SMC-S-013 Zuverlässigkeitsprogramm für Raumfahrtsysteme

Der vom Space and Missile Systems Center (SMC) des U.S. Air Force Space Command veröffentlichte Standard „SMC-S-013 Reliability Program for Space Systems“ beschreibt allgemeine Zuverlässigkeitsanforderungen für Raumfahrtverträge, die die Konstruktion, Entwicklung (sowohl Hardware als auch Software), Herstellung, Prüfung und den Betrieb von Raumfahrzeugen, Raumfahrzeugplattformen, Nutzlasten (einschließlich solcher, die als staatlich gelieferte Ausrüstung bereitgestellt werden) und Trägerraketen betreffen.

Die in dieser Norm festgelegten Zuverlässigkeitsanforderungen gelten für Raumfahrt- und Startsystembeschaffungsprogramme. Die Anforderungen gelten für alle Haupt-, Partner- und Unterauftragnehmer.

Auftragnehmer sind für die Planung und Implementierung eines Zuverlässigkeitsprogramms verantwortlich, das mit der Risikotoleranz des Programms und den Vertragsanforderungen im Einklang steht. Alle in diesem Standard beschriebenen Aufgaben können angepasst werden, um einen optimalen Zuverlässigkeitsplan zu erreichen, der die Programm- und Missionsanforderungen berücksichtigt. Beispiele für programmatische Anforderungen sind Programmressourcen, Single-Point-of-Failure-Strategie, Build-Buy-Strategie (Hardware und Software), Handhabung und Behebung von Anomalien im Orbit, Anforderungen an Ausfall- und Wiederherstellungszeiten sowie die relative Bedeutung des Programms für den Kunden. Zu den Missionsanforderungen zählen Faktoren wie geplante Lebensdauer, durchschnittliche Missionsdauer, Zuverlässigkeit, Wartbarkeit, Verfügbarkeit, Erfolgsmetriken, Programmklasse und Bewertungsmetriken. Diese Anforderungen können bestimmen, welche Zuverlässigkeitsaufgaben übernommen werden können, ohne dass es zu einer inakzeptablen Erhöhung des Programmrisikos kommt.

Zu den Zuverlässigkeitsmissionen in diesem Standard zählen Missionen, die typischerweise im Rahmen eines Weltraum-/Trägerraketenprogramms angewendet werden. Jedes Weltraum-/Trägerraketenprogramm umfasst alle oder eine Teilmenge der in diesem Standard beschriebenen Missionen. Die einem Auftragnehmer auferlegten spezifischen Zuverlässigkeitspflichten hängen von einer Reihe von Faktoren ab, die mit jedem Vertrag in Zusammenhang stehen, wie etwa Aufgabenziele, Aufgabenkritikalität, Budgetbeschränkungen, Zielsetzungen, Leistungsbeschreibungen, Liefergegenstände und dergleichen.

Die Zuverlässigkeitsorganisation des Auftragnehmers ist ein wichtiger Faktor für die Wirksamkeit der Umsetzung der Zuverlässigkeitsanforderungen dieser Norm. Der Auftragnehmer muss über eine definierte Zuverlässigkeitsorganisation und einen entsprechenden Plan verfügen. Diese Organisation sollte für die Planung und Verwaltung des Vertragszuverlässigkeitsprogrammplans sowie für die Gewährleistung seiner effektiven Umsetzung verantwortlich sein.

Die in dieser Norm festgelegten Anforderungen an das Zuverlässigkeitsprogramm erfordern:

• Dokumentiertes und effektiv geplantes Management der Zuverlässigkeitsbemühungen.
• Implementierung einer Reihe von Zuverlässigkeitsprogrammaktivitäten, die den Zuverlässigkeitsanforderungen entsprechen und ausreichen, um Zuverlässigkeitsrisiken zu reduzieren und so den Missionserfolg zu gewährleisten.
• Teilnahme am Designprozess gleichzeitig mit der Weiterentwicklung des Systemdesigns, um sicherzustellen, dass die Zuverlässigkeitsanforderungen im endgültigen Design berücksichtigt werden.
• Teilnahme am Softwareentwicklungsprozess, um sicherzustellen, dass Zuverlässigkeits-, Wiederherstellungs- und Diagnoseanforderungen im Entwurf berücksichtigt und auf Unit- und Integrationstests übertragen werden.
• Beschreibung der wichtigsten Zuverlässigkeitsaufgaben und ihrer Rolle als integraler Bestandteil des Entwurfs-, Entwicklungs- und Verifizierungsprozesses.
• Planen und Bewerten der Zuverlässigkeit des Systems und seiner Elemente durch ein Analyse-, Überprüfungs- und Testprogramm, das mit der Qualitätssicherung und allen Testplanungsfunktionen koordiniert ist. So wird eine maximale Abdeckung der Zuverlässigkeitsanforderungen, Verfügbarkeits- und Wiederherstellungszeitanforderungen sichergestellt und die Anzahl wiederholter oder doppelter Tests minimiert.
• Zeitnahe Statusanzeige durch Dokumentation und andere Berichtsmethoden, um die Kontrolle des Zuverlässigkeitsprogramms zu erleichtern.

