальнейшее развитие партнерства

Основной вид деятельности Intespace - это сам испытательный центр, но для поддержки своей работы по испытаниям в организации есть собственное подразделение программного обеспечения и инженерное подразделение. Кроме испытательного центра в Тулузе и разработки программного обеспечения для платформы DynaWorks, Intespace также известна своим инженерным подразделением, которое имеет более чем 25-летний опыт консультирования в области испытаний воздействия внешней среды для международного аэрокосмического сообщества./p>

«Мы начали нашу консалтинговую работу в Бразилии 25 лет назад», - говорит Дюпюи. «За последние два года мы провели так много консалтинговых работ в испытательных центрах по всему миру, что мы накопили колоссальный опыт. Мы стараемся постоянно передавать его нашим заказчикам. Например, наши инженеры участвуют в нескольких проектах по всему миру в Аргентине, Казахстане, Малайзии, Турции и в прошлом году в Корее».

«В Intespace мы никогда не навязываем, мы предлагаем, чтобы наши клиенты использовали разные системы сбора данных вместе с нашим программным решением DynaWorks для управления этапом испытаний», - говорит Дюпюи. «Наиболее полезное сочетание это решение LMS для сбора данных испытаний и DynaWorks. В большинстве случаев заказчики запрашивают - фактически заставляют нас – также предоставить решения LMS. Это идеально для нас, так как мы знаем, что решения LMS для испытаний значительно повышают эффективность и резко снижают риск для каждого этапа испытаний».

More than 30 years of experience

Onsite in Toulouse, France, Airbus Defence and Space houses a leading environmental test center, formerly known as Intespace. The team has more than 30 years of experience and has been part of the international space testing scene since 1983. The 20,000-square-meter test facility is directly connected to the satellite integration room at the Airbus Defence and Space production site.

More than €11.5 million has been invested in the site since 2000 and the facility attracts attention from outside the French aerospace community as well, including from the United States, whose DIRECTV 15 satellite was tested at the facility and launched in 2015 from French Guiana.

A test campaign every week

Since more and more satellite integrators and component manufacturers are counting on the team’s expertise to test and validate their multimillion-dollar payloads, the test center is very busy at times. Airbus Defence and Space relies on Simcenter™ solutions from product lifecycle management (PLM) specialist Siemens Digital Industries Software, including Simcenter SCADAS™ hardware and Simcenter Testlab™ software.

“My team has many shakers with two acquisition systems to run tests campaigns,” says Carine Pont, mechanical test manager at Airbus Defence and Space. “The smaller one, featuring a 128-channel Simcenter SCADAS hardware control system, is used about 10 to 12 times a year. The 96-channel Simcenter SCADAS control system on the big multi-vibration system shaker gets used every week. Our campaigns aren’t always on big satellites.

Testing subsystems, like telecom satellite reflectors, is a main part of our job as well. Just recently, we were quite excited because we completed the first test campaigns on the telescope for the CHEOPS mission.”

The team at Airbus Defence and Space has the right to be excited. CHEOPS (CHaracterising ExOPlanet Satellite) is a special project led by Airbus in Spain, and its telescope is managed by ESA and the Swiss Space Office. Scheduled to launch in 2018, CHEOPS is a spacecraft that will carry a single payload: a Ritchey-Chrétien telescope developed by Almatech. It will orbit around the Earth at a height of about 800 kilometers to study the formation of extra-solar planets similar to ours.

Europe, North America and beyond

The CHEOPS telescope, Gaia and the American DIRECTV 15 satellite are just a few of the many projects the center handles annually. The center is known for managing all the volume with its highly advanced and efficient process based on years of experience.

“We always had a very efficient way of testing based on our own software, DynaWorks,” explains Paul-Eric Dupuis, head of environmental test programs & R&D at Airbus Defence and Space. “This software is really a collection of all the experience that we have accumulated these past 30 years in the space industry. Today, we have a clear process that we intend to put to work.”

For the testing side of the solution, the team had been using a custom-built, one-of-a-kind system since 2000. This system was integrated into the DynaWorks® process and for quite some time worked very efficiently. “After a few years, we discovered there were some issues with maintenance,” explains Dupuis.

“After 15 years, we found ourselves without spare parts. The supplier wasn’t willing to reinvest anymore.”

A quest for new testing equipment

It was decided to keep the aspects that worked and find a different solution for the testing equipment. The old data acquisition system was completely programmable. The entire preparation and all of the various sensor setups could be automated and traced back into the DynaWorks platform. An entire batch of valuable setup information, including types of sensors and channel cable connections, was sent to the data acquisition station on the floor to program the amplifiers and channel connections. After the test run, all the collected data was sent back to DynaWorks for postprocessing and archiving.

Efficiency and security was something the test center wanted to enhance with its new hardware choice, but this time with a supplier willing to provide support and essential spare parts. For the next system, the call for bids was quite strict regarding these specifications.

