Assembly, Integration, Test

Assembly, Integration and Test oder AIT ist ein Verfahren zum Qualitätsmanagement in der Luft- und Raumfahrttechnik. Es ist ein Teilbereich des AIV und beschriebt ein standardisiertes Vorgehen zur technischen und virtuellen Qualifizierung von Bauteilen anhand des vom AIV erstellten AIT-Plans und der anschließenden Integration der Systemkomponenten zu Modellen verschiedener Integrationslevel bis hin zum Gesamtsystem. AIT wird vorrangig in der Raumfahrtindustrie angewandt und wurde gleichermaßen von der ESA und NASA mit leicht unterschiedlichen Vorgehensweisen genormt. Es soll sicherstellen, dass ein System beispielsweise ein Satellit sowohl den Transport in den jeweiligen Orbit unbeschadet übersteht, als auch in der vorgesehenen Betriebszeit seine Funktion erfüllt.

Begriffsklärung AIT

AIT steht für Assembly (engl. für Aufbau), Integration (engl. für Einbinden, Integrieren, Vernetzen) and Test (engl. für jmdn./etw. auf die Probe stellen, Kontrolle, Überprüfung).

Frei übersetzt bedeutet AIT so viel wie Zusammenbau oder Fertigung der Systemstruktur, Integration der Systemkomponenten und Überprüfung der Komponenten und des Gesamtsystems.

Definition AIT

Unter AIT versteht man den systematischen und methodengestützten Prozess der Testdurchführung, gemäß dem vom AIV erarbeiteten AIT-Plans. Die Vorbereitung der jeweilig benötigten Modelle und Testeinrichtungen für die Qualifizierung, sowie die Integration der technischen Komponenten zum jeweils benötigten Modellintegrationslevel. Weiterhin die Auswertung der Testergebnisse, Prüfung der Reliabilität der Testergebnisse und die abschließende Testdokumentation und Freigabe qualifizierten Komponenten.

Der AIT-Zyklus startet im Produktlebenszyklus im ESA/NASA Phasenkonzept gegen Ende der Phase B und begleitet das Produkt in der Regel bis zur Auslieferung des Produkts. In der Betriebsphase wird die AIT-Ressource oftmals in Störfällen konsultiert, da sie eine hohe Systemkenntnis besitzt. Das AIT ist im Produktlebenszyklus rein exekutiver Natur und beschäftigt sich vor allem mit der Durchführung von Tests und der dazugehörigen Dokumentation.

AIT findet Anwendung, wenn ein Versagen einer kritischen Komponente eines Systems zum Gesamtverlust der Investition und/oder katastrophalen Auswirkungen für Mensch bzw. Umwelt führt. Daher werden die Komponenten des Systems durch mindestens ein Standardqualifikationsprogramm – unter der Leitung des AIV – geprüft, bevor sie für die Betriebsphase frei gegeben werden.

Aufgaben des AIT in der Industrie

Die grundlegende Aufgabe der mit dem AIT betrauten Ressource ist das Testen der Komponenten und Subsysteme und der finale Zusammenbau zum qualifizierten Gesamtsystem(Produkt). Die Methoden des Funktionsnachweises und die Ebenen der fortlaufenden Integration, für die Nachweise erbracht werden müssen, werden in der Regel in Matrizen festgelegt, die der AIT-Ressource einen guten Überblick über Konflikte, Zielgrößen und relative Wichtigkeit geben.

Hauptaufgaben des AIT

Diese Matrizen führen die definierten Vorgaben aus der Modellphilosophie im Detail aus. In diesen Matrizen wird für jede Komponente des Systems ausgeführt:

Wie oft sie im konkreten System vorhanden sind
Ob es eine Neuentwicklung oder modifizierter Entwurf ist
Benötigte Modelle, Anzahl und Verwendung
Der aktuelle Entwicklungsstand der Komponente (liegt bereits eine Qualifizierung aus einem vorigen Projekt vor?)
Welche Nachweise in welcher Reihenfolge zu führen sind (Qualifikationsprogramm)

Die Spezifikationen und Ergebnisse der Tests werden in separaten Dokumenten definiert bzw. festgehalten. So spezifiziert das Test Specification(TSPE) die Höhe, Dauer und Art der jeweiligen Belastung, während das Test Procedure(TPRO) eindeutig definiert, wie die Tests auszuführen sind und welche Randbedingungen herrschen müssen. Abschließend werden die Ergebnisse in einem genormten Dokument, dem Test Report(TRPT), festgehalten. Anhand dieser drei Dokumente ist jeder Test nachvollziehbar und reproduzierbar. Sobald jede Komponente das eigene Qualifizierungsprogramm durchlaufen hat, werden sie durch das AIT zu Subsystemen weiter integriert und weiteren Qualifikationsprogrammen entsprechend dem Integrationslevel unterworfen.

Testvorbereitung und durchführung

Auswahl von Standardqualifikationen aus der Raumfahrtindustrie:

Mechanische Tests:
- Quasi statische Belastungen
- Kurzzeitige stoßartige Belastungen (transient)
- Quasi harmonische Belastungen
- Belastungen durch Zufallsanregungen (random)
Thermische Tests unter weltraumähnlichen Bedingungen (Thermal-Vac)
Software Tests
Elektrische-Komptabilität-Tests
Elektrischer Interface-Test
Operationelle Tests (z.B. Lassen sich Sonnensegel ausfahren?)
RF-Kompatibilitäts-Tests
Weitere Tests je nach zugrunde liegenden Anforderungen

Die Durchführung aller Aufgaben des AIT richtet sich streng nach dem aufgestellten AIT-Plan, kritische Pfade müssen beachtet und Ergebnisse zu den festgelegten Zeitpunkten – meist zu den Milestones – vorliegen. Gegen Ende des AIT-Zyklus, d.h. der vollständigen Integration aller qualifizierten und verifizierten Komponenten, liegt dann das Flight-Modell vor, an dem noch abschließende Tests der Gesamtstruktur und der Funktion vorgenommen werden. Sobald diese letzten Qualifizierungen erfolgreich abgelegt sind, wird das System durch die AIT-Ressourcen für den Start bzw. Betrieb freigegeben.

Literatur

ECSS Standard: ECSS-E-ST-10-02C, Stand 6. März 2009 der European Cooperation for Space Standardization, online (PDF) auf glast.pi.infn.it (englisch)
ECSS Standard: ECSS-E-10 Part 1B (18. November 2004)
ECSS Standard: ECSS-E-10-03A (15. Februar 2002), online (PDF) auf eop-cfi.esa.int (englisch)
Willi Hallmann, Wilfried Ley: Handbuch Raumfahrttechnik, Hanser, 1999, ISBN 3-446-21035-0
Ulrich Walter: Systems Engineering, Skript, TU München
Horst Baier, Frank Schiller, Rudolf Schilling: Modellbildung und Simulation, Skript, TU München
Richard Maier, Andreas Ehrhardt: SA AIT/AIV im Projekt VECTOR, TU München

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