Der Anhang mit dem Titel „Datenelemente zur Zuverlässigkeit des Auftragnehmers“ listet den Zuverlässigkeitsprogrammplan und andere in diesem Standard definierte Qualifikationsdaten auf (Anhang A). Diese Daten liefern technische Informationen zur Unterstützung technischer Entscheidungen, bieten Transparenz zur Beurteilung des Zuverlässigkeitsstatus der Ausrüstung und bieten Transparenz zur Bewertung des gesamten Zuverlässigkeitsprogramms. Spezifische Anforderungen an die Daten sind in der Datenanforderungsliste des Programmvertrags angegeben.

In dieser Norm werden die allgemeinen Anforderungen wie folgt erläutert:

• Zuverlässigkeitsprogramm: Der Auftragnehmer und die Unterauftragnehmer müssen ein Zuverlässigkeitsprogramm für Hardware/Software implementieren und pflegen, das in Verbindung mit anderen Design-, Entwicklungs- und Fertigungsfunktionen gemäß der vertraglichen Leistungsbeschreibung, den Anforderungen dieses Standards und dem von der einkaufenden Beschaffungsagentur genehmigten Programmplan geplant, programmiert, integriert und entwickelt wird. Der Auftragnehmer muss ein internes System aus Richtlinien, Verfahren, Anweisungen, Spezifikationen und Leitfäden einrichten und aufrechterhalten, um das vertraglich geforderte Zuverlässigkeitsprogramm umzusetzen. Der Programmaufwand muss ausreichen, um die vertraglichen quantitativen und qualitativen Zuverlässigkeitsanforderungen zu erfüllen und die wirtschaftliche Erreichung der Gesamtziele des Programms zu unterstützen. Die Aufgaben und Anforderungen gelten sowohl für den Hardware- als auch für den Software-Entwurf.

Zuverlässigkeit und damit verbundene Anforderungszuweisungen: Vertragliche Zuverlässigkeitsanforderungen für quantitative Instrumente müssen Subsystemen, Software, Komponenten oder Bauteilen in dem Umfang zugewiesen werden, der erforderlich ist, um einen zugewiesenen Zuverlässigkeitswert für eine strukturierte Artikelspezifikation anzugeben und die Einhaltung der Zuverlässigkeit auf Systemebene und damit verbundener Anforderungen für diese Artikel zu überprüfen. Der Auftragnehmer dokumentiert Methoden, Modelle, Grundregeln, Annahmen, Einschränkungen und empfohlene Überprüfungsmethoden für die Zuverlässigkeit und die damit verbundene Anforderungszuweisung im Zuverlässigkeitsplan.

Ältere Hardware und Software: Bei weltraumtauglicher älterer Hardware und Software müssen die im Modell und in den Analysen verwendeten Parameter mit historischen Betriebsdaten oder anderen zuvor akzeptierten Werten übereinstimmen. In Fällen, in denen diese Werte nicht ausreichen, um die zugewiesenen Anforderungen zu erfüllen, werden überarbeitete Zuweisungen und Analysen durchgeführt, wenn die handelsübliche Ausrüstung modifiziert werden muss, um die Anforderungen der Zuverlässigkeitsspezifikation zu erfüllen.

• Quantitative Anforderungen: Die minimal akzeptable Elementzuverlässigkeit muss den Angaben in der Konfigurationselementspezifikation entsprechen. Quantitative Zuverlässigkeitsanforderungen für alle Hauptelemente sind im entsprechenden Abschnitt jeder Spezifikation angegeben. Quantitative Werte, die nicht durch die Systemspezifikation definiert sind und aus den Systemanforderungen zuzuordnen sind, werden vom Auftragnehmer ermittelt.
• Integration mit anderen Anforderungen: Der Aufwand für das Zuverlässigkeitsprogramm wird eng mit der Systementwicklung, der Konstruktionsentwicklung und Testprogrammen sowie dem Konfigurationsmanagement und integrierten Logistikunterstützungsfunktionen koordiniert. Das Zuverlässigkeitsprogramm ist außerdem eng mit verwandten Ingenieurdisziplinen und technischem Fachwissen in den Bereichen Qualitätssicherung (Hardware und Software), Wartung (Hardware und Software), Human Engineering, Systemsicherheit, Softwareentwicklung sowie Teile-, Material- und Prozesskontrolle integriert, um Doppelarbeit zu vermeiden und integrierte, kosteneffiziente Ergebnisse zu erzielen.

Unsere Organisation, die seit Jahren versucht, Unternehmen aus allen Branchen mit einer breiten Palette von Test-, Mess-, Analyse- und Bewertungsstudien zu unterstützen, verfügt über einen starken Mitarbeiterstamm, der die Entwicklungen in der Welt der Wissenschaft und Technologie aufmerksam verfolgt und sich ständig verbessert. In diesem Rahmen werden für Unternehmen auch Prüfdienstleistungen nach dem Standard „SMC-S-013 Reliability Program for Space Systems“ erbracht.