Industry-standard excellence

The center contacted more than eight suppliers. In the end, they selected the Simcenter environmental dynamic testing solution featuring dedicated Simcenter SCADAS hardware and Simcenter Testlab software.

“The Simcenter solution opens the right doors for us to send the information as effectively and test as efficiently as possible today,” claims Dupuis. “Combined with DynaWorks, it is the fastest and most efficient solution on the market. Previously, we took about 30 minutes to get the data back and something like 20 minutes to program the amplifiers. It is much, much faster today. With these speeds, the test center can perform a full campaign within a five-day work week. And by a full campaign, we mean three-axis sine tests and acoustic tests. I don’t think any other test center can do this.”

Besides high-quality tools and an efficient process, Dupuis is quick to credit the inhouse knowledge and the testing teams’ experience. “We have excellent test engineers and technicians who work hand-in-hand with our customers,” explains Dupuis. “Everything is under one roof. We have all the facilities and the integration laboratory and we know our job. We have more than thirty years of experience in this area. We always try to keep all our processes up-to-date to have the best solutions to offer to our customers.”

High-quality, dependable tools

This is music to the ears of Pont and her team of 12 engineers and technicians who recently used their Simcenter environmental testing solution on the CHEOPS telescope. “This was the first test campaign with our new Simcenter system,” states Pont, “We really noticed a difference. It was very efficient for data acquisition and programming.”

On the hardware side, one big difference is that the acquisition boards are universal so it is easy to attach whatever type of sensor is required, and it is extremely easy to program the acquisition channels.

“Thanks to the monitor output function on the control system’s VCF4 data acquisition cards that we specifically requested, we can record a redundant copy of the control channels on the acquisition system. Since this is supported in the setup definition software, chances of making setup mistakes are kept to a minimum,” adds Pont.

The Simcenter SCADAS hardware is also a compact, singular unit. Compared to other systems, there are less connection points as well as universal cabling. This improves the quality overall.

“With our Simcenter testing system, we have a much bigger dynamic range,” Pont says. “We can perform 0.1 or 0.2g sweeps. We couldn’t perform tests with so low a range with our previous system. We were very satisfied with these results as well.”

“With our old acquisition system, we had to wait quite a while before we got all the information from the time-history data, and now we practically get it immediately after the run,” Pont explains. “Instead of minutes, it takes seconds. We can easily see a factor of 10 in terms of time-saving improvements with our new Simcenter system.”

Also during the test, the team noticed other improvements, such as the online, real-time spectral data from Simcenter Testlab that contributes to overall time savings during the test runs. “With our new Simcenter testing solution, our job is getting easier,” says Pont. “We will have fewer issues and a smoother process, and the data gets into the hands of the analysis team much faster than before. They are reassured that the data is correct and they get it faster – as much as 10 times faster.”

512 channels

The Simcenter environmental testing solution at Airbus Defence and Space totals 512 channels of Simcenter SCADAS hardware equipment. Updated and installed in June 2015, it is one of the largest data acquisition systems dedicated to vibration qualification testing, including data reduction and vibration control.

Besides the 512 channels, the team thought it would be helpful to have some additional capabilities in the Simcenter SCADAS data acquisition cards, including the ability to copy the analogue signal input at an output or electrical grounding selection for each channel. The Simcenter SCADAS hardware team in Breda, The Netherlands, especially developed the new voltage/charge/floating/4-channel (VCF4) card with this request in mind.

“The excellent quality of the Simcenter products is really appreciated by our technicians who use it every day,” adds Dupuis. “Siemens Digital Industries Software took into account our specifications and developed this special card, having its best experts from The Netherlands come and make sure that the product really matched the requirements. We understand that it is actually a standard available product now delivered with the same high level of hardware and software support as the other Simcenter SCADAS products. That is a true business partner.”

Taking the partnership a step further

To support its testing activities, the organization has a software division and an engineering division. Besides the test center in Toulouse and the software development for the DynaWorks platform, Airbus Defence and Space is also known for its engineering division, which has more than 25 years of experience consulting in the environmental testing business for the international aerospace community.

“We started our consulting work in Brazil 25 years ago,” says Dupuis. “We have done so much consulting work at test centers around the world over the last two years that we have gained a tremendous amount of experience. We try to pass this on to our customers continuously. For example, our engineering team is involved in several projects worldwide in Argentina, Kazakhstan, Malaysia, Turkey and Korea.”

“We never impose, we propose to have our customers use different data acquisition systems along with our DynaWorks software solution for managing the test campaign itself,” says Dupuis. “The most useful combination is the Simcenter testing data acquisition solution and DynaWorks. Most of the time, customers request – actually impose upon us – to take the Simcenter solutions as well. That is perfect for us since we know that Simcenter testing solutions bring significantly increased efficiency and a much lower risk factor to each and every test campaign.”